CN111685673A - 机器的自我保护方法、装置、存储介质以及扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器的自我保护方法、装置、存储介质以及扫地机器人，其中方法包括：通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号；判断数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值；若存在，则判定当前处于悬空状态；判断加速度计的运动矢量是否在预设的运动矢量范围内，其中，所述加速度计设置在所述机器的本体上；若是，则开启安全保护措施。本发明的有益效果：通过地检传感器的数值信号，判断其是否处于悬空状态，再通过检测加速度计的运动矢量，进一步判断机器是否处于跌落状态，当机器处于跌落状态时，立即开启安全保护措施，进而达到在机器发生跌倒时，减小脆弱零件发生损坏的概率。

Description

机器的自我保护方法、装置、存储介质以及扫地机器人

技术领域

本发明涉及扫地机器人领域，特别涉及一种机器的自我保护方法、装置、存储介质以及扫地机器人。

背景技术

目前市场上的扫地机器人在清扫的过程中难免会出现跌落的情况，故而设置在内部的脆弱零件容易被损坏，且扫地机器人还处于工作状态时，其电源未关闭，在跌落过程中容易发生静电起火等安全事故。因此，亟需提供对扫地机器人跌倒时的保护方法。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种机器的自我保护方法、装置、存储介质以及扫地机器人，旨在机器发生跌倒时，脆弱零件容易损坏的技术问题。

本发明提供了一种机器的自我保护方法，包括：

通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号；

判断数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值；

若存在，则判定当前处于悬空状态；

判断加速度计的运动矢量是否在预设的运动矢量范围内，其中，所述加速度计设置在所述机器的本体上；

若是，则开启安全保护措施。

进一步地，所述判断加速度计的运动矢量是否在预设运动矢量范围内的步骤，包括：

检测所述加速度计的加速度数值；

判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

若是，则检测所述加速度计的Z轴加速度的方向，其中，将加速度方向朝向所述机器的本体的顶部定义为Z轴加速度的方向向上，将加速度方向朝向所述机器的本体的底部定义为Z轴加速度的方向向下；

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

进一步地，所述检测所述加速度计的Z轴加速度的方向的步骤之后，还包括：

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

判断所述变化率是否大于预设变化率值；

若是，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

进一步地，所述判断加速度计的运动矢量是否在预设运动矢量范围内的步骤，包括：

检测所述加速度计的Z轴加速度的方向，其中，将加速度方向朝向所述机器的本体的顶部定义为Z轴加速度的方向向上，将加速度方向朝向所述机器的本体的底部定义为Z轴加速度的方向向下；

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则检测所述加速度计的加速度数值；

判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

若大于，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

进一步地，所述检测所述加速度计的Z轴加速度的方向步骤之后，还包括：

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

判断所述变化率是否大于预设变化率值；

若是，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

进一步地，所述判断所述变化率是否大于预设变化率值步骤之后，还包括：

若是，则检测所述加速度计的加速度数值；

判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

若大于，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

进一步地，所述机器设置有多个地检传感器，多个地检传感器分别对应至少一个安全气囊，所述开启安全保护措施的步骤，包括：

判断地检传感器中所述变化率最先大于所述预设变化率值的地检传感器；

根据该最先大于所述预设变化率值的地检传感器开启对应的安全气囊。

进一步地，所述机器设置有多个地检传感器，多个地检传感器分别对应至少一个安全气囊，所述开启安全保护措施的步骤，包括：

判断地检传感器中所述变化率最先大于所述预设变化率值的地检传感器；

在设定时间内检测是否有第二个地检传感器的变化率大于所述预设变化率；

若是，则开启设置在所述最先大于所述预设变化率值的地检传感器与所述第二个地检传感器之间的安全气囊，或所述最先大于所述预设变化率值的地检传感器与所述第二个地检传感器分别对应的安全气囊。

进一步地，通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号的步骤之后，还包括：

根据所述数值信号计算出当前高度；

根据所述当前高度估算出落地时间；

判断估算出的落地时间是否大于时间阈值，其中所述时间阈值为安全气囊开启的时间；

若大于，则开启所述安全气囊。

进一步地，所述开启安全保护措施的步骤包括：

关闭电源和/或弹出安全气囊。

本申请还提供了一种机器的自我保护装置，包括：

数值信号获取模块，用于通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号；

数值信号判断模块，用于判断所述数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值；

悬空状态判定模块，用于若存在至少一个数值小于地检阈值，则判定当前处于悬空状态；

加速度计判断模块，用于判断加速度计的运动矢量是否在预设的运动矢量范围内，其中，所述加速度计设置在所述机器的本体上；

安全保护措施开启模块，用于当加速度计的运动矢量在预设运动矢量范围内时，开启安全保护措施。

本申请实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法的步骤。

本申请实施例还提供一种扫地机器人其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的方法的步骤。

本发明的有益效果：通过地检传感器的数值信号，判断其是否处于悬空状态，再通过检测加速度计的运动矢量，进一步判断机器是否处于跌落状态，当机器处于跌落状态时，立即开启安全保护措施，进而达到在机器发生跌倒时，减小脆弱零件发生损坏的概率。

附图说明

图1为本发明的机器的自我保护方法一个实施例的流程示意图；

图2为本发明的机器的自我保护方法步骤S5的部分流程示意图；

图3为本发明的机器的自我保护装置一个实施例的结构框图；

图4为本发明的机器的自我保护装置中的安全保护措施开启模块的结构框图；

图5为本发明的存储介质一实施例的结构框图；

图6为本发明的扫地机器人一实施例的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，本发明提出一种机器的自我保护方法，包括：

