专利名称：自移动地面处理机器人的制作方法智能机器人包括拖地机器人、吸尘机器人等，其融合了移动机器人和吸尘器技术， 是目前家用电器领域最具挑战性的热门研发课题。从2000年后清扫机器人商用化产品接 连上市，成为服务机器人领域中的一种新型高技术产品，具有可观的市场前景。通常，在机器人的前部设有碰撞传感器或探测传感器，并且在机器人的侧部也设 有传感器，侧部传感器可以按需要仅设置在沿着机器人前进方面的右侧部，或设置在左右 两个侧部。当机器人通过碰撞传感器碰撞到障碍物，或通过侧视传感器感测到障碍物时，机 器人就可以判断出其相应方向是否有障碍物。目前，现有的清洁机器人大部分时间处于随机清扫模式，即在工作表面边随意行 走边清扫，清扫时可以采用主刷和边刷配合工作，如遇到障碍物，绕过障碍物，再继续清扫， 其不会刻意地沿着障碍物清扫。如果障碍物的底边较小或不规则，如桌腿、凳腿等，在随机 清扫模式中可以绕过去，不会影响清洁效果，但是，如果障碍物的底边较大或较有规则，如 墙边，由于在随机清扫模式不会沿着障碍物清扫，则墙边的区域没有被很好地清扫。为了也 能将随机清扫模式中不会触及的障碍物底边周围区域彻底清扫，现有的清洁机器人通常还 包括贴边清扫模式。在贴边清扫模式时，改变机器人的行走路线，使机器人沿着障碍物底边 边缘边行走边清扫。其原理是，由侧部传感器对障碍物进行感测，此时会得到一个具有一定 强度的信号感应值，在机器人内部预先设定一个数值，机器人会将即时感测的信号感应值 与预存的数值进行比较，如果即时感测的信号感应值与预存的数值相等，即认为此时机器 人离墙面的距离最佳，则机器人便沿着墙贴边清扫，以期将随机清扫模式中不会触及的障 碍物底边周围区域彻底清扫。在机器人处于贴边清扫模式时，障碍物周边的区域在机器人 没有退出贴边清扫模式之前都可以进行清扫。目前，在从随机清扫模式转入贴边清扫模式可以有多种方式例如，1、可以预先设 定时间，到了设定时间，随机清扫模式自动转入贴边清扫模式，即，机器人不再随意行走并 清扫，而时直行，直到机器人侧部的传感器探测到有障碍物时，机器人则进行贴边清扫；2、 可以预先设定碰撞次数，当在随机清扫模式下进行清扫时，机器人碰撞墙壁等障碍物到预 先设定次数时，机器人从随机清扫模式自动转入贴边清扫模式。在贴边清扫模式，用于判断机器人与墙面等障碍物距离的方法是通过比较侧部传 感器感测的信号强度值与预存的一个固定数值进行比较。然而，由于墙面介质的反射率不 同，在同一距离下感测到的信号强度值也不一样，而比较的另一数值是固定，因此，会发生 由于障碍物介质不同，机器人得到贴边清扫的距离也不同。如图1所示，对于同一台机器人 B，在贴边清扫模式下，当墙面的介质的反射率高即墙面为高反射面102时，运行贴边模式 时机器人离墙面的距离大，当墙面介质的反射率低即墙面为低反射面101时，运行贴边模 式时离墙面的距离小。因此可以看出贴边清扫模式中机器人与墙面的距离受墙面介质的影3响，不是真正意义上的贴边。基于上述问题，期望提供一种实现对障碍物周围进行清扫的应用于自移动地面处 理机器人的贴边地面处理的控制方法，以及实现该功能的自移动地面处理机器人，从而在 贴边清扫模式下更好地对墙附近及障碍物周围进行地面处理，达到更好的清洁效果。
4[0020]步骤4，驱动机器人向远离或靠近所述障碍物的方向偏转一调整角度，并得到当前 即时信号强度值；步骤5，比较所述当前得到的即时信号强度值和上一次即时信号强度值的差值，判 断该差值是否在一预定范围内，如果在，则继续行走并进行地面处理；如果不在，转向步骤 4。针对方案一，进一步地，方案二还包括如下特征位于所述机器人行走方向端部的 撞板，在所述撞板上设有用于确定基本角度的角度识别传感器。针对方案二，进一步地，方案三还包括如下特征所述角度识别传感器为两个，且 所述角度识别传感器分别位于撞板的左、右两侧；同时，所述基本角度获取子单元中包括一 预存的角度识别传感器与基本角度的对应表，在该对应表中，与所述侧视传感器同侧的角 度识别传感器相对应的基本角度为45° ；与侧视传感器相反侧的角度识别传感器相对应的 基本角度为135°，与所述两个角度识别传感器相对应的基本角度为90°。