CN107020641B

CN107020641B - 自移动机器人跨区域系统及其行走方法

Info

Publication number: CN107020641B
Application number: CN201610073802.4A
Authority: CN
Inventors: 汤进举
Original assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Current assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Priority date: 2016-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2036-02-02
Also published as: CN107020641A

Abstract

一种自移动机器人跨区域系统，包括设置在行走区域内的自移动机器人和引导装置L，引导装置发射限制信号c，将所述行走区域划分为第一区域A和第二区域B，引导装置L向第一区域A内发射第一引导信号a、向第二区域B内发射第二引导信号b；自移动机器人上装有接收装置，用来接收第一引导信号a、第二引导信号b或限制信号c；机器人设有工作模式和迁移模式，在迁移模式下，机器人根据接收装置接收到的信号，判断、调整自身的行走方向，从第一区域A跨越分界线进入第二区域B。本发明运行方式较简单，工作模式与迁移模式之间切换速度较快，机器人的工作效率高，且无需设置全方位发射器，成本较低。

Description

自移动机器人跨区域系统及其行走方法

技术领域

本发明涉及一种自移动机器人跨区域系统及其行走方法，属于小家电制造技术领域。

背景技术

现有的家庭自移动机器人在工作过程中大多是随机行走的，在区域较多的环境中，可能会随机出入各个区域，或者只在某一个区域内循环工作，导致其在工作模式下效率较低，且速度较慢。为了解决该问题，一般采用分区方式清洁，但是在某一区域内作业完毕需要离开、转而进入另一区域时，机器人的运动往往不好控制，导致操作不畅、离开和进入的速度较慢等问题的发生。

现有技术US 8954192号专利，公开了一种家庭自移动机器人可分区清洁的方法，参见其附图图31A至31H所示，该方法中包括通过门连接的相邻的第一有限区域和第二有限区域，在门的位置设置有引导装置304，引导装置发射三束光，分别为向第一有限区域发射的第一引导光306、向第二有限区域的第二引导光314和垂直门发射的限制光316，并且，在引导装置304的周围由全方位发射器发射了一圈标记区域，表示为“不可接近地带”，机器人302在清洁模式下，不可进入到该“不可接近地带”，但是，机器人302在第一有限区域清洁完成后要进入第二有限区域时，需要找到第一有限区域的第一引导光306并沿着第一引导光306运动到引导装置304的“不可接近地带”，沿着该地带的边界312运动，直到进入第二有限区域找到第二引导光314，从而沿着第二引导光314进入到第二有限区域，进行清洁任务。由以上工作模式不难发现，该分区域的清洁方法的缺陷为：机器人寻找第一引导光后，需要一直走到“不可接近地带”的边界，行走距离较远，进入和移动的速度较慢，易造成操作不畅等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人跨区域系统及其行走方法，运行方式较简单，工作模式与迁移模式之间切换速度较快，机器人的工作效率高，且无需设置全方位发射器，成本较低。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种自移动机器人跨区域系统，包括设置在行走区域内的自移动机器人和引导装置L，所述引导装置发射限制信号c，所述限制信号c将所述行走区域划分为第一区域A和第二区域B，所述引导装置L向第一区域A内发射第一引导信号a、向第二区域B内发射第二引导信号b；所述自移动机器人上装有接收装置，用来接收第一引导信号a、第二引导信号b或限制信号c；所述机器人设有工作模式和迁移模式，在迁移模式下，机器人根据接收装置接收到的信号，判断、调整自身的行走方向，从第一区域A跨越分界线进入第二区域B。

所述第一区域A和第二区域B分别为通过房门相连的两个房间，所述引导装置L设置在房门处。

本发明还提供一种如上所述系统中的自移动机器人跨区域行走方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100：自移动机器人处于第一区域A中在工作模式下工作；

步骤200：达到预定条件，自移动机器人由工作模式转换为迁移模式，以便离开第一区域A进入第二区域B；

步骤300：自移动机器人在第一引导信号a的引导下朝靠近限制信号c的方向行走；

步骤400：自移动机器人满足跨越条件时，脱离第一引导信号a的引导，跨越分界线进入第二区域B；

步骤500：完成跨越，自移动机器人由迁移模式转换为工作模式，在第二区域B中继续工作。

所述步骤300具体包括：自移动机器人在第一区域A中直接沿着第一引导信号a的发射方向行走。

具体来说，所述第一引导信号a具有能量信号，所述步骤400中的跨越条件包括：所述自移动机器人运动到点R，在该处接收到第一引导信号能量信号满足预设的能量值。

除此之外，所述步骤300具体包括：自移动机器人在第一区域A中找到第一引导信号a后，按照规则路径行走，所述规则路径的整体行走方向与第一引导信号a的发射方向平行。所述规则路径为弓字形、之字形、锯齿形或蛇形路径。