S1：通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号；

S2：判断数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值；

S3：若存在，则判定当前处于悬空状态；

S4：判断加速度计的运动矢量是否在预设的运动矢量范围内，其中，所述加速度计设置在所述机器的本体上；

S5：若是，则开启安全保护措施。

如上述步骤S1所述，通过地检传感器获取当前的数值信号，其中地检传感器可以是红外传感器、超声波传感器，其获取的数值信号方式为发射若干红外线或者超声波，然后通过地面或者其他物体反射回来，地检传感器接收的红外线或者超声波数目，一般来说，离地面越近，其反射量(即红外线的反射量或者超声波的反射量等)也就越多，其获取的数值信号即为当前反射的数值与发射数量总和之比；

如上述步骤S2所述，判断数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值，由于可以设置多个地检传感器，且地检传感器设置在不同的位置，如机器的左下方、右下方，前下方等三个位置，由于机器在掉落时，无法预测是那一部分先发生变化，故而设置多个地检传感器就可以及时知道机器的哪部分(不一定先着地)先发生数值的变化，在一个实际的场景中，机器清扫或工作在桌面茶几上或者清扫有阶梯的地方等区域时，当机器有部分悬空时，则对应悬空位置的地检传感器检测的就会从桌面或者茶几的部分，检测到悬空之处的下一台阶或地面等位置上，其检测的数值信号会变小，故而可以判断该地检传感器对应的部分先发生了悬空。地检阈值可以是事先进行设定的，但是由于地面或桌面的情况不确定(白色的反射能力大于黑色)，导致接收的数值信号也会有差异，但是一般来说，机器悬空时，其检测的数值会非常小，故而也可以直接设置成一个定值或一个区间数据，还可以在用户第一次使用时，获取一系列的数值信号，以及时修正/调整不同用户环境中工作面、悬崖反射数据差异的问题(如地板的材质、颜色、纹理、屋内光亮等原因造成反射数据的变化)，如此有利于减小因个户/房间差异产生的误判，也有利于提高产品智能性。

如上述步骤S3所述，若当前检测的数值信号中存在至少一个数值小于地检阈值，则说明机器已经悬空了，但是机器可能未发生跌落，只是有可能发生跌落状况，这种情况可记为悬空状态之一。

如上述步骤S4所述，机器上设置有加速度计，通过加速度计可以检测加速度计的运动矢量，通过加速度计的运动矢量与预设的运动矢量范围进行比较，并进一步确定机器是否发生跌落的情况，其中，预设的运动矢量范围为根据可以损坏机器的运动方向和运动量大小而定，具体判断方式后续会进行详细说明，此处不再赘述。

本实施方式中，仅利用加速度计一个元件，即可获得多个协助判断机器状态的数据(如加速度计Z轴方向变化信息、加速度计三轴加速度数值得出的加速度计的整体加速度数值等)，有利于提高数据利用率，帮助降低软件、硬件、***要求。

另外需要强调的是，本申请采用加速度计加速度。本申请中考量到机器只要发生一点位移，就会产生速度，且其数值大小也容易达到一定阈值，数据的变化较为快速和剧烈，对数据监督、处理的及时性等要求更高，相比之下，加速度数据在本方案中更为合适，能够较为稳定/客观的反应状态变化，因此上述步骤中的运动矢量选用加速度数据进行判定。而在机器下落过程中，重力加速度是稳定不变的，难以利用做为机器状态变化的协助数据，也难以使方案实施，但加速度计的加速度是会变化的，因此本申请采用加速度计加速度。

如上述步骤S5所述，当运动矢量在预设的运动矢量范围内时，即可认为其已经处于跌落状态，此时开启安全保护措施对机器进行保护。其中安全保护措施可以是关闭电源，打开安全气囊等。

通过地检传感器的数值信号，判断其是否处于悬空状态，再通过检测加速度计的运动矢量，进一步判断机器是否处于跌落状态，当机器处于跌落状态时，立即开启安全保护措施，进而达到在机器发生跌倒时，减小脆弱零件发生损坏的概率。

本实施例中，上述步骤S2之后，还包括：

S31：若不小于所述地检阈值，则判定当前处于安全状态。

如上述步骤S31所述，当数值信号中没有一个数值小于地检阈值，则说明机器正在正常工作，未处于危险边缘，此时可以判断其处于安全状态。

实施例一

在一个实施例中，上述步骤S4，包括：

S401：检测所述加速度计的加速度数值；

S402：判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

S403：若是，检测所述加速度计的Z轴加速度的方向，其中，将加速度方向朝向所述机器的本体的顶部定义为Z轴加速度的方向向上，将加速度方向朝向所述机器的本体的底部定义为Z轴加速度的方向向下；

S404：若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

如上述步骤S401-S402所述，本实施例中，运动矢量为先检测加速度计的加速度，即先获取加速度计上测量的加速度数值，然后判断获取到的加速度计上测量的加速度数值是否大于加速度阈值，其中加速度数值为加速度计的加速度大小，加速度阈值可以是事先设定的阈值，其可以根据机器在大于该加速度数值会受到伤害的加速度阈值，也可以比这个值略小一点。可以理解的是，当加速度数值大于加速度阈值后，若机器发生撞击，则机器可能会有损坏。当加速度数值大于加速度阈值时，可能存在两种情况，第一种情况为机器发生跌落，但是跌落过程中翻转情况未知，第二种情况为人为快速拿起机器。

