JP2022546289A - 掃除ロボット及び掃除ロボットの自動制御方法 - Google Patents

掃除ロボット及び掃除ロボットの自動制御方法 Download PDF

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Abstract

掃除ロボット及び掃除ロボットの自動制御方法は、自動掃除技術の分野に関する。掃除ロボットは、筐体（１１０）に配置された少なくとも１つのレーザ放射アセンブリ（１２０）と少なくとも１つの画像収集アセンブリ（１３０）、及び各レーザ放射アセンブリ（１２０）と各画像収集アセンブリ（１３０）に接続された処理アセンブリ（１４０）を含む。処理アセンブリ（１４０）は、画像収集アセンブリ（１３０）によって収集された目標画像を収集し、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、障害物の輪郭情報を取得し、輪郭情報によって示される障害物タイプを確定し、掃除ロボットが障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御するために使用される。既存の掃除ロボットが障害物を検出する際に統一的に障害物回避策を採用するため、清掃効果がよくないという問題を解決することができる。掃除ロボットは、すべての障害物を回避して清掃しないのではなく、異なる障害物タイプによって異なる清掃モードを採用することができるので、掃除ロボットの清掃効果を向上させることができる。

Description

本願は、掃除ロボット及び掃除ロボットの自動制御方法に関し、自動洗浄技術の分野に属している。
コンピュータ技術の発展に伴い、掃除ロボットなど、自動移動機能を備えた様々なスマートデバイスが登場している。
作業中、掃除ロボットは通常、センサーによって前方の障害物を感知する。前方の一定の距離に障害物があることをセンサーが感知すると、掃除ロボットは、後退して別の方向に移動する。前方に障害物がないことをセンサーが感知すると、掃除ロボットは、前向きに移動し続き、清掃作業を行う。例えば、超音波と赤外線近接センサーによって障害物が感知される。
しかしながら、掃除ロボットの掃除環境は複雑であり、掃除ロボットの前方の障害物は、電線、壁の隅、テーブルと椅子の脚、カーペットなど、様々である。異なる障害物すべてに対して掃除ロボットが障害物回避策を採用して移動するため、清掃効果がよくないという問題が発生する。
本願は、掃除ロボット及び掃除ロボットの自動制御方法を提供し、既存の掃除ロボットが障害物を検出する際に統一的に障害物回避策を採用するため、清掃効果がよくないという問題を解決することができる。本願は以下の技術的解決策を提供する。
第１態様では、掃除ロボットを提供する。前記掃除ロボットは、
筐体と、少なくとも１つのレーザ放射アセンブリと、少なくとも１つの画像収集アセンブリと、処理アセンブリと、を含み、
前記少なくとも１つのレーザ放射アセンブリは前記筐体に配置され、各レーザ放射アセンブリは走行方向にレーザを投射するために使用され、
前記少なくとも１つの画像収集アセンブリは前記筐体に配置され、各画像収集アセンブリは前記走行方向の目標画像を収集するために使用され、
前記処理アセンブリは、各レーザ放射器及び各画像収集装置に接続されており、前記画像収集アセンブリにより収集された目標画像を取得し、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が前記目標画像に存在する場合、前記障害物の輪郭情報を取得し、前記輪郭情報によって示される障害物タイプを確定し、前記掃除ロボットが前記障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御するために使用される。
オプションで、前記処理アセンブリは、
前記障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定し、前記目標収集アセンブリが、前記投影点の投影画像を収集する画像収集アセンブリであり、
前記投影点と前記目標画像収集アセンブリとの間の距離に基づいて、前記目標画像収集アセンブリに対する前記投影点の三次元座標を確定し、
前記障害物上の複数の投影点の三次元座標に基づいて、前記障害物の輪郭情報を確定するために使用される。
オプションで、前記画像収集アセンブリは、レンズとイメージングアセンブリを含み、前記レーザ放射アセンブリはレーザ放射ヘッドを含み、
前記障害物に投射された投影点について、前記処理アセンブリは、
前記投影点を投射した目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間のプリセット距離を取得し、
前記目標レーザ放射アセンブリと前記投影点の前の接続線である第１接続線と、前記目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間の接続線である第２接続線との間の夾角を取得し、
前記目標画像収集アセンブリの焦点距離を取得し、
前記イメージングアセンブリ上の前記投影画像のイメージング位置を取得し、
近似三角形原理に基づいて、前記プリセット距離、前記夾角、前記焦点距離及び前記イメージング位置によって、前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を計算するために使用される。
オプションで、前記障害物上の複数の投影点は、
複数のレーザ放射アセンブリがレーザを前記障害物上に投射することで生成された複数の投影点、及び／又は、
同じレーザ放射アセンブリがレーザを前記障害物の複数の表面上に投射することで生成された複数の投影点、及び／又は、
前記掃除ロボットが同じレーザ放射アセンブリを移動させた後、前記レーザ放射アセンブリがレーザを異なる角度から前記障害物上に投射することで生成された複数の投影点を含む。
オプションで、前記処理アセンブリは、
前記障害物タイプが糸ボールタイプ又は電線タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物回避モードに入るように制御し、
前記障害物タイプが柱状タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物を通過するように制御するための通過可能なルートを計画し、