具体来说，所述步骤400中的跨越条件包括：自移动机器人从任一点开始按照规则路径行走，直至接收到限制信号c，所述规则路径的整体行走方向与第一引导信号a的发射方向平行。

或者，所述第一引导信号a具有能量信号，所述步骤400中的跨越条件包括：所述自移动机器人运动到点R，在该处接收到第一引导信号能量信号满足预设的能量值要求；

自移动机器人首先行走至点R，再从R点开始按照规则路径行走，直至接收到限制信号c，所述规则路径的整体行走方向与第一引导信号a的发射方向平行。

另外，所述第一引导信号a，在工作模式和迁移模式的整个过程中都打开；或者，为了节约能源，仅在迁移模式时打开。

根据需要，所述第一引导信号a包含载波编码信号段和间隔一定时间的能量信号段。

另外，所述步骤200中的达到预定条件，包括：工作完成或达到预定工作时间。

综上所述，本发明运行方式较简单，工作模式与迁移模式之间切换速度较快，机器人的工作效率高，且无需设置全方位发射器，成本较低。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本发明实施例一的行走方式示意图；

图2为本发明实施例二的行走方式示意图；

图3为本发明发射信号的波形图。

具体实施方式

实施例一

图1为本发明实施例一的行走方式示意图。如图1所示，在本实施例中的自移动机器人为扫地机器人，其作业区域包括了由门(图中未示出)连接的第一区域A和第二区域B，在上述两个区域的房门的门框处设置有引导装置L。引导装置L向第一区域A内发射第一引导信号a、向第二区域B内发射第二引导信号b，平行于门框发射限制信号c。而本发明中的机器人上安装有接收装置，在实际应用中，可以根据接收装置为全向接收器或定向接收器的性质不同，选择不同的数量安装在机器人的不同位置上，比如可以安装在其正前方和侧面，与引导装置L上的发射装置彼此对应，用来接收引导信号，并判断、调整自身的行走方向。

当机器人在第一区域A清洁时，如果运动到门口，会被限制信号c阻挡，使机器人继续停留在第一区域A内完成清洁作业。当机器人对第一区域A遍历行走清扫完成或者因已满足设定的工作时间而完成清扫作业后，即可从工作模式转换为迁移模式，从而离开第一区域A。引导装置L的发射信号包括引导信号和限制信号，其中，分别发射到第一区域A和第二区域B中的第一引导信号a和第二引导信号b，既可以在工作模式和迁移模式的整个过程中都打开，也可以仅仅在机器人进行清扫作业的过程中，在清洁完成后，准备穿越时再打开。发射信号中的限制信号c在机器人进行清扫工作时一直打开，准备穿越时则关掉；或者限制信号c可在整个过程中一直打开，穿越时机器人忽略限制信号c继续行走。

具体来说，机器人在第一区域A清洁完毕后，找到第一区域A内的第一引导信号a，沿着第一引导信号a的方向行走，满足一定条件后，机器人会在点R离开第一引导信号a，直到穿过限制信号c进入到第二区域B。此时，机器人完成了从第一区域A穿过第二引导信号b顺利进入第二区域B的行走。同理，在第二区域B清扫完成时也要借助第二引导信号b而离开第二区域B。

上文中所述的满足一定条件，是指当机器人行走到某一点时，其接收到的第一引导信号中的能量信号的强度值满足预设的能量值要求，该点即为图1中所示的R点。进一步地，首先要预先设定能量值，机器人清扫完毕后，找到第一引导信号a,引导装置L发射的第一引导信号a具有能量信号，能量信号会随着机器人行进的过程中，相对引导装置L距离的减小，能量信号会逐渐增大，接收装置可根据此能量信号判断此时机器人在距离引导装置L的什么位置。机器人在第一引导信号a的引导下，逐渐靠近引导装置L，引导装置L预先设置在一定距离范围内机器人是可以穿过限制信号c而进入到第二区域B的，比如：从引导装置L发射出的能量值为从10到1依次减小，能量值为10的位置在引导装置L附近，能量值为1的位置离引导装置L最远，能量值为5-8之间的位置对应的为门，机器人可以穿过门而进入第二区域B，如果机器人先找到的是能量值为1的位置，则需要沿第一引导信号a走到能量值为5的位置从而进入到第二区域B,如果机器人先找到的是能量值为10的位置，这个位置为引导装置L的位置挡住了机器人，不能进入到区域B，机器人需要走到能量值为8的位置，而进入到第二区域B。即：能量信号增加到一个预定的值，机器人停止向前行走，向第二区域B穿越。而预先设定能量值的点包括了比较容易进入第二区域B的最佳行走范围，进一步在最佳行走范围内还可以对应几个预设最佳能量信号的能量值的最佳点位置，机器人在行走过程中找到这些最佳点位置后，直接穿过限制信号c进入第二区域B。