如上述步骤S403-S404所述，当加速度数值大于加速度阈值后，再检测加速度计的Z轴加速度方向，判断其运动矢量的方向是向上还是向下，若方向向下，即机器处于跌落状态；此时，加速度数值和方向这两个维度的参数均表征“危险”，也即该运动矢量在预设的运动矢量范围内。若检测的加速度计的Z轴加速度的方向向上，即很可能是被人为手动拿起，若Z轴加速度在Z轴上为零，则说明扫地机器人在Z轴方向上没有发生位移，还处于正常的工作状态，判定这两种情况处于安全状态。当检测到加速度计的Z轴加速度方向下时，可以认为及其处于跌落状态，且未发生翻转或者翻转角度不超过90°，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现增长变化 (若未发生翻转数值信号的变化率小于预设变化率值，若发生了翻转，则数值信号的变化率大于预设变化率值)；当检测到加速度计的Z轴加速度方向上时，存在两种情况，第一种情况为人为快速拿起机器，第二种情况为机器处于跌落状态，且在跌落过程中发生了翻转且翻转角度超过90°(数值信号的变化率大于预设变化率值)。

本实施例中，上述步骤S403之后，还包括：

S4031：若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

S4032：判断所述变化率是否大于预设变化率值；

S4033：若是，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

如上述步骤S4031-S4033所述，当加速度计的Z轴加速度向上时，也有可能因机器翻转而使得加速度计的Z轴检测的加速度计的方向“向上”，此时实际依旧为跌落状态，故而可以检测地检阈值的数值信号的变化率，由于机器在跌落过程中可能会发生翻转，但只要为跌落状态，地检传感器检测的数值信号就会发生相应的变化，其中地检传感器获取到的数值信号在翻转过程中一般会变小，相对于渐变而言，其数值信号的变化率较大，故而在检测的过程中，检测小于所述地检阈值的地检传感器的数值信号，在越过阈值时的数据变化率，当变化率大于预设变化率值时，则认为机器在跌落的过程中发生了翻转，则可以进一步的检测加速度计的加速度进行判断，即数值信号的变化率是否大于预设变化率值。其中，预设变化率值为事先设定的值，其可以是将机器进行翻转变换检测得到的变化率值，或者比这个检测的变化率值小一些或者更小的值，应当说明的是，该设定的预设变化率值应该大于正常放下或拿起的变化率值，若存在多个地检传感器时，该检测变化率值可以是多个地检传感器的平均值。当大于该值时，则判定是发生了翻转跌落，且因前续步骤中已确认加速度计的加速度数值较大，既可以认为运动矢量在预设的运动矢量范围内，达到开启安全保护措施的状态。

在一些实施例中，若只进行骤变的判断，当机器由反射能力较好的位置移动到反射能力较差的位置或者是由由反射能力较差的位置移动到反射能力较好的位置时，其也会发生骤变，因此需要对Z轴的方向进行判断以减少其误差。

实施例二

在另一个实施例中，上述步骤S4，包括：

S411：检测所述加速度计Z轴加速度的方向；

S412：若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则检测所述加速度计的加速度数值；

S413：判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

S414：若大于，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

如上述步骤S412所述，若Z轴方向上的加速度向下，则说明机器可能发生了跌落或者是人为手动放下，此时再检测加速度计的加速度数值，进一步进行判断是否为跌落，同时，若Z轴上加速度的方向向下时，其具有三种情况，第一种情况为机器直接下跌而未发生翻转，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现骤增变化(即变化率大于预设变化率值)，第二种情况为机器下跌发生了翻转但翻转的角度未超过90°，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现骤增变化(即变化率大于预设变化率值)，第三种情况为人为手动放下，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现递增变化(即变化率小于预设变化率值)，但是需要说明的是，无论是上述三种情况的哪一种情况，都需要通过检测数值信号的变化率进行进一步的判定。

在一些实施例中，若只进行骤变的判断，当机器由反射能力较好的位置移动到反射能力较差的位置(比如不同颜色、材质的工作面会有不一样的反射能力)或者是由由反射能力较差的位置移动到反射能力较好的位置时，其也会发生骤变，因此需要对Z轴的方向进行判断以减少其误差。

如上述步骤S413-S414所述，判断该加速度数值是否大于加速度阈值，其中，加速度数值为加速度计的加速度大小，加速度阈值可以是事先设定的阈值，其可以根据机器在大于该加速度数值会受到伤害的加速度阈值，也可以比这个值略小一点。

本实施例中，上述步骤S411之后，还包括：

S4111：若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

S4112：判断所述变化率是否大于预设变化率值；

S4113：若是，则检测所述加速度计的加速度。

如上述步骤S4111-S4113所述，由于加速度计的坐标系是以其本身作为参考系的，当机器发生跌落时，Z轴检测的加速度方向可能因机器翻转而向上，此时实际依旧为跌落状态，故而可以在“Z轴加速度的方向向上”的基础上，再检测地检阈值的数值信号的变化率，以进一步确认是“翻转跌落”还是“人为手动拿起”等状态，其中，由于机器在跌落过程中可能会发生翻转，但只要为跌落状态，地检传感器检测的数值信号就会发生相应的变化，即地检传感器获取到的数值信号在翻转过程中会发生不规则的骤变，故而在检测的过程中，检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率，当变化率大于预设变化率值时，则认为机器在跌落的过程中发生了翻转，则可以进一步的检测加速度计的加速度进行判断，在另一个实施例中也可以直接开启安全保护措施，若没有进行翻转，则进一步判断加速度计检测的加速度值，若大于预设加速度阈值，则开启安全保护措施，需要说明的是，地检传感器在机器跌落过程且发生翻转(翻转角度超过90°)的过程中，其获取的数值信号会呈现骤减变化，而若没有发生翻转，仅为人工拿起时，地检传感器检测的数值信号会呈现一个递减变化，故而可以通过地检传感器获取的数值信号的变化率进行确定，若变化率大于设定预设变化率值时，则认为机器跌落且发生了翻转，若变化率小于设定预设变化率值时，则认为机器被人工拿起，无需进行后续的加速度计的加速度检测，判定其为安全状态。