前記障害物タイプが入隅タイプである場合、前記掃除ロボットのサイドブラシが特定の運動モードで入隅を清掃するように制御し、
前記障害物タイプが出隅タイプである場合、前記掃除ロボットが出隅のエッジに沿って清掃するように制御し、
前記障害物タイプが敷居タイプである場合、前記掃除ロボットが現在の敷居タイプの障害物を乗り越えることができるか否かを確定し、
前記障害物タイプがカーペットエッジ又は隙間タイプである場合、前記掃除ロボット上のファンの吸引力を増大するように制御し、かつ／又は拭きと噴水機能を停止するために使用される。
オプションで、異なるレーザ放射アセンブリによって放射されるレーザの角度が同じであるか又は異なる。
オプションで、前記画像収集アセンブリにおけるレンズは、直接入射型レンズ、パノラマ反射型レンズ、部分反射型レンズ又は潜望鏡型レンズである。
第２態様では、第１態様で提供される掃除ロボットに使用するための、掃除ロボットの自動制御方法を提供する。前記方法は、
画像収集アセンブリによって収集された目標画像を取得することと、
障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、前記障害物の輪郭情報を取得することと、
前記輪郭情報によって示される障害物タイプを確定することと、
前記掃除ロボットが前記障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御することと、を含む。
オプションで、前記障害物の輪郭情報を取得することは、
前記障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定することであって、前記目標収集アセンブリが、前記投影点の投影画像を収集する画像収集アセンブリであることと、
前記投影点と前記目標画像収集アセンブリとの間の距離に基づいて、前記目標画像収集アセンブリに対する前記投影点の三次元座標を確定することと、
前記障害物上の複数の投影点の三次元座標に基づいて、前記障害物の輪郭情報を確定することと、を含む。
オプションで、前記障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定することは、
前記投影点を投射した目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間のプリセット距離を取得することと、
前記目標レーザ放射アセンブリと前記投影点の前の接続線である第１接続線と、前記目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間の接続線である第２接続線との間の夾角を取得することと、
前記目標画像収集アセンブリの焦点距離を取得することと、
前記イメージングアセンブリ上の前記投影画像のイメージング位置を取得することと、
近似三角形原理に基づいて、前記プリセット距離、前記夾角、前記焦点距離及び前記イメージング位置によって、前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を計算することと、を含む。
オプションで、前記掃除ロボットが前記障害物タイプに対応する掃除モードに従って清掃するように制御することは、
前記障害物タイプが糸ボールタイプ又は電線タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物回避モードに入るように制御することと、
前記障害物タイプが柱状タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物を通過するように制御するための通過可能なルートを計画することと、
前記障害物タイプが入隅タイプである場合、前記掃除ロボットのサイドブラシをオンにするように制御オンして、特定の運動モードで入隅を清掃することと、
前記障害物タイプが出隅タイプである場合、前記掃除ロボットが出隅のエッジに沿って清掃するように制御することと、
前記障害物タイプが敷居タイプである場合、前記掃除ロボットが現在の敷居タイプの障害物を乗り越えることができるか否かを確定することと、
前記障害物タイプがカーペットエッジ又は隙間タイプである場合、前記掃除ロボット上のファンの吸引力を増大するように制御すること、及び／又は拭きと噴水機能を停止することと、を含む。
第３態様では、コンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。前記記憶媒体にはプログラムが記憶されている。前記プログラムは、前記プロセッサによってロードし実行され、第２態様に記載の掃除ロボットの自動制御方法を実現する。
本願の有益な効果は、以下のとおりである。筐体に配置された少なくとも１つのレーザ放射アセンブリと、筐体に配置された少なくとも１つの画像収集アセンブリと、各レーザ放射器及び各画像収集装置に接続された処理アセンブリとにより、且つ、処理アセンブリによって、画像収集アセンブリにより収集された目標画像を取得し、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、障害物の輪郭情報を取得し、輪郭情報によって示される障害物タイプを確定し、掃除ロボットが障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御することにより、既存の掃除ロボットが障害物を検出する際に統一的に障害物回避策を採用するため、清掃効果がよくないという問題を解決することができる。掃除ロボットは、すべての障害物を回避して清掃しないのではなく、異なる障害物タイプによって異なる清掃モードを採用することができるので、掃除ロボットの清掃効果を向上させることができる。
上述の説明は、本願の技術的解決策の概要に過ぎない。本願の技術的手段をより明確に理解し、明細書の内容に従ってそれらを実施するために、本願の好ましい実施例及び添付の図面を参照しながら、以下で詳しく説明する。
