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CN108937726A - 一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法及装置 - Google Patents

一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法及装置 Download PDF

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CN108937726A
CN108937726A CN201711203287.8A CN201711203287A CN108937726A CN 108937726 A CN108937726 A CN 108937726A CN 201711203287 A CN201711203287 A CN 201711203287A CN 108937726 A CN108937726 A CN 108937726A
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Ju Da Technology Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法及装置。其中唤醒方法，包括采集地面图像，通过图像处理，判断地面清洁度的步骤；以及根据清洁度结果，唤醒清洁机器人进行清洁工作的步骤。本发明的唤醒装置包括安装在清洁机器人上的透明盖板和处理电路。本发明的清洁机器人，具有可靠的自我唤醒机制，且在进行清洁过程中，通过本发明的清洁度识别方法，能够持续判断当前清洁效果，以建立可靠的工作机制以及工作路径。

Description

一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法及装置
技术领域
本发明涉及清洁机器人控制领域，具体涉及一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法及装置。
背景技术
家庭及公共活动区域地面的卫生清洁一直都是一项耗时费力且脏累的工作，尽管家用地面清洁工具如吸尘器、洗地吸干机等的普及应用在很大程度上减轻了人们清洁地面卫生的负担，但还是需要人工操作，其自动化、智能化已经无法适应现代社会人们的要求。随着社会科技的进步，出现了很多自动或半自动的扫地机或清洁机器人，深受到广大消费者的欢迎。
然而，目前的清洁机器人，整体结构复杂，智能程度不高，清洁效果也不佳，且只能重复操作清洁机器人进行多次清洁，以达到较好的清洁效果。
申请号为201210083690.2的中国专利，公开了一种清洁机器人脏物识别系统及清洁方法，本发明属于清洁机器人技术领域，具体涉及一种清洁机器人脏物识别系统及清洁方法。所述脏物识别系统即检测单元包括灰尘识别装置及附着物识别装置。所述灰尘识别装置即灰尘传感器包括光发射元件，光接收元件。所述脏物识别装置包括图像采集单元及图像处理单元。所述图像采集模块用于采集清洁机器人待工作表面的图像信息，图像采集模块包括光源及摄像头；所述光源采用LED面光源，均匀分布在所测范围对应的机器人底部，以确保所测范围地面得到均匀的光线，使各点的特征都能映入摄像机；所述摄像头采用广角CCD摄像头，设置于机器人底部中心位置，在镜头离地面较近的情况下仍能够保证较大的可视范围；所述图像处理模块包括：图像差分单元、计算单元和比较单元，用于处理图像采集模块采集到的图像信息，其首先图像差分单元将此次擦地前后采集到的两幅图像进行差分处理，得到的差分图像为擦拭掉附着物的近似图像，然后交给计算单元取差分矩阵的绝对值，再求其平均值，最后传到比较单元，比较平均值与预先设定阈值的大小，以确定待清洁区域是否需要再次清洁。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法及装置。本发明的清洁机器人，具有可靠的自我唤醒机制，且在进行清洁过程中，通过本发明的清洁度识别方法，能够持续判断当前清洁效果，以建立可靠的工作机制以及工作路径。
