TWI748534B - 清掃機器人及其控制方法 - Google Patents

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TWI748534B TW109121691A TW109121691A TWI748534B TW I748534 B TWI748534 B TW I748534B TW 109121691 A TW109121691 A TW 109121691A TW 109121691 A TW109121691 A TW 109121691A TW I748534 B TWI748534 B TW I748534B
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Abstract

本發明提供一種用於控制清掃機器人的方法，包括：一行進操作，其中使該清掃機器人行進；一識別操作，其中當該清掃機器人在行進期間接觸一障礙物時，該清掃機器人判定該障礙物是否被該清掃機器人推動及滑動；以及一障礙物繞道操作，其中在判定該障礙物是被推動及滑動的障礙物時，該清掃機器人停止行進，然後繞過該被推動及滑動的障礙物。

Description

清掃機器人及其控制方法
本發明是有關於一種清掃機器人及其控制方法，更具體地，本發明是有關於一種可藉由識別被推動及滑動的障礙物(pushed-and-sliding obstacle)而進行操作的清掃機器人及其控制方法。
一般而言，清掃機器人包括具有抽吸裝置及集塵容器的主體、以及連接至主體並在靠近要清潔的表面的狀態下進行清潔的清潔噴嘴。作為透過清掃機器人識別障礙物的方法，使用利用超音波感測器、紅外線感測器、雷射距離感測器以及類似者來識別長距離障礙物的方法，或者利用相機識別前方物體的方法。感測器具有不同的特性。
韓國專利申請公開第10-2006-0062607號揭露一種用於利用感測器識別障礙物的技術。為了使清掃機器人徹底清潔所有房間，必須在移動時進行清潔。當遇到被推動及滑動且高度較低的障礙物(諸如洗衣架、腳墊、腳巾以及類似物)時，清掃機器人無法區別被推動及滑動且高度較低的障礙物和房間之被推動但固定的門檻。因此，清掃機器人趨向經過這種被推動及滑動的障礙物。然而，諸如洗衣架及墊子的障礙物並未固定在地板上，使得諸如洗衣架及墊子的障礙物在被清掃機器人推動時被推動。當被清掃機器人推動時，洗衣架經常被推到牆壁上並掉落，並且腳墊/腳巾以及類似物經常被拖離原始的位置。此外，可能發生清掃機器人將腳墊推到玄關前面，然後掉落到玄關的情況。
為了解決這種問題，清掃機器人有必要以區別被推動但固定的障礙物與被推動及滑動的障礙物彼此的方式，來識別在行進期間可能被推動及移動之諸如房間門檻之被推動但固定的障礙物和被推動及滑動的障礙物。
本發明是為了解決上述問題而提出，其目的在於提供一種清掃機器人及其控制方法，該清掃機器人可以以區別被推動但固定的障礙物(pushed-but-fixed obstacle)與被推動及滑動的障礙物(pushed-and-sliding obstacle)的方式來判定被推動但固定的障礙物和被推動及滑動的障礙物。
此外，本發明提供一種清掃機器人及其控制方法，該清掃機器人可以在判定障礙物為被推動及滑動的障礙物時，防止障礙物被推動並且執行一繞道操作(bypass operation)。
本發明是有關於一種使用安裝在清掃機器人上的各種感測器來識別難以被清掃機器人識別的被推動及滑動的障礙物的方法。當識別到障礙物時，可以使用機器學習(machine learning)(深度學習)技術來執行判定當前是否正在推動障礙物的流程，該機器學習技術利用在清掃機器人運行時即時獲取的多個感測器數據。由於感測器資訊可能會立即變動，或者基於地板材料可能會獲得不同的結果值，因此對感測器數據進行預處理。另外，為了防止誤識別，在執行諸如旋轉/抬起/傾斜的操作時不執行識別功能。
此外，可以使用感測器來預先判定清掃機器人是否與障礙物接觸，然後當判定清掃機器人與障礙物接觸時可以識別障礙物的類型。當判定清掃機器人正在推動障礙物時，可以執行繞道動作以避免這種情況，並且可以在清掃地圖上登記障礙物位置，以防止清掃機器人再次到訪相應位置或重新接觸障礙物。