本願の一実施例によって提供される掃除ロボットの構造模式図である。 本願の一実施例によって提供されるレーザ放射アセンブリによって放射されたレーザの模式図である。 本願の別の実施例によって提供されるレーザ放射アセンブリによって放射されたレーザの模式図である。 本願の一実施例によって提供される画像収集アセンブリの構造模式図である。 本願の一実施例によって提供される画像収集アセンブリにおけるレンズの模式図である。 本願の別の実施例によって提供される画像収集アセンブリにおけるレンズの模式図である。 本願の別の実施例によって提供される画像収集アセンブリにおけるレンズの模式図である。 本願の別の実施例によって提供される画像収集アセンブリにおけるレンズの模式図である。 本願の一実施例によって提供される画像収集アセンブリとレーザ放射アセンブリとの間の位置関係の模式図である。 本願の別の実施例によって提供される画像収集アセンブリとレーザ放射アセンブリとの間の位置関係の模式図である。 本願の別の実施例によって提供される画像収集アセンブリとレーザ放射アセンブリとの間の位置関係の模式図である。 本願の別の実施例によって提供される画像収集アセンブリとレーザ放射アセンブリとの間の位置関係の模式図である。 本願の一実施例によって提供される、三角測距法に基づいて透過点の距離を測定する模式図である。 本願の一実施例によって提供される掃除ロボットの自動制御方法のフローチャートである。
以下、添付の図面及び実施例を参照しながら、本願の具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例は、本願を説明するためのものであり、本願の範囲を制限するものではない。
なお、添付の図面の記載と併せた詳細な説明は、様々な配置の説明として意図され、本明細書に記載の概念を実施できる唯一の配置を表すことを意図されていない。本明細書に記載の装置実施例及び方法実施例は、以下の詳細な説明に記載され、添付の図面に、様々なブロック、モジュール、ユニット、アセンブリ、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズムなど（「要素」と総称する）によって示される。これらの要素は、電子ハードウェア、コンピューターソフトウェア又はそれらの任意の組み合わせによって実現することができる。これらの要素がハードウェアとして実現されるかソフトウェアとして実現されるかは、特定のアプリケーション、及びシステム全体に課せられる設計の制約によって異なる。「第１」、「第２」などの用語が、本願の明細書、特許請求の範囲、及び添付の図面で使用される場合、そのような説明は、特定の順序を説明するのではなく、異なるオブジェクトを区別するために使用される。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、「含む」及び「包含」という用語は、記載される特徴、全体、ステップ、操作、エレメント及び／又はアセンブリの存在を示すが、１つ又は複数の他の特徴、全体、ステップ、操作、エレメント、アセンブリ及び／又はそれらの組み合わせの存在又は追加を除外しないことを理解されたい。また、本願の明細書で使用される用語は、特定の実施例を説明することのみを目的とし、本願を限定することを意図するものではないことも理解されたい。本願の明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形の「１」、「１つ」及び「該」は、文脈が他に明確に指示しない限り、複数形を含むことを意図している。さらに、本願の明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「及び／又は」という用語は、関連してリストされる項目の１つ又は複数の任意の組み合わせ及びすべての可能な組み合わせを指し、それらの組み合わせを含むことがさらに理解されたい。
なお、明確な特別な説明がない場合、本願の各実施例における各技術的特徴は、技術的な理由で実現できない限り、相互に組み合わせ又は結合できるものとみなすことができる。本願をより完全に説明するために、幾つかの例示的な、オプションの、又は好ましい特徴は、本願の様々な実施例において他の技術的特徴と組み合わせて説明されるが、このような組み合わせは必須ではなく、該例示的な、オプションの、又は好ましい特徴及び他の技術的特徴は、技術的な理由で実施できない限り、互いに分離できるか又は独立できる。方法実施例における技術的特徴の幾つかの機能的説明は、該機能、方法又はステップを実行するものとして理解され得る。装置実施例における技術的特徴の幾つかの機能的説明は、そのような装置を使用して、該機能、方法又はステップを実行するものとして理解され得る。
図１は本願の一実施例によって提供される掃除ロボットの構造模式図である。図１に示すように、掃除ロボットは、少なくとも、
筐体１１０と、少なくとも１つのレーザ放射アセンブリ１２０と、少なくとも１つの画像収集アセンブリ１３０と、処理アセンブリ１４０と、を含む。
少なくとも１つのレーザ放射アセンブリ１２０は筐体１１０に配置され、各レーザ放射アセンブリ１２０は走行方向にレーザを投射するために使用される。
少なくとも１つの画像収集アセンブリ１３０は筐体１１０に配置され、各画像収集アセンブリ１３０は走行方向の目標画像を収集するために使用される。
処理アセンブリ１４０（図１に示されていない）は、各レーザ放射器１２０及び各画像収集装置１３０に接続される。処理アセンブリ１４０は、画像収集アセンブリ１３０によって収集された目標画像を収集し、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、障害物の輪郭情報を取得し、輪郭情報によって示される障害物タイプを確定し、掃除ロボットが障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御するために使用される。
走行方向は、掃除ロボットが走行している方向であり得る。例えば、掃除ロボットが後方に移動する場合、掃除ロボットの走行方向は後ろ向きとなる。又は、走行方向は、静止状態の掃除ロボットが走行使用とする方向でもあり得る。
オプションで、レーザ放射アセンブリ１２０は、ヘリウムネオンレーザ、アルゴンイオンレーザ、ガリウムヒ素半導体レーザなどであり得る。本実施例は、レーザ放射アセンブリ１２０のタイプを限定しない。レーザ放射アセンブリ１２０によって投射されたレーザは、レーザビーム（又は、線形レーザという）である。
オプションで、レーザビームは、掃除ロボットの前方の１８０度の水平範囲をすべて照射するため、掃除ロボットの前方の左、中、右の範囲内の障害物をすべて検出することができ、検出範囲がより全面的である。レーザビームによって、数値方向の中央及び下の位置にある障害物の検出が実現され、敷居、カーペットエッジ、階段、フロアタイル隙間など、地面上にある低い高さの障害物も検出できる。