为实现所述技术目的，本发明的技术方案是：一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，包括以下步骤：
S1：采集地面图像，通过图像处理，判断地面清洁度；
S2：根据步骤S1中的清洁度结果，唤醒清洁机器人进行清洁工作。
进一步，在所述步骤S2中清洁机器人的清洁工作过程中，重复步骤S1，判断当前地面清洁度，并根据当前清洁度判断清洁机器人是否持续清洁工作。
在本发明的一种优选的实施方式中，在前述内容的基础上，所述步骤S1中的图像处理，包括以下步骤：
P1：将采集到的地面图像放大至少10倍以上；
P2：增强图像明度，提高图像对比度；
P3：将步骤P1和步骤P2图像转化为RGB数值矩阵；
P4：利用K-Means聚类算法自动筛选有效区域，利用边缘识别技术识别独立闭合区域。
进一步，所述步骤P4中独立闭合区域的大小和个数表示地面尘屑脏污的大小和个数，进一步表示为地面的清洁度。
进一步，所述步骤S1中判断地面清洁度，包括以下步骤：
T1：获取标准清洁度图像，对标准清洁度图像进行图像处理；
T2：量化当前地面尘屑脏污的大小和个数与标准清洁度图像中的尘屑脏污的大小和个数之间的关系。
进一步，所述步骤T1中，标准清洁度图像的获取，包括以下步骤：
E1：清洁机器人对地面进行清洁，获取清洁后地面图像，通过图像处理，得到地面尘屑脏污的大小和个数；
E2：重复步骤E1至少两次，判断每次清洁前后独立闭合区域的大小和个数的变化速率；
E4：以清洁前后独立闭合区域的大小和个数变化速率最小一次的地面图像作为标准清洁度图像。
进一步，所述步骤T1中，标准清洁度图像的获取包括以下步骤：
R1：清洁机器人对选定区域重复清扫；
R2：在人工干预下，判断清洁机器人清洁干净时，手动设置清洁机器人采集地面图像作为标准清洁度图像。
在本发明的一种优选的实施方式中，在前述内容的基础上，所述步骤S2中唤醒清洁机器人进行清洁工作的方法，包括以下步骤：
B1：清洁透明盖板上灰尘，扫描整个透明盖板的透光率定义为初始透光率；
B2：定期扫描清洁机器人的透明盖板上的透光率，比较当前透光率与步骤B1中初始透光率的变化范围；
B3：预设步骤B2中所述变化范围阈值，在步骤B2中的变化范围在大于变化范围阈值的情况下唤醒清洁机器人进行清洁工作。
一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒装置，包括：
图像采集单元，用于采集地面图像；
控制单元，连接图像采集单元，用于图像处理；
清洁控制单元，连接于控制单元，用于控制清洁机器人对采集地面图像区域内是否进行清洁工作。
进一步，所述清洁机器人上设置有透明盖板，在透明盖板上下分别设置有红外发射管和红外接收管；
所述红外发射管和红外接收管连接至所述控制单元。
本发明的有益效果在于：
1)本发明设计了图像处理算法步骤和透明盖板透光率的识别方法，清洁机器人可以获取出地面上尘屑、灰尘、脏污的大小、多少、环境中的清洁度等，进一步为唤醒工作和清洁工作提供了可靠的清洁度参数。
2)本发明的标准清洁度认定，以及标准透光率认定，可以人工设定，也可以通过自我深度学习的方式进行定义，使得本清洁机器人具有完全的自主工作能力，提高了智能化和自动化程度。
综上，本发明的清洁机器人，具有可靠的自我唤醒机制，且在进行清洁过程中，通过本发明的清洁度识别方法，能够持续判断当前清洁效果，以建立可靠的工作机制以及工作路径。
附图说明
图1是本发明清洁机器人唤醒装置的电路模块原理图；
图2是本发明的清洁机器人唤醒装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，包括以下步骤：
S1：采集地面图像，通过图像处理，判断地面清洁度；
S2：根据步骤S1中的清洁度结果，唤醒清洁机器人进行清洁工作。
进一步，在所述步骤S2中清洁机器人的清洁工作过程中，重复步骤S1，判断当前地面清洁度，并根据当前清洁度判断清洁机器人是否持续清洁工作。也就是说，本发明的清洁机器人，不仅能够通过图像采集处理的方法来唤醒，且在清洁机器人工作的过程中，还可以不断的采集处理地面图像，以判断当前的清洁工作是否完善，确保清洁工作能够使得地面达到预定的清洁度标准，提高了清洁机器人工作的可靠性，一定程度上也提高了工作效率。同时，为了配合唤醒工作，和清洁工作过程中的地面图像采集，用于采集图像的摄像头可在清洁机器人前后各设置一个，前置摄像头用于判断清洁机器人下一路径中的地面是否需要清洁，后置摄像头用于判断已经进行过清洁工作的地面是否达到预设清洁度，以判断是否需要持续清洁。