本实施例中，上述步骤S4112之后，还包括：

S4114：若是，则检测所述加速度计的加速度数值；

S4115：判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

S4116：若大于，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

如上述步骤S4114-S4116所述，在数值信号的变化率大于预设变化率值时，即确认机器处于“翻转跌落”的状态后，再检测加速度计的数值，因为机器即使发生了“翻转跌落”，但是可能由于高度不够高等原因使得其加速度不是很大，跌落不足以伤害到机器，因此需要对加速度数值进行检测以进行进一步的判断，当机器处于“翻转状态”以及加速度数值超过加速度阈值时才将运动矢量判定为再预设的运动矢量范围内，其中加速度数值为加速度计的加速度大小，加速度阈值可以是事先设定的阈值，其可以根据机器在大于该加速度数值会受到伤害的加速度阈值，也可以比这个值略小一点。可以理解的是，当加速度数值大于加速度阈值后，若机器发生撞击，则机器可能会有损坏。若未超过加速度阈值，则可以判定为不再预设的运动矢量范围内，以减少气囊开启造成资源浪费和气囊磨损的技术问题。

本实施例中，所述机器内设置有多个地检传感器，多个地检传感器分别对应至少对应一个安全气囊，上述步骤S5，包括：

S51：判断地检传感器中所述变化率最先大于所述预设变化率值的地检传感器；

S52：并根据该最先大于所述预设变化率值的地检传感器开启对应的安全气囊。

机器内可以设置多个地检传感器，例如在一个实施例中，可以设置前下，左下，右下等三个地检传感器，每一个传感器至少对应一个安全气囊。

如上述步骤S51-S52所述，由于机器跌落的情况未知，机器可能左边先着地，也可能右边先着地，也有可能前端先着地，故而可以设置多个地检传感器，通过多个地检传感器分别检测不同位置处的数值信号，最先大于预设变化率值的地检传感器的一端是机器处于要跌落的一端，即最先大于预设变化率值的地检传感器检测的下方已经不是清扫或者工作的区域了，而是处于要掉落的一端，故而该部分也很有可能是着地的一端(一般情况下不会发生360°旋转，本实施例中将该种情况忽略掉)，故打开对应的安全气囊，使安全气囊不需要太大，而且从一定的角度上来说，由于安全气囊充气需要一定时间，也不宜设置过大，但是若只设置少量的安全气囊而需要保护整个机器，很明显需要设置很大的安全气囊，因此，本申请将其分为多个安全气囊，且可以根据地检传感器的检测结果打开对应的气安全囊，在保证了保护效果的同时，还能快速充气。

本实施例中，所述机器内设置有多个地检传感器，多个地检传感器分别对应至少对应一个安全气囊，上述步骤S5，包括：

S501：判断地检传感器中所述变化率最先大于所述预设变化率值的地检传感器；

S502：在设定时间内检测是否有第二个地检传感器的变化率大于所述预设变化率；

S503：若是，则开启设置在所述最先大于所述预设变化率值的地检传感器与所述第二个地检传感器之间的安全气囊。

如上述步骤S501-S503所述，一般来说，几乎很少有两个地检传感器检测的变化率同时最先大于所述预设变化率值，但是最先的掉落端处于两个地检传感器之间，因此便可以在设定时间内检测是否有第二个地检传感器的变化率大于预设变化率，该设定时间很短，一般只有0.1-0.5s，因此可以认为是在这两个地检传感器之间，故而对应的打开这两个地检传感器之间的安全气囊。

本实施例中，上述步骤S1之后，还包括：

S201：根据所述数值信号计算出当前高度；

S202：根据所述当前高度估算出落地时间；

S203：判断估算出的落地时间是否大于时间阈值；

S204：若大于，则开启所述安全气囊。

如上述步骤S201-S204所述，可以通过ADC(将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件)将数值信号换算成当前的高度值，即由于不同高度时获取的数值信号也是不同的，其对应关系是高度越高，获取的数值信号越小，然后根据当前的高度计算出落地的时间，根据公式h＝1/2gt²，从而计算出时间t，其中g为当地的重力加速度，h为当前高度，然后判断这个时间是否大于安全气囊开启的时间t1，若大于则可以开启安全气囊，若小于，可以只关闭电源而不需要开启安全气囊，一般来说，若小于，说明高度不够高，即使摔下对机器的损伤也比较小，故也不用开启气囊，即所述时间阈值为判断是否开启安全气囊开启的时间参数，如此可避免气囊浪费或磨损，甚至当高度小于一定阈值时，也可以不用关闭机器。更进一步地，由于机器计算出开启气囊这一结果也需要一定的时间t2，所以时间阈值还可以是t1与时间t2之和。