オプションで、１つ又は複数のレーザ放射アセンブリ１２０があり得る。各レーザ放射アセンブリ１２０について、このレーザ放射アセンブリ１２０によって放射されるレーザは、水平面に平行（図２のレーザ放射アセンブリＡによって放射されたレーザを参照）、垂直（図２のレーザ放射アセンブリＢによって射出されたレーザを参照）、又は交差する（図２のレーザ放射アセンブリＣによって放射されたレーザを参照）。本実施例は、レーザ放射アセンブリ１２０によって放射されるレーザの角度を限定しない。
レーザ放射アセンブリ１２０の数が少なくとも２つである場合、異なるレーザ放射アセンブリ１２０によって放射されるレーザ角度は同じであるか又は異なる。例えば、図３の４つのグループのレーザ放射アセンブリ１２０によって放射されたレーザを参照すると、第１グループのレーザ放射アセンブリ１２０について、各レーザ放射アセンブリ１２０がレーザを放射する角度は同じであり、放射されたレーザは、水平面に平行である。第２グループのレーザ放射アセンブリ１２０について、各レーザ放射アセンブリ１２０がレーザを放射する角度は同じであり、放射されたレーザは、水平面に垂直である。第３グループのレーザ放射アセンブリ１２０について、第１レーザ放射アセンブリは、第３レーザ放射アセンブリがレーザを放射する角度（レーザが水平面に垂直である）と同じであり、第２レーザ放射アセンブリがレーザを放射する角度（レーザは水平面に水平である）とは異なる。第４グループのレーザ放射アセンブリ１２０について、第１レーザ放射アセンブリ、第２レーザ放射アセンブリ及び第３レーザ放射アセンブリがレーザを放射する角度は異なる。
各レーザ放射アセンブリ１２０は、レーザを射出するレーザ放射ヘッドを含む。当然のことながら、レーザ放射アセンブリ１２０はまた、レーザ生成アセンブリ、光子加速アセンブリなど、レーザ放射プロセスに必要となる他のアセンブリも含む。ここでは、本実施例は詳細に説明しない。
オプションで、画像収集アセンブリ１３０は、ミニビデオカメラ、カメラなどであり得る。本実施例は、画像収集アセンブリ１３０のタイプを限定しない。
図４を参照すると、画像収集アセンブリ１３０は、レンズ１３１とイメージングアセンブリ１３２を含む。
オプションで、レンズ１３１は、直接入射型レンズ、パノラマ反射型レンズ、部分反射型レンズ又は潜望鏡型レンズを含むが、これらに限定されない。図５を参照すると、直接入射型レンズは、光の直接入射を可能にするレンズを指す。図６を参照すると、パノラマ反射型レンズは、様々な角度の光が一回反射されてから入射するレンズを指す。図７を参照すると、部分反射型レンズは、指定された角度の光が一回反射されてから入射するレンズを指す。図８を参照すると、潜望鏡型レンズは、光が少なくとも２回反射されてから入射するレンズを指す。レンズ１３１には、バンドパスフィルタ１３３が設けられる。このバンドパスフィルタ１３３により、画像収集アセンブリ１３０は、レーザ放射アセンブリ１２０によって放射されるレーザに対してのみ可視性を有する。
オプションで、イメージングアセンブリ１３２は、相補型金属酸化膜半導体（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、ＣＭＯＳ）センサー、又は、電荷結合デバイス（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、ＣＣＤ）などであり得る。本実施例は、イメージングアセンブリ１３２のタイプを限定しない。
画像収集アセンブリ１３０の数は、１つ又は複数である。オプションで、画像収集アセンブリ１３０とレーザ放射アセンブリ１２０はいずれも筐体１１０の側面に配置される。画像収集アセンブリ１３０は、レーザ放射アセンブリ１２０の上方に位置することができ、又は、レーザ放射アセンブリ１２０の下方に位置することができ、又は、画像収集アセンブリ１３０とレーザ放射アセンブリ１２０は同じ水平面上に交互配列される。本実施例は、画像収集アセンブリ１３０とレーザ放射アセンブリ１２０の配列方式を限定しない。
第１例では、図９を参照すると、レーザ放射アセンブリ１２０と画像収集アセンブリ１３０の数はいずれも１つであり、画像収集アセンブリ１３０とレーザ放射アセンブリ１２０はいずれも筐体１１０の側面に配置され、且つ、レーザ放射アセンブリ１２０は画像収集アセンブリ１３０の真上に配置される。
第２例では、図１０を参照すると、レーザ放射アセンブリ１２０の数は２つであり、画像収集アセンブリ１３０の数は１つであり、画像収集アセンブリ１３０とレーザ放射アセンブリ１２０はいずれも筐体１１０の側面に配置され、一方のレーザ放射アセンブリ１２０は画像収集アセンブリ１３０の左上に配置され、他方のレーザ放射アセンブリ１２０は画像収集アセンブリ１３０の右上に配置される。
第３例では、図１１を参照すると、レーザ放射アセンブリ１２０の数は３つであり、画像収集アセンブリ１３０の数は１つであり、画像収集アセンブリ１３０とレーザ放射アセンブリ１２０はいずれも筐体１１０の側面に配置され、第１レーザ放射アセンブリ１２０は画像収集アセンブリ１３０の左上に配置され、第２レーザ放射アセンブリ１２０は画像収集アセンブリ１３０の真上に配置され、第３レーザ放射アセンブリ１２０は画像収集アセンブリ１３０の右上に配置される。
第４例では、図１２を参照すると、レーザ放射アセンブリ１２０の数は３つであり、画像収集アセンブリ１３０の数は２つであり、画像収集アセンブリ１３０とレーザ放射アセンブリ１２０はいずれも筐体１１０の側面に配置される。３つのレーザ放射アセンブリ１２０は２つの画像収集アセンブリ１３０上方に配置される。
本実施例では、レーザ放射アセンブリ１２０と画像収集アセンブリ１３０は、処理アセンブリ１４０の制御下で動作する。処理アセンブリ１４０は、レーザ放射アセンブリ１２０がレーザを放射するように制御する。レーザ照射中に、前方に障害物が存在する場合、レーザの照射方向は変化し、障害物に投影点を投射する。このとき、画像収集アセンブリ１３０によって収集された目標画像は、該投影点の投影画像を含む。これに応じて、処理アセンブリ１４０は、画像収集アセンブリ１３０によって収集された目標画像を取得し、目標画像内の投影画像に基づいて画像分析を行って障害物の距離を取得する。オプションで、レーザ照射中に、前方に障害物が存在しない場合、レーザの照射方向は変化せず、障害物に投影点を投射しない。このとき、画像収集アセンブリ１３０によって収集された目標画像は、投影点の投影画像を含まない。