实施例二

图2为本发明实施例二的行走方式示意图。如图2所示，在本实施例中的自移动机器人同样为扫地机器人，其作业区域包括了由房门(图中未示出)连接的第一区域A和第二区域B，在上述两个区域的房门的门框处设置有引导装置L。引导装置L向第一区域A内发射第一引导信号a、向第二区域B内发射第二引导信号b，平行于门发射限制信号c。机器人在第一区域A清洁完毕后，找到第一区域A内的第一引导信号a，沿着第一引导信号a行走，满足一定条件后，在点S垂直远离第一引导信号a以规则路径行走，所述规则路径的整体行走方向与第一引导信号a的发射方向平行。例如：可以采用如图2所示的弓字形行走。其中，弓字形路径中的横向和竖向行走距离都已预先设定，直到找到限制信号c，即到达O点，从而穿过限制信号c而进入到第二区域B。

上述满足一定条件具体来说，如果第一引导信号a发射的距离较长，机器人可以先沿着第一引导信号a行走，走到预设的能量值的点后以循环的规则路径行走找到限制信号c而进入第二区域B(与如下实施例三中的行走方式相似)，也可以直接从碰到第一引导信号a的位置以循环的规则路径行走找到限制信号c而进入第二区域B。如果第一引导信号a发射的距离较短，则机器人碰到引导信号a后直接以循环的规则路径行走直到找到限制信号c而进入第二区域B,也就是说实施方式二中，引导装置L发射的能量信号可有可无，如果有，可以根据能量信号判断距离的远近，如果没有，则不用判断距离，碰到第一引导信号a直接以循环的规则路径行走而找到限制信号c。

在本实施例的上述描述中，机器人的行走路径为弓字形，当然，除此之外，还可以以其他可设置的、并最终能在距离引导装置L有一定距离处找到限制信号c的其他规则路径行走。比如：之字形、锯齿形、蛇形等规则的循环路径。

实施例三

本实施例是在实施例二基础上的改进方案，具体来说，如图2并结合图1所示，在本实施例中，机器人在第一区域A清洁完毕后，找到第一区域A内的第一引导信号a，沿着第一引导信号a行走，不再从图2所示的点S处开始以规则路径行走，而是如图1所示，先行走到符合要求的R点，然后再从R点开始以规则路径行走，直到找到限制信号c，即到达O点，从而穿过限制信号c而进入到第二区域B。显然，在本实施例中，第一引导信号a中的能量信号是必须要有的。

本实施例实质上是实施例一和实施例二两个技术方案的优化结合，显然能够提高工作效率，缩短机器人从第一区域A跨越到第二区域B的时间。

需要说明的是，在如上的三个实施例中，都是将工作区域描述为第一区域A和第二区域B，在实际应用中，两者既可以是由引导装置L所发射的限制信号c区分而成的两个区域，比如可以是一个大厅，由限制信号c将整个大厅分成两块；也可以是天然隔开的，如通过房门连接的两个房间。

图3为本发明发射信号的波形图。如图3所示，引导装置L首先发射载波编码信号，比如：0xA5，延迟一定时间之后，比如M毫秒之后发射连续的能量信号，如图3中所示的P段，再延迟一定时间之后，比如N毫秒之后，进行下一个周期。编码信号是使机器人识别引导信号，并调整方向，能量信号会随着机器人行进的过程中，相对引导装置L距离的减小，能量信号会逐渐增大，而设置在机器人上的接收装置可根据此能量信号判断此时机器人处于距离引导装置L多远的位置。机器人在第一引导信号a的信号引导下，逐渐靠近引导装置L，到一定距离处，如上述实例中分别列出的R处或S处，能量信号增加到一个预定的值，机器人停止向前行走，向第二区域B穿越。因此，如图3所示的波形，引导装置L发射恒定的能量波形，接收装置接收到的信号会随着距离的变化，波形幅度一直变化。也就是说，所述第一引导信号a和第二引导信号b都包含载波编码信号段和间隔一定时间的能量信号段。