在本发明的一种优选的实施方式中，在前述内容的基础上，所述步骤S1中的图像处理，包括以下步骤：
P1：将采集到的地面图像放大至少10倍以上；
P2：增强图像明度，提高图像对比度；
P3：将步骤P1和步骤P2图像转化为RGB数值矩阵；
P4：利用K-Means聚类算法自动筛选有效区域，利用边缘识别技术识别独立闭合区域。
进一步，所述步骤P4中独立闭合区域的大小和个数表示地面尘屑脏污的大小和个数，进一步表示为地面的清洁度。也就是说通过本发明的图像处理算法步骤，清洁机器人可以将获得的地面图像，映射为地面上尘屑、灰尘、脏污的大小、多少，进一步判断出了当前地面的清洁度，为唤醒工作和清洁工作提供了可靠的清洁度参数。
进一步，所述步骤S1中判断地面清洁度，包括以下步骤：
T1：获取标准清洁度图像，对标准清洁度图像进行图像处理；
T2：量化当前地面尘屑脏污的大小和个数与标准清洁度图像中的尘屑脏污的大小和个数之间的关系。也就是说当前地面尘屑脏污的大小和个数不大于标准清洁度图像中的尘屑脏污的大小和个数时，即可判断为不需要唤醒机器人，或不需要对已经清洁过的地面再次清洁。
作为本发明的优选，在判断地面清洁度时，也可通过深度学习的方式，判断当前地面的反光度，并自我建立标准反光度，在地面图像处理的步骤中，也相应具有反光度识别这一步骤。
进一步，所述步骤T1中，标准清洁度图像的获取，包括以下步骤：
E1：清洁机器人对地面进行清洁，获取清洁后地面图像，通过图像处理，得到地面尘屑脏污的大小和个数；
E2：重复步骤E1至少两次，判断每次清洁前后独立闭合区域的大小和个数的变化速率；
E4：以清洁前后独立闭合区域的大小和个数变化速率最小一次的地面图像作为标准清洁度图像。也就是说，清洁机器人可以不断对同一地面进行清洁，每次判断清洁前后的清洁度，在清洁度变化速率最小，或者说清洁度达到相对的极值后，即可认定此时的地面图像为标准的清洁度图像。
进一步，所述步骤T1中，标准清洁度图像的获取包括以下步骤：
R1：清洁机器人对选定区域重复清扫；
R2：在人工干预下，判断清洁机器人清洁干净时，手动设置清洁机器人采集地面图像作为标准清洁度图像。也就是说，标准清洁度的定义，可以人工设定，以后的清洁机器人唤醒，或是否清洁完毕，都以人工设定的标准清洁度图像为准也进行判断。
在本发明的一种优选的实施方式中，在前述内容的基础上，所述步骤S2中唤醒清洁机器人进行清洁工作的方法，包括以下步骤：
B1：清洁透明盖板上灰尘，扫描整个透明盖板的透光率定义为初始透光率；
B2：定期扫描清洁机器人的透明盖板上的透光率，比较当前透光率与步骤B1中初始透光率的变化范围；
B3：预设步骤B2中所述变化范围阈值，在步骤B2中的变化范围在大于变化范围阈值的情况下唤醒清洁机器人进行清洁工作。也就是说，本发明的清洁机器人在进行唤醒工作时，和/或，通过识别清洁机器人上部透明盖板的透光率，来进行自我唤醒。这是由于清洁机器人处于休眠时，灰尘沉积在透明盖板上，从而影响透明盖板的透光率，故清洁机器人可以判断透明盖板的透光率，进一步映射为当前环境的清洁度。
一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒装置，如图1所示，包括：
图像采集单元，用于采集地面图像，可采用高分辨率摄像头安装于清洁机器人前后；
控制单元，连接图像采集单元，用于图像处理，优选为图像处理GPU；
清洁控制单元，连接于控制单元，用于控制清洁机器人对采集地面图像区域内是否进行清洁工作，优选为电机驱动单元，或可控硅驱动单元，或继电器单元。
进一步，所述清洁机器人上设置有透明盖板1，在透明盖板上下分别设置有红外发射管和红外接收管；
所述红外发射管和红外接收管连接至所述控制单元。
在本发明的一种优选的实施方式中，在前述内容的基础上，所述控制单元设置驱动电路，如图2所示，所述红外发射管串联接入驱动电路中，且红外发射管排列在上滑条2下，在清洁机器人4上部设置凹槽，上滑条2活动连接在凹槽左右的上滑道5内；