一例では、レーザ放射アセンブリ１２０の数が複数である場合、処理アセンブリ１４０は、複数のレーザ放射アセンブリ１２０をそれぞれ順番に一定の時間オンにするように制御する。例えば、レーザ放射アセンブリ１２０の数は２であり、処理アセンブリ１４０は、第１レーザ放射アセンブリ１２０を先にオンにするように制御し、オン時間が０．５ｓに達すると、第１レーザ放射アセンブリ１２０をオフにして第２レーザ放射アセンブリ１２０をオンにするように制御し、第２レーザ放射アセンブリ１２０のオン時間が０．５ｓに達すると、第２レーザ放射アセンブリ１２０をオフにするように制御して、第１レーザ放射アセンブリ１２０をオンにするように制御する。以下はこのように繰り返す。
別の例では、レーザ放射アセンブリ１２０の数が複数である場合、処理アセンブリ１４０は、複数のレーザ放射アセンブリ１２０を複数のグループに分け、複数のグループのレーザ放射アセンブリ１２０をそれぞれ順番に一定の時間オンにするように制御する。例えば、レーザ放射アセンブリ１２０のグループの数が２つである場合（各グループは２つのレーザ放射アセンブリを含む）、処理アセンブリ１４０は、第１グループのレーザ放射アセンブリ１２０を先にオンにするように制御し、オン時間が０．５ｓに達すると、第１グループのレーザ放射アセンブリ１２０をオフにして第２グループのレーザ放射アセンブリ１２０をオンにするように制御し、第２グループのレーザ放射アセンブリ１２０のオン時間が０．５ｓに達すると、第２グループのレーザ放射アセンブリ１２０をオフにするように制御して、第１グループのレーザ放射アセンブリ１２０をオンにするように制御する。以下はこのように繰り返す。
オプションで、処理アセンブリ１４０は、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、障害物の輪郭情報を取得する。これは、障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定することと、投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離に基づいて、目標画像収集アセンブリに対する投影点の三次元座標を確定することと、障害物上の複数の投影点の三次元座標に基づいて、障害物の輪郭情報を確定することとを含む。目標収集アセンブリは、投影点の投影画像を収集した画像収集アセンブリである。
概略的に、画像収集アセンブリは、レンズとイメージングアセンブリを含む。レーザ放射アセンブリはレーザ放射ヘッドを含む。障害物上に投射された各投影点について。障害物上に投射された各投影点について、処理アセンブリは、三角測距法に基づいて、投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定する。これは、投影点を投射する目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと目標画像収集アセンブリのレンズとの間のプリセット距離を取得することと、第１接続線と第２接続線との間の夾角を取得することと、目標画像収集アセンブリの焦点距離を取得することと、イメージングアセンブリ上の投影画像のイメージング位置を取得することと、近似三角形原理に基づいて、プリセット距離、夾角、焦点距離及びイメージング位置によって、投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を計算することとを含む。
第１接続線は、目標レーザ放射アセンブリと投影点の前の接続線であり、第２接続線は、目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと目標画像収集アセンブリのレンズとの間の接続線である。
図１３に示される目標レーザ放射アセンブリによって障害物上に投射された３つの投影点の模式図を参照されたい。各投影点（図１３では、投影点１を例として説明する）について、レーザ放射ヘッドと目標画像収集アセンブリのレンズは第２接続線上にあり、プリセット距離はｓであり、画像収集アセンブリ１３０の焦点距離はｆであり、第１接続線と第２接続線との間の夾角はβである。イメージングアセンブリ上の投影画像のイメージング位置はＰである。幾何学知識により、近似三角形を作成することができる。レーザ放射ヘッド、レンズ及び投影点は三角形を構成する。この三角形は、レンズ、Ｐ及び補助点Ｐ’からなる三角形に似ている。
Ｐ Ｐ’＝ｘとすると、ｆ／ｘ＝ｑ／ｓである。従って、ｑ＝ｆ＊ｓ／ｘである。
ここで、ｘ＝ｘ１＋ｘ２＝ｆ／ｔａｎβ＋ピクセルサイズ＊位置。
ピクセルサイズは、ピクセル単位のサイズであり、位置は、イメージング中心に対する投影画像のピクセル座標の位置である。
上記の式により、ｑの値を計算することができる。ｄ＝ｑ／ｓｉｎβ余弦定理に基づいて、ｄ、ｓ及びβによって、投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を計算することができる。
その後、処理アセンブリ１４０は、目標収集アセンブリの位置に基づいて、投影点の三次元座標を確定し、次に、複数の投影点の三次元座標に基づいて、障害物の輪郭情報を確定することができる。
オプションで、本実施例では、障害物上の複数の投影点は、複数のレーザ放射アセンブリがレーザを前記障害物上に投射することで生成された複数の投影点、同じレーザ放射アセンブリがレーザを障害物の複数の表面上に投射することで生成された複数の投影点、掃除ロボットが同じレーザ放射アセンブリを移動させた後、レーザ放射アセンブリがレーザを異なる角度から障害物上に投射することで生成された複数の投影点の少なくとも１つを含むが、これらに限定されない。
オプションで、処理アセンブリ１４０は、輪郭情報によって示される障害物タイプを確定する。これは、障害物の輪郭情報を様々なタイプの障害物の特徴情報を比較することと、該障害物の輪郭情報とマッチングする特徴情報に対応する障害物タイプを、輪郭情報によって示される障害物タイプとして確定することとを含む。