针对方案二，进一步地，方案四还包括如下特征所述侧视传感器为一个；所述角 度识别传感器为六个；同时，所述基本角度获取子单元中包括一预存的角度识别传感器与 基本角度的对应表，在该对应表中，与侧视传感器同侧的角度识别传感器的第一个开始，与 每一角度识别传感器对应的基本角度依次为0°、36°、72°、108°、144°和180°。针对方案二，进一步地，方案五还包括如下特征所述侧视传感器为两个；所述角 度识别传感器为两个；同时，所述基本角度获取子单元中包括一预存的角度识别传感器与 基本角度的对应表，在该对应表中，与每一角度识别传感器对应的基本角度为45°。针对方案二，进一步地，方案六还包括如下特征所述侧视传感器为两个；所述角 度识别传感器为六个；此时，所述基本角度获取子单元中包括一预存的角度识别传感器与 基本角度的对应表，在该对应表中，从与侧视传感器同侧的角度识别传感器的第一个开始， 与每一角度识别传感器对应的基本角度依次为0°、36°和72°。针对方案三、四和六，进一步地，方案七还包括如下特征在所述对应表中还包括 与每相邻两个角度识别传感器对应的基本角度值的平均值。针对方案三到六，进一步地，方案八还包括如下特征所述基本角度获取子单元中 包括基本角度与各角度识别传感器对应角度之间的函数关系式，所述关系式等于a =(八产 a ^A^ a 2+......a ......)/(Aj+A^......+AJ......)其中，a为基本角度，a i为第i个角度识别传感器对应的角度，A,为i个角度识 别传感器对应的信号强度值；所述基本角度获取子单元根据所述关系式获得基本角度。针对方案三到六，进一步地，方案九还包括如下特征所述角度识别传感器以机器 人行走方向为轴线呈轴对称分布在撞板。针对方案一，进一步地，方案十还包括如下特征所述调整角度获取子单元中存储 有一固定角度，所述调整角度为0 20°或0 10°。针对方案一，进一步地，方案十一还包括如下特征所述调整角度获取子单元中存 储有根据角度与当前即时信号强度值与上一次即时信号强度值的差值的函数关系式，所述 调整角度获取子单元中根据该关系式来确定所述的调整角度的具体数值。针对方案一，进一步地，方案十二还包括如下特征所述位于机器人侧面的侧视传感器为红外传感器；所述角度识别传感器为超声传感器、接近传感器或红外传感器。针对方案一，进一步地，方案十三还包括如下特征还包括用于计时机器人运行预 定时间的计时器。针对方案一，进一步地，方案十四还包括如下特征还包括操作面板，所述操作面 板包括参数设定按键。针对方案一，进一步地，方案十五还包括如下特征所述的功能部件为清扫部件、 打蜡部件或/和磨光部件。根据上述方案可知，本实用新型从根本上解决了由于侧视传感器对不同介质的障 碍物的感测值不同而带来的受障碍物介质的影响，而发生的在贴边地面处理模式中、对不 同介质的障碍物有不同的距离、不能实现真正贴边地面处理的缺陷。图1为现有技术中同一台机器人在不同的障碍物的边缘进行清扫时的简化示意 图；图2为本实用新型所述自移动清洁机器人的结构组成框图；图3为本实用新型所述贴边清扫控制方法的流程图；图4为本实用新型所述自移动清洁机器人进入贴边清扫模式时进行碰撞时的简 化示意图；图5为本实用新型所述自移动清洁机器人进入贴边清扫模式时碰撞后偏转时的 简化示意图；图6为基于图5的偏转后运行一段时间的简化示意图；图7为在图6的基础上进行偏转的简化示意图；图8为基于图7的偏转后运行一段时间的简化示意图；图9为本实用新型所述自移动清洁机器人一具体实施例的外观结构图一；图10为本实用新型所述自移动清洁机器人一具体实施例的外观结构图二 ；图11为本实用新型所述自移动清洁机器人一具体实施例的外观结构图三；图12为本实用新型在机器人的撞板上分布的传感器的一个实施例简化示意图；图13为本实用新型在机器人的撞板上分布的传感器的另一个实施例简化示意 图；图14为本实用新型在机器人的撞板上分布的传感器的另一个实施例简化示意 图；图15为本实用新型在机器人的撞板上分布的传感器的另一个实施例简化示意 图。如图2所示，为本实用新型所述自移动清洁机器人的结构组成框图。所述自移动 清洁机器人包括清扫部件1、行走单元2、驱动单元3、位于机器人侧面的侧视传感器4和控 制单元5，该清洁机器人设有随机清扫模式和贴边清扫模式；所述侧视传感器4用于探测机 器人的侧面是否有障碍物，并将探测到的信息输送给所述控制单元5 ；所述控制单元5分别