所述控制单元设置串口电路，红外接收管通过串行总线分别接入串口电路中，且红外接收管对应红外发射管排列在下滑条3上，下滑条3活动连接在凹槽左右的下滑道6内；
透明盖板1，透明盖板1水平置于凹槽中，且透明盖板1位于上滑条2和下滑条3之间；
吹风单元，设置于透明盖板1，用于吹走透明盖板1上的尘屑；
滑动控制单元，用于同时控制上下滑条在滑道内滑动，完成透明盖板的透射率扫描。
对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集地面图像，通过图像处理，判断地面清洁度；
S2：根据步骤S1中的清洁度结果，唤醒清洁机器人进行清洁工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，在所述步骤S2中清洁机器人的清洁工作过程中，重复步骤S1，判断当前地面清洁度，并根据当前清洁度判断清洁机器人是否持续清洁工作。
3.根据权利要求2所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，所述步骤S1中的图像处理，包括以下步骤：
P1：将采集到的地面图像放大至少10倍以上；
P2：增强图像明度，提高图像对比度；
P3：将步骤P1和步骤P2图像转化为RGB数值矩阵；
P4：利用K-Means聚类算法自动筛选有效区域，利用边缘识别技术识别独立闭合区域。
4.根据权利要求3所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，所述步骤P4中独立闭合区域的大小和个数表示地面尘屑脏污的大小和个数，进一步表示为地面的清洁度。
5.根据权利要求4所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，所述步骤S1中判断地面清洁度，包括以下步骤：
T1：获取标准清洁度图像，对标准清洁度图像进行图像处理；
T2：量化当前地面尘屑脏污的大小和个数与标准清洁度图像中的尘屑脏污的大小和个数之间的关系。
6.根据权利要求5所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，所述步骤T1中，标准清洁度图像的获取，包括以下步骤：
E1：清洁机器人对地面进行清洁，获取清洁后地面图像，通过图像处理，得到地面尘屑脏污的大小和个数；
E2：重复步骤E1至少两次，判断每次清洁前后独立闭合区域的大小和个数的变化速率；
E4：以清洁前后独立闭合区域的大小和个数变化速率最小一次的地面图像作为标准清洁度图像。
7.根据权利要求5所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，所述步骤T1中，标准清洁度图像的获取包括以下步骤：
R1：清洁机器人对选定区域重复清扫；
R2：在人工干预下，判断清洁机器人清洁干净时，手动设置清洁机器人采集地面图像作为标准清洁度图像。
8.根据权利要求1所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒方法，其特征在于，所述步骤S2中唤醒清洁机器人进行清洁工作的方法，包括以下步骤：
B1：清洁透明盖板上灰尘，扫描整个透明盖板的透光率定义为初始透光率；
B2：定期扫描清洁机器人的透明盖板上的透光率，比较当前透光率与步骤B1中初始透光率的变化范围；
B3：预设步骤B2中所述变化范围阈值，在步骤B2中的变化范围在大于变化范围阈值的情况下唤醒清洁机器人进行清洁工作。
9.一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒装置，其特征在于，包括：
图像采集单元，用于采集地面图像；
控制单元，连接图像采集单元，用于图像处理；
清洁控制单元，连接于控制单元，用于控制清洁机器人对采集地面图像区域内是否进行清洁工作。
10.根据权利要求9所述的一种基于清洁度识别的清洁机器人唤醒装置，其特征在于，
所述清洁机器人上设置有透明盖板，在透明盖板上下分别设置有红外发射管和红外接收管；
所述红外发射管和红外接收管连接至所述控制单元。
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