障害物タイプは、掃除ロボットが作業中に遭遇する障害物に応じて確定される。概略的に、障害物タイプは、糸ボールタイプ、電線タイプ、柱状タイプ、入隅タイプ、出隅タイプ、敷居タイプ、カーペットエッジ、隙間タイプなどの少なくとも１つを含むが、これらに限定されない。
オプションで、処理アセンブリ１４０は、掃除ロボットが障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御する。これは、障害物タイプが糸ボールタイプ又は電線タイプである場合、掃除ロボットが障害物回避モードに入るように制御することと、障害物タイプが柱状タイプである場合、掃除ロボットが障害物を通過するように制御するための通過可能なルートを計画することと、障害物タイプが入隅タイプである場合、掃除ロボットのサイドブラシが特定の運動モードで入隅を清掃するように制御することと、障害物タイプが出隅タイプである場合、掃除ロボットが出隅のエッジに沿って清掃するように制御することと、障害物タイプが敷居タイプである場合、掃除ロボットが現在の敷居タイプの障害物を乗り越えることができるか否かを確定することと、障害物タイプがカーペットエッジ又は隙間タイプである場合、掃除ロボット上のファンの吸引力を増大するように制御すること、及び／又は拭きと噴水機能を停止することとを含む。
サイドブラシの特定の運動モードは、ｎ回の往復振動であってもよく、ｎは正の整数である。
オプションで、障害物タイプがカーペットエッジ又は隙間タイプである場合、掃除ロボットのファンの吸引力が既に最大値に達し、且つ拭きと噴水機能がオンであれば、拭きと噴水機能を停止する。掃除ロボットのファンの吸引力が最大値に達していなくて、且つ拭きと噴水機能がオンであれば、ファンの吸引力を増大して、拭きと噴水機能を停止する。掃除ロボットのファンの吸引力が最大値に達していなくて、且つ拭きと噴水機能がオフであれば、ファンの吸引力を増大する。
柱状タイプの障害物は、テーブル脚、椅子脚、ソファ脚などであり得る。本実施例は、柱状タイプの障害物を限定しない。
当然のことながら、上記の障害物タイプ及び対応する清掃モードは例示的なものに過ぎず、実際の実現では、障害物タイプは、他の清掃モードに対応することもできる。障害物タイプと清掃モードとの間の対応関係は、デフォルトで掃除ロボットに設定することができ、又は、ユーザーによって設定することもできる。本実施では、障害物タイプと清掃モードとの間の対応関係の設定方式を限定しない。
要約すると、本実施例によって提供される掃除ロボットは、筐体に配置された少なくとも１つのレーザ放射アセンブリと筐体に配置された少なくとも１つの画像収集アセンブリと、各レーザ放射器及び各画像収集装置に接続された処理アセンブリとにより、且つ、処理アセンブリによって、画像収集アセンブリにより収集された目標画像を取得し、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、障害物の輪郭情報を取得し、輪郭情報によって示される障害物タイプを確定し、掃除ロボットが障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御することにより、既存の掃除ロボットが障害物を検出する際に統一的に障害物回避策を採用するため、清掃効果がよくないという問題を解決することができる。掃除ロボットは、すべての障害物を回避して清掃しないのではなく、異なる障害物タイプによって異なる清掃モードを採用することができるので、掃除ロボットの清掃効果を向上させることができる。
図１４は、本願の一実施例によって提供される掃除ロボットの自動制御方法のフローチャートである。本実施例は、この方法を上記の実施例で示される掃除ロボットに適用し、且つ各ステップの実行対象が掃除ロボットにおける処理アセンブリ１４０であることを例として説明する。この方法は少なくとも以下のステップ１４０１～ステップ１４０４を含む。
ステップ１４０１では、画像収集アセンブリによって収集された目標画像を取得する。
オプションで、処理アセンブリは、画像収集アセンブリによって収集された目標画像を定期的に読み取るか、又は、画像収集アセンブリは、１枚の目標画像を撮影する毎に、該目標画像を処理アセンブリに送信する。
ステップ１４０２では、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、障害物の輪郭情報を取得する。
オプションで、障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定する。目標収集アセンブリは、投影点の投影画像を収集した画像収集アセンブリである。投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離に基づいて、目標画像収集アセンブリに対する投影点の三次元座標を確定する。障害物上の複数の投影点の三次元座標に基づいて、障害物の輪郭情報を確定する。
障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて、投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定することは、投影点を投射する目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと目標画像収集アセンブリのレンズとの間のプリセット距離を取得することと、目標レーザ放射アセンブリと投影点の前の接続線である第１接続線と、目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと目標画像収集アセンブリのレンズとの間の接続線である第２接続線との間の夾角を取得することと、目標画像収集アセンブリの焦点距離を取得することと、イメージングアセンブリ上の投影画像のイメージング位置を取得することと、近似三角形原理に基づいて、プリセット距離、夾角、焦点距離及びイメージング位置によって、投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を計算することとを含む。
本ステップの説明は、上記の掃除ロボットの実施例を参照するものであり、本実施例はここでは繰り返されない。
ステップ１４０３では、輪郭情報によって示される障害物タイプを確定する。
オプションで、処理アセンブリは、障害物の輪郭情報を様々なタイプの障害物の特徴情報と比較し、該障害物の輪郭情報とマッチングする特徴情報に対応する障害物タイプを、輪郭情報によって示される障害物タイプとして確定する。