6与所述清扫部件1和驱动单元3相连接，驱动单元3与所述的行走单元2相连接，所述驱动 单元3接受控制单元5的指令，驱动所述行走单元2行走，所述清扫部件1接受控制单元5 的指令按预定的清扫模式进行清扫。其中，机器人的行走方式与清扫模式相关，如在随机清 扫模式和贴边清扫模式中，行走的方式是不一样，清扫部件1的清扫方式也不一样。另外， 所述的清扫部件1为功能部件，根据不同功能的机器人，该部件各不相同。在本实用新型 中，所述机器人具有贴边处理模式，在贴边处理模式中，所述控制单元5包括信号强度值获 取子单元51、信号强度值计算子单元52、基本角度获取子单元53、调整角度获取子单元54 和处理子单元55。具体地，在贴边清扫模式中，所述控制单元按以下步骤控制所述功能部件即清扫 部件、驱动单元工作。如图3所示，为本实用新型所述贴边清扫控制方法的流程图，图4-7 为所述自移动清洁机器人进入贴边清扫模式运行的简化示意图。结合图4-7，参见图3。步骤S10，机器人在运动过程中，由随机清扫模式改为贴边清扫模式时，当机器人 接收到指令时，所述处理子单元55控制驱动单元，使其驱动行走单元行走，以使机器人与 障碍物相撞，相撞后，所述基本角度获取子单元53获取一基本角度a 2，所述处理子单元55 使行走单元向远离所述障碍物的方向偏转所述基本角度a 2，偏转后，位于机器人侧面的侧 视传感器测得一初始信号强度值A1，该初始信号强度值A1由信号强度值获取子单元获得。 而后机器人的行走单元2、清洁部件1工作。当机器人与一障碍物，如与墙相撞，其碰撞时的简化示意图如图4所示，其中，a 1 表示切入角度，xl表示机器人的行走方向。相撞后偏转时的简化示意图如图5所示，此时， 机器人的行走方向为xl转变为x 2，前后两个行走方向xl和x 2之间的夹角为偏转的基 本角度a 2。由于本实用新型为了使机器人能尽可能地贴着障碍物进行清扫，通过在机器人与 障碍物相撞后即转为与障碍物平行运行的方式来达到本实用新型的这一目的。但是，如何 能使机器人与障碍物平行运行，本实用新型应用在两条直线之间，如果内错角相等，则这两 条直线平行的原理。为使机器人的行走方向与障碍物平行，可控制机器人偏转过的基本角 度a 2与切入角度a 1尽可能地相等，如果二者相等，从原理可以保证机器人的行走方向与 障碍物平行。由于机器人以随机的切入角度与障碍物相撞，很难及时、准确地测量该切入角度 具体是多少度。在本实用新型的一个实施例中，在机器人的行走方向端部设有撞板，在撞板 的不同位置上设置有角度识别传感器，根据角度识别传感器与基本角度的对应关系来确定 基本角度a 2的取值。该对应关系设于基本角度获取子单元53中。其中，角度识别传感器 的个数可以为多个，此时，每一角度识别传感器与基本角度的对应关系还与侧视传感器的 个数有关。当侧视传感器为一个，且在所述机器人行走方向端部设置有两个角度识别传感 器时，如图12所示，在基本角度获取子单元53存储有所述角度识别传感器与基本角度的对 应表,如表1所示表 1 其中，C1-1为与侧视传感器4同侧的角度识别传感器，C1-2与侧视传感器相反侧 的角度识别传感器。如果当侧视传感器为两个，分别位于机器人行走方向的两侧，则当在所述机器人 行走方向端部设置有两个角度识别传感器时，如图13所示，所述角度识别传感器与基本角 度的对应表如表2所示表 2 其中，C2-1为与侧视传感器4同侧的角度识别传感器，C2-2与侧视传感器4’同侧 的角度识别传感器。另外，当侧视传感器为一个，且在所述机器人行走方向端部设置有六个角度识别 传感器时，如图14所示，所述角度识别传感器与基本角度的对应关系是，当检测到的传感 器信号来自于单个角度识别传感器时，从与侧视传感器4同侧的角度识别传感器的第一个 开始，对应的基本角度依次为0°，36°，72°，108°，144°和180°，该对应表如表3所示。表 3 其中，C3-1为与侧视传感器4同侧的第一个角度识别传感器。