本实施例中，上述步骤S5包括：

S500：关闭电源和/或弹出安全气囊。

如上述步骤S500所述，当检测加速度计的运动矢量在预设的运动矢量范围内时，可以关闭电源和/或弹出安全气囊，这两者一般可以同步进行，但是若出现跌落的时间无法打开安全气囊时，也可以只关闭电源，本申请对比不做限定，可以先二者同时进行，也可以只进行任意一项，可以先关闭电源后弹出安全气囊，可以先弹出安全气囊后关闭电源，也可以同步进行。

本发明还提供了一种机器的自我保护装置，包括：

数值信号获取模块10，用于通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号；

数值信号判断模块20，用于判断所述数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值；

悬空状态判定模块30，用于若存在至少一个数值小于地检阈值，则判定当前处于悬空状态；

加速度计判断模块40，用于判断判断加速度计的运动矢量是否在预设的运动矢量范围内，其中，所述加速度计设置在所述机器的本体上；

安全保护措施第一开启模块50，若是，则开启安全保护措施。

数值信号获取模块10，通过地检传感器获取当前的数值信号，其中地检传感器可以是红外传感器、超声波传感器，其获取的数值信号方式为发射若干红外线或者超声波，然后通过地面或者其他物体反射回来，地检传感器接收的红外线或者超声波数目，一般来说，离地面越近，其反射的数值(即红外线或者超声波数目)也就越多，其获取的数值信号即为当前反射的数值与发射数量总和之比；

数值信号判断模块20，判断数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值，由于可以设置多个地检传感器，且地检传感器设置在不同的位置，如机器的左下方、右下方，前下方等三个位置，由于机器在掉落时，无法预测是那一部分先发生变化，故而设置多个地检传感器就可以及时知道机器的哪部分(不一定先着地)先发生数值的变化，在一个实际的场景中，机器清扫或工作在桌面茶几上或者清扫有阶梯的地方等区域时，当机器有部分悬空时，则对应悬空位置的地检传感器检测的就会从桌面或者茶几的部分，检测到悬空之处的下一台阶或地面等位置上，其检测的数值信号会变小，故而可以判断该地检传感器对应的部分先发生了悬空。地检阈值可以是事先进行设定的，但是由于地面或桌面的情况不确定(白色的反射能力大于黑色)，导致接收的数值信号也会有差异，但是一般来说，机器悬空时，其检测的数值会非常小，故而也可以直接设置成一个定值或一个区间数据，还可以在用户第一次使用时，获取一系列的数值信号，以及时修正/ 调整不同用户环境中工作面、悬崖反射数据差异的问题(如地板的材质、颜色、纹理、屋内光亮等原因造成反射数据的变化)，如此有利于减小因个户/房间差异产生的误判，也有利于提高产品智能性。

悬空状态判定模块30，若当前检测的数值信号中存在至少一个数值小于地检阈值，则说明机器已经处于悬空了，但是机器可能未发生跌落，只是有可能发生跌落状况，故将这种情况记为悬空状态。

加速度计判断模块40，机器上设置有加速度计，通过加速度计可以检测加速度计的运动矢量，通过加速度计的运动矢量与预设的运动矢量范围进行比较，并进一步确定机器是否发生跌落的情况，其中，预设的运动矢量范围为根据可以损坏机器的运动方向和运动量大小而定，具体判断方式后续会进行详细说明，此处不再赘述。

本实施方式中，仅利用加速度计一个元件，即可获得多个协助判断机器状态的数据(如加速度计Z轴方向变化信息、加速度计三轴加速度数值得出的加速度计的整体加速度数值等)，有利于提高数据利用率，帮助降低软件、硬件、***要求。

另外需要强调的是，本申请采用加速度计加速度。本申请中考量到机器只要发生一点位移，就会产生速度，且其数值大小也容易达到一定阈值，数据的变化较为快速和剧烈，对数据监督、处理的及时性等要求更高，相比之下，加速度数据在本方案中更为合适，能够较为稳定/客观的反应状态变化，因此上述步骤中的运动矢量选用加速度数据进行判定。而在机器下落过程中，重力加速度是稳定不变的，难以利用做为机器状态变化的协助数据，也难以使方案实施，但加速度计的加速度是会变化的，因此本申请采用加速度计加速度。

安全保护措施开启模块50，当运动矢量在预设的运动矢量范围内时，即可认为其已经处于跌落状态，此时开启安全保护措施对机器进行保护。其中安全保护措施可以是关闭电源，打开安全气囊等。

通过地检传感器的数值信号，判断其是否处于悬空状态，再通过检测加速度计的运动矢量，进一步判断机器是否处于跌落状态，当机器处于跌落状态时，立即开启安全保护措施，进而达到在机器发生跌倒时，减小脆弱零件发生损坏的概率。

本实施例中，机器的自我保护装置还包括：

安全状态第一判定模块31，用于若不小于所述地检阈值，则判定当前处于安全状态。

当数值信号中没有一个数值小于地检阈值，则说明机器正在正常工作，未处于危险边缘，此时可以判断其处于安全状态。

实施例一

在一个实施例中，加速度计判断模块40，包括：

第一加速度数值检测子模块，用于检测所述加速度计的加速度数值；

第一加速度数值判断子模块，用于判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

第一Z轴加速度检测子模块，若是，则检测所述加速度计的Z 轴加速度的方向，其中，将加速度方向朝向所述机器的本体的顶部定义为Z轴加速度的方向向上，将加速度方向朝向所述机器的本体的底部定义为Z轴加速度的方向向下；