ステップ１４０４では、掃除ロボットが障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御する。
オプションで、障害物タイプが糸ボールタイプ又は電線タイプである場合、掃除ロボットが障害物回避モードに入るように制御する。障害物タイプが柱状タイプである場合、掃除ロボットが障害物を通過するように制御するための通過可能なルートを計画する。障害物タイプが入隅タイプである場合、掃除ロボット上のサイドブラシがオンになって特定の作業モードで入隅を清掃するように制御する。障害物タイプが出隅タイプである場合、掃除ロボットが出隅のエッジに沿って清掃するように制御する。障害物タイプが敷居タイプである場合、掃除ロボットが現在の敷居タイプの障害物を乗り越えることができるか否かを確定する。障害物タイプがカーペットエッジ又は隙間タイプである場合、掃除ロボット上のファンの吸引力を増大するように制御する。
本ステップの説明は、上記の掃除ロボットの実施例を参照するものであり、本実施例はここでは繰り返されない。
要約すると、本実施例によって提供される掃除ロボットの自動制御方法は、画像収集アセンブリによって収集された目標画像を取得し、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、障害物の輪郭情報を取得し、輪郭情報によって示される障害物タイプを確定し、掃除ロボットが障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御することにより、既存の掃除ロボットが障害物を検出する際に統一的に障害物回避策を採用するため、清掃効果がよくないという問題を解決することができる。掃除ロボットは、すべての障害物を回避して清掃しないのではなく、異なる障害物タイプによって異なる清掃モードを採用することができるので、掃除ロボットの清掃効果を向上させることができる。
オプションで、本願は、コンピュータ読取可能な記憶媒体をさらに提供する。前記コンピュータ読取可能な記憶媒体にはプログラムが記憶されている。前記プログラムは、プロセッサによってロードし実行され、上記の方法実施例の掃除ロボットの自動制御方法を実現する。
オプションで、本願は、コンピュータ製品をさらに提供する。このコンピュータ製品は、コンピュータ読取可能な記憶媒体を含む。前記コンピュータ読取可能な記憶媒体にはプログラムが記憶されている。前記プログラムは、プロセッサによってロードし実行され、上記の方法実施例の掃除ロボットの自動制御方法を実現する。
以上の前記実施例の各技術的特徴は任意に組み合わせることができ、記述を簡潔にするために、上記実施例における各技術的特徴のすべての可能な組合せを記述していないが、これらの技術的特徴の組合せは矛盾しない限り、本明細書に記載されている範囲に属すると考えられる。
以上の実施例は本願の幾つかの実施形態のみを詳細且つ具体的に示しているが、本発明の保護範囲を限定するものではないと理解すべきである。当業者にとって、本出願の創造的構想から逸脱しない前提で、幾つかの変形や改善を行うことができ、これらはすべて本出願の保護範囲に属するべきであると理解しなければならない。従って、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲に指定された内容を基準とする。

Claims (11)

  1. 掃除ロボットであって、
    筐体と、少なくとも１つのレーザ放射アセンブリと、少なくとも１つの画像収集アセンブリと、処理アセンブリと、を含み、
    前記少なくとも１つのレーザ放射アセンブリは前記筐体に配置され、各レーザ放射アセンブリは走行方向にレーザを投射するために使用され、
    前記少なくとも１つの画像収集アセンブリは前記筐体に配置され、各画像収集アセンブリは前記走行方向の目標画像を収集するために使用され、
    前記処理アセンブリは、各レーザ放射器及び各画像収集装置に接続されており、前記画像収集アセンブリにより収集された目標画像を取得し、障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が前記目標画像に存在する場合、前記障害物の輪郭情報を取得し、前記輪郭情報によって示される障害物タイプを確定し、前記掃除ロボットが前記障害物タイプに対応する清掃モードに従って掃除するように制御するために使用される、ことを特徴とする掃除ロボット。
  2. 前記処理アセンブリは、
    前記障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定し、前記目標収集アセンブリが、前記投影点の投影画像を収集する画像収集アセンブリであり、
    前記投影点と前記目標画像収集アセンブリとの間の距離に基づいて、前記目標画像収集アセンブリに対する前記投影点の三次元座標を確定し、
    前記障害物上の複数の投影点の三次元座標に基づいて、前記障害物の輪郭情報を確定するために使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の掃除ロボット。
  3. 前記画像収集アセンブリは、レンズとイメージングアセンブリを含み、前記レーザ放射アセンブリはレーザ放射ヘッドを含み、
    前記障害物に投射された投影点について、前記処理アセンブリは、
    前記投影点を投射した目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間のプリセット距離を取得し
    前記目標レーザ放射アセンブリと前記投影点の前の接続線である第１接続線と、前記目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間の接続線である第２接続線との間の夾角を取得し、
    前記目標画像収集アセンブリの焦点距離を取得し、
    前記イメージングアセンブリ上の前記投影画像のイメージング位置を取得し、
    近似三角形原理に基づいて、前記プリセット距離、前記夾角、前記焦点距離及び前記イメージング位置によって、前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を計算するために使用される、ことを特徴とする請求項２に記載の掃除ロボット。