通过上述的设置方式及工作原理，本发明的家庭自移动机器人在第一区域A清洁完毕后，找到第一区域A的第一引导信号a，满足一定条件后，从第一引导信号a上的点朝向限制信号c运动，直到穿过限制信号c而直接进入到第二区域B。这样可以快速从第一区域A进入到第二区域B，运行方式较简单，工作模式与迁移模式之间切换速度较快，机器人的工作效率高，且引导装置无需增加其它信号发射装置，如设置全方位发射器，成本较低。

本实施例中的其他内容与上述实施例一相同，在此不再赘述。

综合上述三个实施例所公开的内容，总体来说，一种自移动机器人跨区域系统，包括设置在行走区域内的自移动机器人和引导装置L，所述引导装置发射限制信号c，所述限制信号c将所述行走区域划分为第一区域A和第二区域B，所述引导装置L向第一区域A内发射第一引导信号a、向第二区域B内发射第二引导信号b；所述自移动机器人上装有接收装置，用来接收第一引导信号a、第二引导信号b或限制信号c；所述机器人设有工作模式和迁移模式，在迁移模式下，机器人根据接收装置接收到的信号，判断、调整自身的行走方向，从第一区域A跨越分界线进入第二区域B。

步骤100：自移动机器人处于第一区域A中在工作模式下工作；

自移动机器人首先行走至点R，再从R点开始按照规则路径行走，直至接收到限制信号c，所述规则路径的整体行走方向与第一引导信号a的发射方向平行。另外，所述第一引导信号a，在工作模式和迁移模式的整个过程中都打开；或者，为了节约能源，仅在迁移模式时打开。

综上所述，本发明提供一种自移动机器人跨区域行走方法，运行方式较简单，工作模式与迁移模式之间切换速度较快，机器人的工作效率高，且引导装置无需增加额外的信号发射器(如设置全方位发射器)，成本较低。

Claims

1.一种自移动机器人跨区域系统，包括设置在行走区域内的自移动机器人和引导装置L，所述引导装置发射限制信号c，所述限制信号c将所述行走区域划分为第一区域A和第二区域B，所述引导装置L向第一区域A内发射第一引导信号a、向第二区域B内发射第二引导信号b；其特征在于，所述自移动机器人上装有接收装置，用来接收第一引导信号a、第二引导信号b或限制信号c；

所述机器人设有工作模式和迁移模式，在迁移模式下，机器人根据接收装置接收到的信号，判断、调整自身的行走方向，从第一区域A跨越分界线进入第二区域B；

其中，所述第一引导信号a具有能量信号；所述跨越分界线的位置为接收到第一引导信号能量信号满足预设的能量值的点R。

2.如权利要求1所述的自移动机器人跨区域系统，其特征在于，所述第一区域A和第二区域B分别为通过房门相连的两个房间，所述引导装置L设置在房门处。

3.一种如权利要求1-2任一项所述系统中的自移动机器人跨区域行走方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100：自移动机器人处于第一区域A中在工作模式下工作；

步骤500：完成跨越，自移动机器人由迁移模式转换为工作模式，在第二区域B中继续工作；

其中，所述第一引导信号a具有能量信号，所述步骤400中的跨越条件包括：所述自移动机器人运动到点R，在该处接收到第一引导信号能量信号满足预设的能量值。

4.如权利要求3所述的行走方法，其特征在于，所述步骤300具体包括：自移动机器人在第一区域A中直接沿着第一引导信号a的发射方向行走。

5.如权利要求3所述的行走方法，其特征在于，所述步骤300具体包括：自移动机器人在第一区域A中找到第一引导信号a后，按照规则路径行走，所述规则路径的整体行走方向与第一引导信号a的发射方向平行。

6.如权利要求5所述的行走方法，其特征在于，所述规则路径为弓字形、之字形、锯齿形或蛇形路径。

7.如权利要求6所述的行走方法，其特征在于，所述步骤400中的跨越条件包括：自移动机器人首先行走至点R，再从R点开始按照规则路径行走，直至接收到限制信号c，所述规则路径的整体行走方向与第一引导信号a的发射方向平行。

8.如权利要求3所述的行走方法，其特征在于，所述第一引导信号a，在工作模式和迁移模式的整个过程中都打开；

或者，仅在迁移模式时打开。

9.如权利要求4或7所述的行走方法，其特征在于，所述第一引导信号a包含载波编码信号段和间隔一定时间的能量信号段。

10.如权利要求3所述的行走方法，其特征在于，所述步骤200中的达到预定条件，包括：工作完成或达到预定工作时间。