本發明提供一種清掃機器人及其控制方法，該清掃機器人使用各種感測器感測被推動及滑動的障礙物。
此外，本發明提供一種清掃機器人及其控制方法，該清掃機器人可以識別障礙物的特性及地板的狀態並使用機器學習(深度學習)方法進行識別。
此外，本發明可以提供一種清掃機器人及其控制方法，該清掃機器人可以針對感測器值校正識別地板的狀態、可以在地圖上標記障礙物特性以稍後繞過相應區域、以及可以應用觸發演算法(trigger algorithm)防止誤識別。
本發明可以藉由設定用於操作推動及滑動禁止的觸發條件來對判定障礙物是否為被推動及滑動的障礙物的數據執行初步過濾。首先，可以參考懸崖感測器的光量及高度值，並且當懸崖感測器的光量及高度值不清楚時， 可以參考電流感測器的輪子電流值。當連續滿足主要條件時，可以使用機器運行判定障礙物是否為被推動及滑動的障礙物，且可以繞過障礙物。
本發明的一個態樣提出一種用於控制清掃機器人的方法，包括：一行進操作，其中使清掃機器人行進；一識別操作，其中當清掃機器人在行進期間接觸障礙物時，清掃機器人判定障礙物是否被清掃機器人推動及滑動；以及一障礙物繞道操作，其中在判定障礙物為被推動及滑動的障礙物時，清掃機器人停止行進，然後繞過被推動及滑動的障礙物。
在一實施方式中，該行進操作可以包括清掃機器人在地板表面上移動的操作、以及校正感測單元的操作。
在一實施方式中，該識別操作可以包括判定是否滿足第一條件的操作，並且該第一條件可以是排除將障礙物誤識別為被推動及滑動的障礙物的情況。
在一實施方式中，該第一條件可以不對應於該清掃機器人被旋轉、被抬起、在地毯上行進、被傾斜或感測到牆壁的情況。
在一實施方式中，該識別操作可以包括判定是否滿足第二條件的操作，並且其中該第二條件可以對應於被電流感測器識別的輪子驅動馬達的電流電阻改變的情況。
在一實施方式中，該識別操作可以包括判定是否滿足第二條件的操作，並且其中該第二條件可以對應於由懸崖感測器測量的高度值改變的情況。
在一實施方式中，該識別操作可以包括判定是否滿足第二條件的操作，並且其中該第二條件可以對應於由懸崖感測器接收的光量改變的情況。
在一實施方式中，該識別操作可以包括：當其中由電流感測器識別輪子驅動馬達的電流電阻、由過懸崖感測器測量的高度值、以及由懸崖感測器接收的光量的數據滿足將障礙物判定為被推動及滑動的障礙物的條件時，識別清掃機器人與被推動及滑動的障礙物接觸的操作。
在一實施方式中，該障礙物繞道操作可以包括藉由使清掃機器人停止及倒退而繞過被推動及滑動的障礙物的操作，以使得被推動及滑動的障礙物不再被清掃機器人推動。
在一實施方式中，該障礙物繞道操作可以包括在儲存的地圖上登記被推動及滑動的障礙物的操作。
本發明的另一態樣提出一種清掃機器人，包括：一行進主體；一感測單元，設置在該行進主體上並識別外部資訊；以及一控制器，其基於由感測單元識別的資訊將障礙物判定為被推動及滑動的障礙物，其中感測單元包括一電流感測器，用於測量驅動馬達的電流電阻；以及一懸崖感測器，用於測量高度值及從地板反射的光量。
在一實施方式中，當行進主體被旋轉、被抬起、在地毯上行進、被傾斜及感測到牆壁的情況之一發生時，控制器可以判定被推動及滑動的障礙物不被推動。
在一實施方式中，當由感測單元測量的資訊改變時，控制器可以判定行進主體正在推動被推動及滑動的障礙物。
在一實施方式中，當由感測單元感測並處理的數據滿足將障礙物判定為被推動及滑動的障礙物的條件時，控制器可以判定清掃機器人與被推動及滑動的障礙物接觸。
在一實施方式中，控制器可以停止並倒退行進主體，使得行進主體繞過被推動及滑動的障礙物，或者當判定行進主體正在推動被推動及滑動的障礙物時，在儲存的地圖上登記被推動及滑動的障礙物。
根據本發明，可以在清掃機器人的行進期間識別被推動及滑動的障礙物，從而預先防止危險情況。亦即，可以防止在清掃結束後因清掃機器人移動腳墊和類似物而弄亂周圍環境。
地板及地板障礙物的特性可以記錄在地圖上，從而可以在將來的清掃過程中繞過危險區域來執行清掃，而提前防止限制性情況。此外，具有不必預先清掃(預先整理空間以操作清掃機器人)的優點。
100:清掃機器人
110:主體
112:集塵容器容納部
113:上蓋
114:手柄
115:成像裝置
120:清潔噴嘴
130:感測單元
132:電流感測器
134:懸崖感測器