运动矢量第一判定子模块，若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

本实施例中，运动矢量为先检测加速度计的加速度，即先获取加速度计上测量的加速度数值，然后判断获取到的加速度计上测量的加速度数值是否大于加速度阈值，其中加速度数值为加速度计的加速度大小，加速度阈值可以是事先设定的阈值，其可以根据机器在大于该加速度数值会受到伤害的加速度阈值，也可以比这个值略小一点。可以理解的是，当加速度数值大于加速度阈值后，若机器发生撞击，则机器可能会有损坏。当加速度数值大于加速度阈值时，可能存在两种情况，第一种情况为机器发生跌落，但是跌落过程中翻转情况未知，第二种情况为人为快速拿起机器。

当加速度数值大于加速度阈值后，再检测加速度计的Z轴加速度方向，判断其运动矢量的方向是向上还是向下，若方向向下，即机器处于跌落状态；此时，加速度数值和方向这两个维度的参数均表征“危险”，也即该运动矢量在预设的运动矢量范围内。若检测的加速度计的Z轴加速度的方向向上，即很可能是被人为手动拿起，若Z轴加速度在Z轴上为零，则说明扫地机器人在Z轴方向上没有发生位移，还处于正常的工作状态，判定这两种情况处于安全状态。当检测到加速度计的Z轴加速度方向下时，可以认为及其处于跌落状态，且未发生翻转或者翻转角度不超过90°，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现增长变化(若未发生翻转数值信号的变化率小于预设变化率值，若发生了翻转，则数值信号的变化率大于预设变化率值)；当检测到加速度计的Z轴加速度方向上时，存在两种情况，第一种情况为人为快速拿起机器，第二种情况为机器处于跌落状态，且在跌落过程中发生了翻转且翻转角度超过90°(数值信号的变化率大于预设变化率值)。

本实施例中，加速度计判断模块40，还包括：

第一数值信号检测子模块，若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

第一变化率判断子模块，判断所述变化率是否大于预设变化率值；

运动矢量第二判定子模块，若是，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

当加速度计的Z轴加速度向上时，也有可能因机器翻转而使得加速度计的Z轴检测的加速度计的方向“向上”，此时实际依旧为跌落状态，故而可以检测地检阈值的数值信号的变化率，由于机器在跌落过程中可能会发生翻转，但只要为跌落状态，地检传感器检测的数值信号就会发生相应的变化，其中地检传感器获取到的数值信号在翻转过程中一般会变小，相对于渐变而言，其数值信号的变化率较大，故而在检测的过程中，检测小于所述地检阈值的地检传感器的数值信号，在越过阈值时的数据变化率，当变化率大于预设变化率值时，则认为机器在跌落的过程中发生了翻转，则可以进一步的检测加速度计的加速度进行判断，即数值信号的变化率是否大于预设变化率值。其中，预设变化率值为事先设定的值，其可以是将机器进行翻转变换检测得到的变化率值，或者比这个检测的变化率值小一些或者更小的值，应当说明的是，该设定的预设变化率值应该大于正常放下或拿起的变化率值，若存在多个地检传感器时，该检测变化率值可以是多个地检传感器的平均值。当大于该值时，则判定是发生了翻转跌落，且因前续步骤中已确认加速度计的加速度数值较大，既可以认为运动矢量在预设的运动矢量范围内，达到开启安全保护措施的状态。

在一些实施例中，若只进行骤变的判断，当机器由反射能力较好的位置移动到反射能力较差的位置或者是由由反射能力较差的位置移动到反射能力较好的位置时，其也会发生骤变，因此需要对Z轴的方向进行判断以减少其误差。

实施例二

在另一个实施例中，加速度计判断模块40，包括：

第二Z轴加速度检测子模块，用于检测所述加速度计Z轴加速度的方向，其中，将加速度方向朝向所述机器的本体的顶部定义为Z 轴加速度的方向向上，将加速度方向朝向所述机器的本体的底部定义为Z轴加速度的方向向下；

第二加速度数值检测子模块，若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则检测所述加速度计的加速度数值；

第二加速度数值判断子模块，用于判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

运动矢量第三判定子模块，若大于，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

为跌落，同时，若Z轴上加速度的方向向下时，其具有三种情况，第一种情况为机器直接下跌而未发生翻转，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现骤增变化(即变化率大于预设变化率值)，第二种情况为机器下跌发生了翻转但翻转的角度未超过90°，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现骤增变化(即变化率大于预设变化率值)，第三种情况为人为手动放下，此时地检传感器在机器的跌落过程中获取的数值信号呈现递增变化(即变化率小于预设变化率值)，但是需要说明的是，无论是上述三种情况的哪一种情况，都需要通过检测数值信号的变化率进行进一步的判定。

在一些实施例中，若只进行骤变的判断，当机器由反射能力较好的位置移动到反射能力较差的位置(比如不同颜色、材质的工作面会有不一样的反射能力)或者是由由反射能力较差的位置移动到反射能力较好的位置时，其也会发生骤变，因此需要对Z轴的方向进行判断以减少其误差。

判断该加速度数值是否大于加速度阈值，其中，加速度数值为加速度计的加速度大小，加速度阈值可以是事先设定的阈值，其可以根据机器在大于该加速度数值会受到伤害的加速度阈值，也可以比这个值略小一点。