当侧视传感器有两个时，且在所述机器人行走方向端部设置有六个角度识别传感 器时，如图15所示，所述角度识别传感器与基本角度的对应表如表4所示。表 4 其中，C4-1为与侧视传感器4同侧的第一个角度识别传感器，C4-6为最后一个与 侧视传感器4’同侧的角度识别传感器。上述的多个传感器分别位于撞板的左、右两侧，两侧的角度识别传感器以机器人 行走方向为轴线呈轴对称分布，当然也可以不对称分布。角度识别传感器除了呈轴对称分布，也可以均勻分布。如当机器人为圆形时，在机 器人行走方向的前半圆周均布，判断方法和上述一样，只是角度更精确一些。[0078]当设有多个传感器，如6个时，机器人可能在一次会收到多个传感器的信号，如图 15所示，收到三个信号。如果收到多个信号时，先确定两个信号强度最大的相邻的角度识别 传感器，如C4-2和C4-3，然后选取这两个传感器对应的角度36°和72°，而后取这两个角 度的平均值54°，以该值作为基本角度。为了使基本角度的取值更精确，可以采用权重的概念进行计算。在所述基本角度 获取子单元中包括基本角度与各角度识别传感器对应角度之间的函数关系式，所述关系式 如下a = (Aj* a ^A^ a 2+......a ......)/(Aj+A^......+AJ......)其中，a为基本角度，a i为第i个角度识别传感器对应的角度，A,为i个角度识 别传感器对应的信号强度值。如根据各感测信号分配各个角度识别传感器的权重，而后使对应于各感测信号的 每一个角度识别传感器所对应的角度与各自权重的相乘，再将各个乘积相加，得到总和，该 总和即为基本角度的取值。例如当C4-l、C4-2和C4-3感测到的数值分别为0. 6、0. 8和0. 9 时，可得到各自的权重0. 6/(0. 6+0. 8+0. 9)、0. 8/(0. 6+0. 8+0. 9)和 0. 9/(0. 6+0. 8+0. 9)。 再乘以各自的角度后相加即得到基本角度a 2 a 2 = 0. 6*0 ° / (0. 6+0. 8+0. 9)+0. 8*36 ° / (0. 6+0. 8+0. 9)+0. 9*72 ° / (0. 6+0. 8+0. 9) ^ 40°通过上述计算，得到的基本角度a 2将更准确。通过上述方法可以使基本角度a 2与切入角度a 1尽可能地相等。当然，如果不 是精度要求不是很高，也可以不必设定基本角度a 2与切入角度a 1的关系。步骤S20，偏转过基本角度a 2后，机器人沿着行走方向x 2行走，在运行一预定时 间后通过侧视传感器得到一即时信号强度值A2，如图6所示。步骤S30，由信号强度值获取子单元52比较所述即时信号强度值A2与所述初始信 号强度值A1的差值，并将该差值发送给处理子单元55，处理子单元55判断该差值是否在一 预定范围内，如果在，则继续行走并清扫；如果不在，转向步骤S40。其中，所述预定范围为 一误差范围，从原理上讲，应判断即时信号强度值A2与所述初始信号强度值A1是否相等， 也就是二者的差值是否为0，如果为0，这两个位置与墙的距离相等，从而可以判断出机器 人的行走方向与墙平行，即达到了本实用新型的目的。但由于各种因素的存在，使得传感器 感测到的信号强度值会有误差，为了避免由于误差导致的误判断，则设定一个合适的范围， 只要两个信号的强度值的差值在此范围内，即可认为这两个信号的强度值相同。此范围越 小，机器人的运行精度就越高，但调整的次数将会越多。步骤S40，由调整角度获取子单元获取一调整角度a 3，处理子单元55驱动行走单 元2向远离或靠近所述障碍物的方向偏转所述调整角度a 3，此时得到当前即时信号强度 值A3。如图7所示，偏转调整角度a 3前的行走方向为x 2，偏转后的行走方向为x 3，x 2 与x 3之间的夹角为a 3。步骤S50，信号强度值获取子单元52比较所述当前得到的即时信号强度值A3和上 一次即时信号强度值A2的差值，并将该差值发送给处理子单元55，处理子单元55判断该差 值是否在一预定范围内，如果在，则继续行走并清扫，如图8所示；如果不在，转向步骤S40， 重新进行偏转、行走、比较等步骤。[0090]其中，如果当前即时信号强度值减去上一次即时信号强度值的差值为负数，且不 在预定范围内，则说明机器人的行走方向在逐渐向障碍物远离，此时应驱动机器人向靠近 所述障碍物的方向偏转一调整角度。