140:集塵容器
200:輪子單元
300:控制器
400:輪子驅動馬達
S10,S20,S30,S60,S80,S90:步驟
包括伴隨的圖式以提供對本發明的進一步理解的圖式被併入本發明中並構成本發明的一部分，圖式例示本發明的實施例，並且與說明書一起用於解釋本發明的原理。在圖式中：圖1是說明根據本發明一實施例的清掃機器人的透視圖；圖2是根據一實施例的控制方塊圖；圖3是根據一實施例的控制流程圖；
圖4是說明圖3中的第二條件；以及
圖5是根據另一實施例的控制流程圖。
在下文中，將參考圖式描述可以具體實現上述目的的根據本發明的較佳實施例。
在這樣的過程中，為了清楚及便於描述，圖式中所示的元件的大小或形狀可被放大。此外，考慮到根據本發明的組成及操作而具體定義的術語可以根據使用者或操作者的意圖或習慣而變化。這些術語的定義應基於整個說明書中的內容。
圖1是說明根據本發明一實施例的清掃機器人的透視圖。
參照圖1，清掃機器人100包括主體110、清潔噴嘴120、感測單元130、以及集塵容器140。
包含用於控制清掃機器人100的控制器(圖未顯示)的各種部件被嵌入或安裝在主體110中。主體110可以在其中界定出容納構成清掃機器人100的各種部件的空間。主體110配備有用於移動主體110的輪子單元200。輪子單元200可以包括馬達(圖未顯示)以及由馬達的驅動力旋轉的至少一個輪子。馬達的旋轉方向可由控制器(圖未顯示)控制。因此，輪子單元200的輪子可以順時針或逆時針旋轉。
輪子單元200可以分別佈置在主體110的左側及右側。主體110可以透過輪子單元200來回前後移動，或者旋轉。輪子單元200可以彼此獨立地被驅動。為此，輪子單元200可以分別由不同的馬達驅動。
當控制器控制輪子單元200的驅動時，清掃機器人100自動地在地板上移動。輪子單元200設置在主體110的下部，並移動主體110。輪子單元200可以僅由圓形輪子組成、可以由透過皮帶鏈條彼此連接的圓形滾輪組成、或者可以由透過皮帶鏈條彼此連接的圓形輪子和圓形滾輪的組合構成。輪子單元200的輪子的上部可以設置在主體110內，而其下部可以從主體110向下突出。
輪子單元200可以分別安裝在主體110的左側及右側。設置在主體110的左側的輪子單元200和設置在主體110的右側的輪子單元200可以彼此獨 立地被驅動。亦即，設置在主體110的左側的輪子單元200可以包括至少一個輪子，其可透過至少一個齒輪彼此連接並可由旋轉該齒輪的第一輪子驅動馬達的驅動力旋轉。此外，設置在主體110的右側的輪子單元200可以包括至少一個輪子，其可透過至少一個齒輪彼此連接並可由旋轉該齒輪的第二輪子驅動馬達的驅動力旋轉。
控制器可藉由控制第一輪子驅動馬達和第二輪子驅動馬達各自的旋轉速度來判定主體110的行進方向。例如，當第一輪子驅動馬達和第二輪子驅動馬達同時以相同速度旋轉時，主體110可以直線移動。此外，當第一輪子驅動馬達和第二輪子驅動馬達同時以不同的速度旋轉時，主體110可以向左或向右轉動。控制器可以驅動第一輪子驅動馬達和第二輪子驅動馬達中的一個，並停止另一個以使主體110向左或向右轉動。
主體110配備有電池(圖未顯示)，該電池對清掃機器人100的電子元件供電。該電池可以是可充電的並可從主體110拆卸。
透過清潔噴嘴120引入之含有灰塵的空氣透過主體110內部的吸入通道進入集塵容器140。空氣和灰塵在通過集塵容器140中的至少一個過濾器(例如旋風器、過濾器及類似者)時彼此分離。灰塵收集在集塵容器140中，並且空氣從集塵容器140排出，然後沿著主體110內部的排氣通道通過，接著最終通過排氣口排出到外部。用於覆蓋容納在集塵容器容納部112中的集塵容器140的上蓋113設置在主體110上。上蓋113可以鉸接到主體110的一側並可樞轉的。上蓋113可以藉由覆蓋集塵容器容納部112的敞開頂部來覆蓋集塵容器140的頂部。此外，上蓋113可與主體110分離並可從主體110拆卸。在設置上蓋113以覆蓋集塵容器140的狀態下，可以限制集塵容器140與集塵容器容納部112的分離。
手柄114設置在上蓋113的頂部上。成像裝置115可以設置在手柄114上。在這方面，成像裝置115較佳相對於主體110的底面傾斜地設置，以將前部和頂部一起拍攝。