本实施例中，加速度计判断模块40，还包括：

第二数值信号检测子模块，若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

第二变化率判断子模块，用于判断所述变化率是否大于预设变化率值；

运动矢量第四判定子模块，若是，则检测所述加速度计的加速度。

由于加速度计的坐标系是以其本身作为参考系的，当机器发生跌落时，Z轴检测的加速度方向可能因机器翻转而向上，此时实际依旧为跌落状态，故而可以在“Z轴加速度的方向向上”的基础上，再检测地检阈值的数值信号的变化率，以进一步确认是“翻转跌落”还是“人为手动拿起”等状态，其中，由于机器在跌落过程中可能会发生翻转，但只要为跌落状态，地检传感器检测的数值信号就会发生相应的变化，即地检传感器获取到的数值信号在翻转过程中会发生不规则的骤变，故而在检测的过程中，检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率，当变化率大于预设变化率值时，则认为机器在跌落的过程中发生了翻转，则可以进一步的检测加速度计的加速度进行判断，在另一个实施例中也可以直接开启安全保护措施，若没有进行翻转，则进一步判断加速度计检测的加速度值，若大于预设加速度阈值，则开启安全保护措施，需要说明的是，地检传感器在机器跌落过程且发生翻转(翻转角度超过90°)的过程中，其获取的数值信号会呈现骤减变化，而若没有发生翻转，仅为人工拿起时，地检传感器检测的数值信号会呈现一个递减变化，故而可以通过地检传感器获取的数值信号的变化率进行确定，若变化率大于设定预设变化率值时，则认为机器跌落且发生了翻转，若变化率小于设定预设变化率值时，则认为机器被人工拿起，无需进行后续的加速度计的加速度检测，判定其为安全状态。

本实施例中，加速度计判断模块40，还包括：

加速度数值检测模块，用于当变化率大于预设变化率值时，检测所述加速度计的加速度数值；

加速度数值判断子模块，用于判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

运动矢量判定子模块，用于当加速度数值是否大于加速度阈值时，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

在数值信号的变化率大于预设变化率值时，即确认机器处于“翻转跌落”的状态后，再检测加速度计的数值，因为机器即使发生了“翻转跌落”，但可能由于高度不够高等原因，使得其加速度不是很大，跌落不足以伤害到机器，因此需要对加速度数值进行检测以进行进一步的判断，当机器处于“翻转状态”以及加速度数值超过加速度阈值时才将运动矢量判定为再预设的运动矢量范围内，其中加速度数值为加速度计的加速度大小，加速度阈值可以是事先设定的阈值，其可以根据机器在大于该加速度数值会受到伤害的加速度阈值，也可以比这个值略小一点。可以理解的是，当加速度数值大于加速度阈值后，若机器发生撞击，则机器可能会有损坏。若未超过加速度阈值，则可以判定为不再预设的运动矢量范围内，以减少气囊开启造成资源浪费和气囊磨损的技术问题。

本实施例中，所述机器内设置有多个地检传感器，多个地检传感器分别对应至少对应一个安全气囊，安全保护措施第一开启模块50 包括：

第一地检传感器判断子模块51，判断地检传感器中所述变化率最先小于所述预设变化率值的地检传感器；

安全气囊第一开启子模块52，并根据该最先大于所述预设变化率值的地检传感器开启对应的安全气囊。

机器内可以设置多个地检传感器，例如在一个实施例中，可以设置前下，左下，右下等三个地检传感器，每一个传感器至少对应一个安全气囊。

由于机器跌落的情况未知，机器可能左边先着地，也可能右边先着地，也有可能前端先着地，故而可以设置多个地检传感器，通过多个地检传感器分别检测不同位置处的数值信号，最先小于预设变化率值的地检传感器的一端是机器处于要跌落的一端，即最先大于预设变化率值的地检传感器检测的下方已经不是清扫或者工作的区域了，而是处于要掉落的一端，故而该部分也很有可能是着地的一端(一般情况下不会发生360°旋转，本实施例中将该种情况忽略掉)，故打开对应的安全气囊，使安全气囊不需要太大，而且从一定的角度上来说，由于安全气囊充气需要一定时间，也不宜设置过大，但是若只设置少量的安全气囊而需要保护整个机器，很明显需要设置很大的安全气囊，因此，本申请将其分为多个安全气囊，且可以根据地检传感器的检测结果打开对应的气安全囊，在保证了保护效果的同时，还能快速充气。

在另一实施例中，所述机器内设置有多个地检传感器，多个地检传感器分别对应至少对应一个安全气囊，安全保护措施第一开启模块50，包括：

第二地检传感器判断子模块501，判断地检传感器中所述变化率最先小于所述预设变化率值的地检传感器；

第二个地检传感器检测子模块502，在设定时间内检测是否有第二个地检传感器的变化率大于所述预设变化率；

安全气囊第二开启子模块503，若是，则开启设置在所述最先大于所述预设变化率值的地检传感器与所述第二个地检传感器之间的安全气囊。

一般来说，几乎很少有两个地检传感器检测的变化率同时最先大于所述预设变化率值，但是最先的掉落端处于两个地检传感器之间，因此便可以在设定时间内检测是否有第二个地检传感器的变化率大于预设变化率，该设定时间很短，一般只有0.1-0.5s，因此可以认为是在这两个地检传感器之间，故而对应的打开这两个地检传感器之间的安全气囊。