为防止机器人在行进过程中，离障碍物太近，而出现不断调姿或是碰撞障碍物的 现象。在优选方案中，还可以对机器人在行进过程中出现的所探测到信号强度增强的情况 加以探测、比较。具体为如果侧视传感器离障碍物越近，得到的信号强度越大的话，那么， 如果当前即时信号强度值减去上一次即时信号强度值的差值为正数，且不在预定范围内， 则说明机器人的行走方向在逐渐向障碍物靠近，此时应调整驱动机器人向远离所述障碍物 的方向偏转一调整角度。在上述过程的调整中，每次调整的调整角度可以相同，即为一固定设定值，如0 20°或0 10°，也可是根据角度与当前即时信号强度值与上一次即时信号强度值的差值 的函数关系而确定。例如，可使该差值与角度为一线性关系。当该差值越大，说明行走方向 与障碍物的平行度越差，则需要大角度来调整，因而实际上用来调整行走方向的调整整角 度也越大。则在得知前后两次即时信号强度值的差值后，还需要通过计算或查表来确定调 整角度的步骤。为了进行计时，如两次测得信号强度值的时间间隔，除了可以采用软件的计时方 式外，也可以在本实用新型中包括一硬件计时器。为了能对本实用新型中涉及到的参数进 行设定，如基本角度a 2、调整角度a 3的具体数值、两次测得信号强度值的时间间隔等参 数进行设定，本实用新型中还包括操作面板，通过各种设定键来进行设定。在本实用新型中，上述过程通过控制单元来控制清扫部件1、行走单元2、驱动单 元3来共同完成。在本实用新型的一个具体实施例中，其外观结构如图9-11所示。该清洁机器人包 括本体6，在该本体6的前部设有撞板61。角度识别传感器设置在撞板的左、右的二个不同 位置。该角度识别传感器可以是超声传感器、接近传感器或是红外传感器。驱动单元3为 设置在本体内部的电动机，行走单元2为图中所述的驱动轮21，清扫部件1包括主刷11和 边刷12，在本体的顶部还设有操作面板7，在本体的侧面设有侧视传感器4。侧视传感器4 可以是红外传感器，其包括发射部件和接收部件，均设置在机器人的前侧部，发射部件发射 红外光，接收部件接收被测物体的反射回来的光，从接收部件是否接收到反射光而判断机 器人侧部是否有障碍物，反射光的强弱与接收到的信号强度相关，该信号强度最终以电压 方式来表现出来。机器人的行走状态，如行走方向、速度均由控制单元向电动机发送控制指令，电动 机根据控制指令驱动驱动轮21转动，从而使机器人行走。在一具体实施例中，驱动轮21为 两个，分别由一电动机来控制，当两个驱动轮21的转速等参数相同时，机器人可以直线行 走，如果要转弯，即偏离原来的行走方向，则控制两个驱动轮不等速转动，则机器人转向转 速慢的驱动轮所在的方向。在图9-11中示出了清扫部件1包括主刷11和边刷12，当然，还可以包括其他的清 洁部件，如内设有真空吸尘器。在清洁过程中，这些清洁部件可配合工作，如在本实用新型 的贴边模式下，机器人在进行地面处理时，由边刷12将障碍物边缘的灰尘垃圾扫出来，通 过位于机器人底部的进灰口 62将灰尘垃圾扫到内部的集灰盒中。真空吸尘器及主刷11则
10配合边刷进行清洁的工作。本实用新型不受障碍物介质的影响，可使机器人能够真正实现贴边清扫。除了本实施所描述的自移动机器人具有清扫功能之外，该自移动机器人还可以是 打蜡机器人，通过机器人外侧伸出的打蜡装置(即功能部件)，使得自移动机器人在贴边移 动时，也可将贴边的地面进行打蜡，该侧部的打蜡装置可以是固定伸出于机器人外侧，也可 以呈伸缩状。本实用新型中所述的自移动地面处理机器人，可以根据实际的功能需要，在地 面处理机器人内设有不同的功能部件，诸如清扫单元、打蜡单元、磨光单元等等，从而实现 对地面不同工作处理的需要。最后所应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制，尽管参照较佳 实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用 新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新 型的权利要求范围当中。