成像裝置115可以設置在主體110上並且拍攝影像以用於清掃機器人的同步定位及地圖構建(simultaneous location and mapping,SLAM)。由成像裝置115拍攝的影像用於產生行進區域的地圖或感測行進區域內的當前位置。成像裝置115可以產生與主體110的周圍有關的三維座標資訊。亦即，成像裝置115可以是計算清掃機器人100與成像目標之間的透視距離的三維深度相機 (3D深度相機)。因此，可以產生用於三維座標資訊的現場數據。
具體地，成像裝置115可以拍攝與主體110的周圍有關的二維影像。可以產生與拍攝的2D影像相對應的複數個三維座標資訊。在一個實施例中，成像裝置115可以以立體視覺方案形成，在該立體視覺方案中，佈置至少兩個拍攝現有二維影像的相機，並且分別將從至少兩個相機拍攝的至少兩個影像彼此組合以產生三維座標資訊。
成像裝置115可以包括第一圖案照射單元，其向著主體的前方向下照射第一圖案的光；第二圖案照射單元，其向著主體的前方向上照射第二圖案的光；以及影像獲取單元，其獲取主體前方的影像。因此，影像獲取單元可以獲取第一圖案的光及第二圖案的光入射到其中的區域的影像。
此外，成像裝置115配備有紅外線圖案發射器，該紅外線圖案發射器與單個相機一起輻射紅外線圖案。成像裝置115與成像目標之間的距離可以藉由拍攝從紅外線圖案發射器輻射投射到成像目標上的紅外線圖案的形狀來測量。成像裝置115可以是紅外線成像裝置115。
在一個實例中，成像裝置115配備有發光器，其與單個相機一起發射光。成像裝置115可以接收從發光器發射的雷射的成像目標反射的部分，並分析所接收的雷射以測量成像裝置115與成像目標之間的距離。這種成像裝置115可以是飛時測距(time of flight,TOF)方案的成像裝置115。
如上所述的成像裝置115被配置以輻射在至少一個方向上延伸的雷射。在一個實例中，成像裝置115可以包括第一雷射器和第二雷射器。第一雷射器可以以直線彼此相交的形狀來輻射雷射，而第二雷射器可以以單直線形狀來輻射雷射。因此，最底部的雷射用於感測下部的障礙物，最頂部的雷射用於感測上部的障礙物，而最底部的雷射與最頂部的雷射之間的中間雷射用於感測中間部的障礙物。
感測單元130可以設置在上蓋113下方，並且感測單元130可以可拆卸地與集塵容器140耦接。
感測單元130設置在主體110上，並感測與主體110所處的環境有關的資訊。感測單元130感測與環境有關的資訊以產生現場數據。
感測單元130感測地形特徵(包括障礙物)，使得清掃機器人100不與障礙物碰撞。感測單元130可以感測清掃機器人100的外部資訊。感測單元 130可以感測清掃機器人100周圍的使用者。感測單元130可以感測清掃機器人100周圍的物體。
此外，感測單元130被配置以執行搖動(在左右方向上移動)及傾斜(在上下方向上傾斜地設置)以提升清掃機器人的感測功能和清掃機器人的行進功能。
感測單元130可以包括外部訊號感測器、障礙物感測器、懸崖感測器、下部相機感測器、上部相機感測器、電流感測器、編碼器、衝擊感測器、以及麥克風中的至少一者。
外部訊號感測器可以感測清掃機器人100的外部訊號。外部訊號感測器可以是例如紅外線感測器、超音波感測器、射頻感測器、以及類似者。因此，可以產生用於外部訊號的現場數據。
清掃機器人100可以藉由使用外部訊號感測器接收由充電裝置產生的引導訊號來感測關於充電裝置的位置和方向的資訊。就此而言，該充電裝置可以發送指示方向和距離的引導訊號，使得清掃機器人100能夠返回。亦即，清掃機器人100可以接收從充電裝置發送的訊號以判定當前位置並設定移動方向以返回到充電裝置。
障礙物感測器可以感測前方障礙物。因此，產生用於障礙物的現場數據。障礙物感測器可以感測在清掃機器人100的移動方向上存在的物體，並將所產成的現場數據發送到控制器。亦即，障礙物感測器可以感測存在於清掃機器人100的移動路徑上的突起物、房屋中的固定物、傢俱、壁面、牆壁邊緣、以及類似物，並將其現場數據發送至控制器。障礙物感測器可以是例如紅外線感測器、超音波感測器、RF(射頻)感測器、地磁感測器、以及類似者。清掃機器人100可以使用一種類型的感測器，或者在必要時使用至少兩種類型的感測器一起作為障礙物感測器。