本实施例中，机器的自我保护装置，还包括：

当前高度计算模块201，根据所述数值信号计算出当前高度；

落地时间估算模块202，根据所述当前高度估算出落地时间；

落地时间判断模块203，判断估算出的落地时间是否大于时间阈值；

安全气囊第三开启模块204，若大于，则开启所述安全气囊。

可以通过ADC(将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件)将数值信号换算成当前的高度值，即由于不同高度时获取的数值信号也是不同的，其对应关系是高度越高，获取的数值信号越小，然后根据当前的高度计算出落地的时间，根据公式h＝1/2gt²，从而计算出时间t，其中g为当地的重力加速度，h为当前高度，然后判断这个时间是否大于安全气囊开启的时间t1，若大于则可以开启安全气囊，若小于，可以只关闭电源而不需要开启安全气囊，一般来说，若小于，说明高度不够高，即使摔下对机器的损伤也比较小，故也不用开启气囊，即所述时间阈值为判断是否开启安全气囊开启的时间参数，如此可避免气囊浪费或磨损，甚至当高度小于一定阈值时，也可以不用关闭机器。更进一步地，由于机器计算出开启气囊这一结果也需要一定的时间t2，所以时间阈值还可以是t1与时间t2之和。

本实施例中，安全保护措施第一开启模块50包括：

安全保护措施处理子模块500，当检测加速度计的运动矢量在预设的运动矢量范围内时，关闭电源和/或弹出安全气囊。

当检测加速度计的运动矢量在预设的运动矢量范围内时，可以关闭电源和/或弹出安全气囊，这两者一般可以同步进行，但是若出现跌落的时间无法打开安全气囊时，也可以只关闭电源，本申请对比不做限定，可以先二者同时进行，也可以只进行任意一项，可以先关闭电源后弹出安全气囊，可以先弹出安全气囊后关闭电源，也可以同步进行。

参考图5，本申请还提供了一种存储介质100，存储介质100中存储有计算机程序200，当其在计算机上运行时，使得计算机执行以上实施例所描述的机器的自我保护方法。

参考图6，本申请还提供了一种包含上述存储介质100的扫地机器人300，当上述存储介质100中存储的计算机程序200在扫地机器人300上运行时，使得扫地机器人300通过其内部设置的处理器400 执行以上实施例所描述的机器的自我保护方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在存储介质中，或者从一个存储介质向另一存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD)) 等。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种机器的自我保护方法，其特征在于，包括：

通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号；

判断数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值；

若存在，则判定当前处于悬空状态；

判断加速度计的运动矢量是否在预设的运动矢量范围内，其中，所述加速度计设置在所述机器的本体上；

若是，则开启安全保护措施。

2.如权利要求1所述的机器的自我保护方法，其特征在于，所述判断加速度计的运动矢量是否在预设运动矢量范围内的步骤，包括：

检测所述加速度计的加速度数值；

判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

若是，则检测所述加速度计的Z轴加速度的方向，其中，将加速度方向朝向所述机器的本体的顶部定义为Z轴加速度的方向向上，将加速度方向朝向所述机器的本体的底部定义为Z轴加速度的方向向下；

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

3.如权利要求2所述的机器的自我保护方法，其特征在于，所述检测所述加速度计的Z轴加速度的方向的步骤之后，还包括：

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

判断所述变化率是否大于预设变化率值；

若是，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

4.如权利要求1所述的机器的自我保护方法，其特征在于，所述判断加速度计的运动矢量是否在预设运动矢量范围内的步骤，包括：

检测所述加速度计的Z轴加速度的方向，其中，将加速度方向朝向所述机器的本体的顶部定义为Z轴加速度的方向向上，将加速度方向朝向所述机器的本体的底部定义为Z轴加速度的方向向下；

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向下，则检测所述加速度计的加速度数值；

判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

若大于，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

5.如权利要求4所述的机器的自我保护方法，其特征在于，所述检测所述加速度计的Z轴加速度的方向步骤之后，还包括：

若所述加速度计的Z轴加速度的方向向上，则检测小于所述地检阈值的数值信号的变化率；

判断所述变化率是否大于预设变化率值；

若是，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

6.如权利要求5所述的机器的自我保护方法，其特征在于，所述判断所述变化率是否大于预设变化率值步骤之后，还包括：

若是，则检测所述加速度计的加速度数值；

判断所述加速度数值是否大于加速度阈值；

若大于，则判定为所述运动矢量在预设的运动矢量范围内。

7.如权利要求5所述的机器的自我保护方法，其特征在于，所述机器设置有多个地检传感器，多个地检传感器分别对应至少一个安全气囊，所述开启安全保护措施的步骤，包括：

判断地检传感器中所述变化率最先大于所述预设变化率值的地检传感器；

根据该最先大于所述预设变化率值的地检传感器开启对应的安全气囊。

8.如权利要求1所述的机器的自我保护方法，其特征在于，所述开启安全保护措施的步骤包括：

关闭电源和/或弹出安全气囊。

9.一种机器的自我保护装置，其特征在于，包括：

数值信号获取模块，用于通过一个或者多个地检传感器获取当前的数值信号；

数值信号判断模块，用于判断所述数值信号中是否存在至少一个数值小于地检阈值；

悬空状态判定模块，用于若存在至少一个数值小于地检阈值，则判定当前处于悬空状态；

加速度计判断模块，用于判断加速度计的运动矢量是否在预设的运动矢量范围内，其中，所述加速度计设置在所述机器的本体上；

安全保护措施开启模块，用于当加速度计的运动矢量在预设运动矢量范围内时，开启安全保护措施。

10.一种扫地机器人，其特征在于，其包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8任一项所述的机器的自我保护方法的步骤。

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