  4. 前記障害物上の複数の投影点は、
    複数のレーザ放射アセンブリがレーザを前記障害物上に投射することで生成された複数の投影点、及び／又は、
    同じレーザ放射アセンブリがレーザを前記障害物の複数の表面上に投射することで生成された複数の投影点、及び／又は、
    前記掃除ロボットが同じレーザ放射アセンブリを移動させた後、前記レーザ放射アセンブリがレーザを異なる角度から前記障害物上に投射することで生成された複数の投影点を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の掃除ロボット。
  5. 前記処理アセンブリは、
    前記障害物タイプが糸ボールタイプ又は電線タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物回避モードに入るように制御し、
    前記障害物タイプが柱状タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物を通過するように制御するための通過可能なルートを計画し、
    前記障害物タイプが入隅タイプである場合、前記掃除ロボットのサイドブラシが特定の運動モードで入隅を清掃するように制御し、
    前記障害物タイプが出隅タイプである場合、前記掃除ロボットが出隅のエッジに沿って清掃するように制御し、
    前記障害物タイプが敷居タイプである場合、前記掃除ロボットが現在の敷居タイプの障害物を乗り越えることができるか否かを確定し、
    前記障害物タイプがカーペットエッジ又は隙間タイプである場合、前記掃除ロボット上のファンの吸引力を増大するように制御し、かつ／又は拭きと噴水機能を停止するために使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の掃除ロボット。
  6. 異なるレーザ放射アセンブリによって放射されるレーザの角度が同じであるか又は異なる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の掃除ロボット。
  7. 前記画像収集アセンブリにおけるレンズは、直接入射型レンズ、パノラマ反射型レンズ、部分反射型レンズ又は潜望鏡型レンズである、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の掃除ロボット。
  8. 掃除ロボットの自動制御方法であって、請求項１～７のいずれか一項に記載の掃除ロボットに使用され、
    画像収集アセンブリによって収集された目標画像を取得することと、
    障害物上に投射されたレーザの投影点の投影画像が目標画像に存在する場合、前記障害物の輪郭情報を取得することと、
    前記輪郭情報によって示される障害物タイプを確定することと、
    前記掃除ロボットが前記障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御することと、を含む、ことを特徴とする自動制御方法。
  9. 前記障害物の輪郭情報を取得することは、
    前記障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定することであって、前記目標収集アセンブリが、前記投影点の投影画像を収集する画像収集アセンブリであることと、
    前記投影点と前記目標画像収集アセンブリとの間の距離に基づいて、前記目標画像収集アセンブリに対する前記投影点の三次元座標を確定することと、
    前記障害物上の複数の投影点の三次元座標に基づいて、前記障害物の輪郭情報を確定することと、を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の自動制御方法。
  10. 前記障害物上に投射された各投影点について、三角測距法に基づいて前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を確定することは、
    前記投影点を投射した目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間のプリセット距離を取得することと、
    前記目標レーザ放射アセンブリと前記投影点の前の接続線である第１接続線と、前記目標レーザ放射アセンブリのレーザ放射ヘッドと前記目標画像収集アセンブリのレンズとの間の接続線である第２接続線との間の夾角を取得することと、
    前記目標画像収集アセンブリの焦点距離を取得することと、
    前記イメージングアセンブリ上の前記投影画像のイメージング位置を取得することと、
    近似三角形原理に基づいて、前記プリセット距離、前記夾角、前記焦点距離及び前記イメージング位置によって、前記投影点と目標画像収集アセンブリとの間の距離を計算することと、を含む、ことを特徴とする請求項９に記載の自動制御方法。
  11. 前記掃除ロボットが前記障害物タイプに対応する清掃モードに従って清掃するように制御することは、
    前記障害物タイプが糸ボールタイプ又は電線タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物回避モードに入るように制御することと、
    前記障害物タイプが柱状タイプである場合、前記掃除ロボットが障害物を通過するように制御するための通過可能なルートを計画することと、
    前記障害物タイプが入隅タイプである場合、前記掃除ロボットのサイドブラシが特定の運動モードで入隅を清掃するように制御することと、
    前記障害物タイプが出隅タイプである場合、前記掃除ロボットが出隅のエッジに沿って清掃するように制御することと、
    前記障害物タイプが敷居タイプである場合、前記掃除ロボットが現在の敷居タイプの障害物を乗り越えることができるか否かを確定することと、
    前記障害物タイプがカーペットエッジ又は隙間タイプである場合、前記掃除ロボット上のファンの吸引力を増大するように制御すること、及び／又は拭きと噴水機能を停止することと、を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の自動制御方法。
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