懸崖感測器可以主要使用各種類型的光感測器來感測支撐主體110在地板上的障礙物，因而，產生用於地板上障礙物的現場數據。懸崖感測器可以是紅外線感測器、超音波感測器、RF(射頻)感測器、位置靈敏檢測器(position sensitive detector,PSD)感測器、以及類似者，配備有像障礙物感測器一樣的光發射器及光接收器。
例如，懸崖感測器可以是PSD感測器，但可以由多種不同類型的 感測器組成。PSD感測器包括光發射器，其在障礙物上發射紅外光；以及光接收器，其接收從障礙物反射的紅外光，並且該PSD感測器通常形成為模組形狀。當使用PSD感測器感測障礙物時，無論障礙物的反射率及色差如何，都可以獲得穩定的測量。
控制器可以藉由測量在由懸崖感測器向地面發射的紅外光的發射訊號與由障礙物反射並接收到的紅外光的反射訊號之間的紅外光角度來感測懸崖，並可以獲取懸崖深度的現場數據。
懸崖感測器可以感測地板的材料。懸崖感測器可以感測從地板反射光的反射率，並且控制器可以基於該反射率判定地板的材料。例如，當地板的材料是具有良好反射率的大理石時，由懸崖感測器感測的光的反射率會很高。當地板的材料是與大理石相比反射率相對較差的木材、地板紙、地毯、及類似物時，由懸崖感測器感測的光的反射率會相對較低。因此，控制器可以使用由懸崖感測器感測的地板的反射率來判定地板的材料，並可以在地板的反射率是設定的反射率時將地板判定為地毯。
此外，懸崖感測器可以感測與地板的距離，並且控制器可以基於與地板的距離來感測地板的材料。例如，當清掃機器人位於地板上的地毯上時，與清掃機器人位於沒有地毯的地板上時相比，由懸崖感測器感測之與地板的距離會更小。因此，控制器可以使用由懸崖感測器感測之距地板的距離來判定地板的材料。當距地板的距離等於或大於設定距離時，可以將地板判定為地毯。
在清掃機器人100移動時，下部照相機感測器獲取關於要清掃的表面的影像資訊(現場數據)。下部相機感測器可以稱為光流感測器(optical flow sensor)。下部照相機感測器可以藉由轉換從設置在感測器中的影像感測器輸入的下部的影像來產生預定格式的影像數據(現場數據)。可以產生關於透過下部照相機感測器識別的影像的現場數據。使用下部相機感測器，控制器可以檢測清掃機器人的位置，而與清掃機器人的滑動無關。控制器可以隨時間比較並分析由下部相機感測器拍攝的影像數據，以計算移動距離及移動方向，並基於該移動距離及該移動方向計算清掃機器人的位置。
下部相機感測器可以拍攝地板，並且控制器可以藉由分析由下部相機感測器拍攝的影像來判定地板的材料。可以在控制器中設定與地板材料 相對應的影像。此外，當設定影像包含在由相機感測器拍攝的影像中時，控制器可以將地板的材料判定為與設定影像相對應的材料。當與地毯的影像相對應的設定影像包含在影像中時，地板的材料可以判定為地毯。
上部照相機感測器可以安裝成指向清掃機器人100的上方或前方，以拍攝清掃機器人100周圍的區域。當清掃機器人100配備有複數個上部照相機感測器時，照相機感測器可以以特定距離或特定角度形成在清掃機器人的頂部或側面上。可以產生關於透過上部照相機感測器識別的影像的現場數據。
電流感測器可以感測輪子驅動馬達的電流電阻，並且控制器可以基於由電流感測器感測的電流電阻來判定地板的材料。例如，當清潔噴嘴120放置在地板的地毯上時，一堆地毯可以透過清潔噴嘴120的入口被吸入並且中斷清掃機器人的行進。此時，將在輪子驅動馬達的轉子與定子之間產生由於負載引起的電流電阻。電流感測器可以感測從輪子驅動馬達產生的電流電阻。此外，控制器可以基於電流電阻判定地板的材料，並可以在電流電阻等於或大於預設值時將地板的材料判定為地毯。
編碼器可以感測與操作輪子單元200的輪子的馬達的操作有關的資訊。因此，產生關於馬達操作的現場數據。
衝擊感測器可以感測當清掃機器人100與外部障礙物及類似物碰撞時所產生的衝擊。因此，產生關於外部衝擊的現場數據。
麥克風可以感測外部聲音。因此，產生關於外部聲音的現場數據。
圖2是根據一實施例的控制方塊圖。
參照圖2，感測單元130包括電流感測器132以及懸崖感測器134。
電流感測器132可以感測輪子驅動馬達400的電流電阻。此外，懸崖感測器134可以感測相對於清掃機器人在其上行進的地板表面的高度值。此外，懸崖感測器134可以感測從地板反射的光量。
控制器300可以收集從感測單元130收集的資訊以驅動輪子驅動馬達400。亦即，當判定清掃機器人在行進期間與障礙物接觸時，控制器300可以驅動輪子驅動馬達400以繼續推動障礙物或繞過障礙物。
特別地，控制器300可以使用從電流感測器132及懸崖感測器134收集的資訊來驅動輪子驅動馬達400。
電流感測器132及懸崖感測器134可以分別包括：電流感測器，分別佈置在主體110的左側和右側；以及懸崖感測器，分別佈置在主體110的左側和右側。此外，輪子驅動馬達也分別佈置在左輪和右輪上。亦即，設置在左側的電流感測器可以感測左輪驅動馬達的電流電阻，而設置在右側的電流感測器可以感測右輪驅動馬達的電流電阻。設置在左側的懸崖感測器可以感測主體左側上地板的高度值，而設置在右側的懸崖感測器可以感測主體右側上地板的高度值。控制器300可以基於從左側和右側感測到的資訊來分別驅動左輪馬達和右輪馬達。
圖3是根據一實施例的控制流程圖。此外，圖4說明圖3中的第二條件。
參考圖3及圖4進行描述。
一實施例大體上由一行進操作、一識別操作、以及一障礙物繞道操作所組成，在該行進操作中，清掃機器人行進，在該識別操作中，當清掃機器人在行進期間接觸障礙物時，清掃機器人判定障礙物是否被清掃機器人推動及滑動，在該障礙物繞道操作中，在判定障礙物為被推動及滑動的障礙物時，清掃機器人停止行進，然後繞過被推動及滑動的障礙物。在一實施例中，清掃機器人被配置以當在行進期間感測到被推動及滑動的障礙物時執行一設定操作。
將詳細描述相關內容。清掃機器人在清潔地板表面的同時移動，這表示清掃機器人的主體110行進(S10)。
地板由各種類型的材料製成，諸如地毯、地板、以及類似物，並且地板隨著清掃機器人的移動而改變。此外，隨著清掃機器人在移動時越過諸如門檻的障礙物，由感測單元130獲取的資訊也改變。
因此，在清掃機器人移動的同時執行對感測單元130的校正(S20)。
例如，基於地板材料的變化，懸崖感測器134的偏移校正是可能的。就此而言，對用於學習引擎輸入的特徵進行處理是可能的，諸如感測器值的預處理(移動平均值、差值、以及類似者)。
具體地，可以基於開始清掃的地板的位置執行初始懸崖感測器134的初始校正。當清掃機器人移動到由不同地板材料製成的房屋中的其它位置 時，懸崖感測器的基線會發生變化，並且會發生偏移，這會導致誤識別。例如，當清掃機器人從地板移動到大理石地板時，會出現由懸崖感測器測量之等於或大於5mm的值的偏移。為了解決這種問題，可以週期性地監測地板狀況，並且當判定地板材料已改變時，可以使用偏移校正值來防止誤識別。
當執行感測單元130的感測值的校正時，即使地板材料改變，感測單元130也可以確保可靠的測量值。
隨後，控制器300判定是否滿足第一條件(S30)。當清掃機器人在行進期間通過感測單元感測到異常訊號時，可以執行關於第一條件的判定。第一條件可以表示排除在行進期間與清掃機器人接觸的障礙物誤識別為被推動及滑動的障礙物的情況的條件。第一條件可以表示與清掃機器人被旋轉、被抬起、在地毯上行進、傾斜並感測到牆壁的情況不對應的情況。在一實例中，第一條件可以表示上述情況之一。
在與第一條件相對應的情況下，由感測單元130感測的感測值發生改變。然而，在這種情況下，判定已發生除了清掃機器人在行進期間遇到被推動及滑動的障礙物以外的情況。
例如，當清掃機器人旋轉時，可以判定左輪及右輪之一具有負速度。當抬起清掃機器人時，可以判定陀螺儀感測器的y軸角度等於或大於一特定角度。當清掃機器人在地毯上行進時，可以判定施加至安裝在吸嘴中的攪拌器的電流值過大。當傾斜清掃機器人時，可以識別出陀螺儀感測器的x軸角度等於或大於一特定角度。此外，當清掃機器人感測到牆壁時，並且當3D感測器感測到等於或大於一特定高度的高度時，可以判定清掃機器人已感測到牆壁而不是被推動及滑動的障礙物。
在一實施例中，對應於第一條件的情況被過濾掉。因此，可以排除即使在行進過程中清掃機器人未遇到被推動及滑動的障礙物並且可能發生不同情況時也識別出被推動及滑動的障礙物的錯誤的情況。
當滿足第一條件時，控制器300判定是否滿足第二條件(S60)。當清掃機器人在行進期間透過感測單元感測到異常訊號時，可以執行關於第二條件的判定。當在行進期間與由清掃機器人的移動推動的被推動及滑動的障礙物接觸時，清掃機器人與障礙物一起移動。因此，與先前訊號不同的訊號可以由感測單元130感測到。
如圖4所示，第二條件可以包括由電流感測器132識別的輪子驅動馬達400的電流電阻改變的情況。可以看出已發生在由電流感測器測量的電流電阻中的改變從一特定時間點(與被推動及滑動的障礙物接觸的時間點)迅速增加。此外，第二條件可以包括由懸崖感測器134測量的高度值改變的情況。可以看出由懸崖感測器測量的高度值從該特定時間點(與被推動及滑動的障礙物接觸的時間點)迅速改變。此外，第二條件可以包括由懸崖感測器134接收的光量改變的情況。可以看出由懸崖感測器測量的光量從該特定時間點(與被推動及滑動的障礙物接觸的時間點)迅速改變。
關於這一點，可以基於製造清掃機器人的製造商或使用清掃機器人的使用者來不同地設定電流電阻的變化範圍、由懸崖感測器測量的高度值的變化範圍、以及光量的變化範圍。
控制器可以減少透過第二條件在正常行進情況下可能發生的誤識別。
第二條件可以意指執行觸發功能的條件。由於當推動障礙物時可能會產生輪子載荷(wheel load)，因此第一條件可以包括輪子驅動馬達的電流值的變化較大的情況。第二條件可以包括如下情況：由於較薄的物體並不影響正面的高度，因此由懸崖感測器測量的高度值的變化等於或大於一特定值。第三條件可以包括如下情況：由於物體影響由位於前方的懸崖感測器照射及接收的光量，因此由懸崖感測器接收的反射光量的變化大。當三個條件中之一在一特定時段內發生時，可以判定已發生被推動的情況(S80)。
當上述三個條件中之一甚至發生一次時，可以判定清掃機器人遇到了障礙物。否則，當連續出現三個條件中之一時，可以判定清掃機器人遇到了障礙物。此外，當三個條件中的至少兩者連續發生時，可以判定清掃機器人遇到了障礙物。
在一實例中，當滿足三個條件中之一時，以及當其中由電流感測器識別之輪子驅動馬達的電流電阻、由懸崖感測器測量的高度值、以及由懸崖感測器接收的光量被加工處理的數據滿足判定障礙物為被推動及滑動的障礙物的條件時，可以判定清掃機器人已與被推動及滑動的障礙物接觸。亦即，在這種情況下，只要滿足第二條件，就可以使用從感測單元接收的訊息判定清掃機器人是否已與被推動及滑動的障礙物接觸。
關於這一點，控制器300可以藉由使用機器學習或人工智慧技術處理數據來判定清掃機器人是否已與被推動及滑動的障礙物接觸。就此而言，可以如下實現所使用的DNN模型結構。
作為輸入值，可以對左輪速度、右輪速度、左輪電流、右輪電流、安裝在左前側的懸崖感測器的高度值和光量、以及安裝在右前側的懸崖感測器的高度值及其變化和光量變化進行30次採樣。因此，可以藉由識別被推動及滑動的障礙物的類型來區分輸出值。例如，與先前關於諸如洗衣架、墊子及類似物之被推動及滑動的障礙物的實驗結果相比，控制器可以判定清掃機器人已接觸了哪種類型之被推動及滑動的障礙物。
換言之，當對障礙物進行分類時，可以使用懸崖感測器、電流感測器及輪子的速度感測器及類似者來提取各種資訊，然後將數據累積300ms並輸入到DNN，接著清掃機器人所接觸的哪個被推動及滑動的障礙物可以在被推動及滑動的障礙物的類型之中判定。
當判定清掃機器人正在推動被推動及滑動的障礙物時，可以執行藉由停止並倒退清掃機器人使得不再推動被推動及滑動的障礙物來繞過被推動及滑動的障礙物的操作(S90)。
當連續四次判定清掃機器人遇到被推動及滑動的障礙物時，可以繞過被推動及滑動的障礙物。由於控制器每秒執行數十次或數百次判定，因此控制器可以在短時間內執行複數次判定。因此，可以驅動輪子驅動馬達400，使得控制器僅在可靠性高的情況下執行繞道。就此而言，清掃機器人可以在從被推動及滑動的障礙物倒退之後清掃不存在被推動及滑動的障礙物的區域。在這種情況下，可以由諸如成像裝置之類的各種感測單元感測被推動及滑動的障礙物所在的區域。
控制器300可以將被推動及滑動的障礙物登記在儲存的地圖上。障礙物位置可以登記在儲存在清掃機器人中或儲存在外部且由清掃機器人參考的地圖上，從而可以防止當清掃機器人移動到相同的位置時重新到訪或重新接觸被推動及滑動的障礙物。具體地，障礙物位置可以登記在三個地圖(周圍地圖、網格地圖及學習地圖)上。就此而言，障礙物位置可以基於清掃機器人的前部寬度登記在地圖上，以最小化尺寸的影響。在一實例中，因為障礙物的尺寸不均勻，所以僅將發生推動的障礙物的表面登記在地圖上。此外，當清 掃機器人在被推動及滑動的障礙物的另一側再次遇到被推動及滑動的障礙物時，推動也發生在被推動及滑動的障礙物的另一側。因此，被推動及滑動的障礙物的大小可以準確地登記在地圖上。
圖5是根據另一實施例的控制流程圖。
在根據圖5的另一實施例中，與根據圖3的實施例不同，排除了對第一條件的判定。即使當不滿足第一條件時，控制器也可以僅藉由判定是否滿足第二條件來判定清掃機器人是否已遇到被推動及滑動的障礙物。因為其他內容與一個實施例相同，所以省略重複內容的描述。
本發明不限於上述實施例。從所附申請專利範圍中可以看出，本發明所屬領域的熟習此技術者可以做出修飾，並且這種修飾在本發明的範圍內。
100:清掃機器人
110:主體
112:集塵容器容納部
113:上蓋
114:手柄
115:成像裝置
120:清潔噴嘴
130:感測單元
140:集塵容器
200:輪子單元
300:控制器

Claims (12)

  1. 一種用於控制清掃機器人的方法，該方法包括：一行進操作，其中使該清掃機器人行進；一識別操作，其中當該清掃機器人在行進過程中接觸一障礙物時，該清掃機器人判定該障礙物是否被該清掃機器人推動及滑動；以及一障礙物繞道操作，其中在判定該障礙物為一被推動及滑動的障礙物時，該清掃機器人停止行進，然後繞過該被推動及滑動的障礙物，其中，該障礙物繞道操作包括：藉由使該清掃機器人停止及倒退而繞過該被推動及滑動的障礙物的操作，使得該被推動及滑動的障礙物不再被該清掃機器人推動，以及在從該被推動及滑動的障礙物倒退之後，清掃不存在該被推動及滑動的障礙物的區域，以及其中，該障礙物繞道操作包括在一儲存的地圖上登記該被推動及滑動的障礙物的操作。
  2. 如請求項1所述的方法，其中該行進操作包括：使該清掃機器人在地板上移動的操作；以及校正一感測單元的操作。
  3. 如請求項1所述的方法，其中該識別操作包括：判定是否滿足一第一條件的操作，以及其中該第一條件是排除將該障礙物誤識別為該被推動及滑動的障礙物的情況。
  4. 如請求項3所述的方法，其中該第一條件不對應於該清掃機器人被旋轉、被抬起、在地毯上行進、被傾斜或感測到牆壁的情況。
  5. 如請求項1所述的方法，其中該識別操作包括： 判定是否滿足一第二條件的操作，以及其中該第二條件對應於由一電流感測器識別的一輪子驅動馬達的電流電阻改變的情況。
  6. 如請求項1所述的方法，其中該識別操作包括：判定是否滿足一第二條件的操作，以及其中該第二條件對應於由一懸崖感測器測量的高度值改變的情況。
  7. 如請求項1所述的方法，其中該識別操作包括：判定是否滿足一第二條件的操作，以及其中該第二條件對應於由一懸崖感測器接收的光量改變的情況。
  8. 如請求項1所述的方法，其中該識別操作包括：當其中由一電流感測器識別一輪子驅動馬達的電流電阻、由一懸崖感測器測量的高度值、以及由該懸崖感測器接收的光量被處理的數據滿足將該障礙物判定為該被推動及滑動的障礙物的條件時，識別該清掃機器人與該被推動及滑動的障礙物接觸的操作。
  9. 一種清掃機器人，包括：一行進主體；一感測單元，設置在該行進主體上並識別外部資訊；以及一控制器，配置以基於由該感測單元識別的資訊將一障礙物判定為一被推動及滑動的障礙物，其中該感測單元包括：一電流感測器，用於測量一驅動馬達的電流電阻；以及一懸崖感測器，用於測量高度值及從地板反射的光量，以及其中該控制器被配置以停止並倒退該行進主體，使得該被推動及滑動的障礙物不再被該行進主體推動，在從該被推動及滑動的障礙物倒退之後，清掃不 存在該被推動及滑動的障礙物的區域，在一儲存的地圖上登記該被推動及滑動的障礙物。
  10. 如請求項9所述的清掃機器人，其中該控制器被配置以當該行進主體被旋轉、被抬起、在地毯上行進、被傾斜及感測到牆壁的情況之一發生時，判定該被推動及滑動的障礙物不被推動。
  11. 如請求項9所述的清掃機器人，其中該控制器被配置以當由該感測單元識別的資訊改變時，判定該行進主體正在推動該被推動及滑動的障礙物。
  12. 如請求項9所述的清掃機器人，其中該控制器被配置以當由該感測單元感測並處理的數據滿足將該障礙物判定為該被推動及滑動的障礙物的條件時，判定該清掃機器人與該被推動及滑動的障礙物接觸。
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