灰尘检测层级和激光反向散射灰尘检测制造技术

本公开描述了各种用于在清洁操作期间检测和表征碎屑拾取的方法和装置。描述了一种碎屑检测传感器，其能够对吸尘机器人在清洁操作期间回收的颗粒的数量进行计数，并且将识别的颗粒与特定区域相关联。可以使用吸尘机器人上的各种传感器获得位置信息。在一些实施方式中，当来自碎屑检测传感器的传感器读数偏离历史传感器读数达到预定量时，可以重新为清洁操作规划路线。

Dust Detection Level and Laser Backscattering Dust Detection

The present disclosure describes various methods and devices for detecting and characterizing debris pickup during cleaning operations. A debris detection sensor is described, which can count the number of particles recovered by the cleaning robot during cleaning operation and associate the identified particles with a specific area. Various sensors on the vacuum robot can be used to obtain position information. In some embodiments, when the sensor readings from the debris detection sensor deviate from the historical sensor readings to a predetermined amount, a clean operation route can be re-planned.

【技术实现步骤摘要】
灰尘检测层级和激光反向散射灰尘检测相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月27日的美国临时专利申请62/537,907的优先权和2018年7月19日的美国非临时专利申请16/040,449的优先权，其全部内容并入本文中并用于所有目的。
技术介绍
已经提出了各种用于真空吸尘器的灰尘检测器，例如使用光电探测器和光电断路器，并基于检测到的灰尘量来改变鼓风机速度。通常使用LED和光电探测器的实例见于美国专利No.4,601,082、No.5,109,566、No.5,163,202、No.5,233,682、No.5,251,358、No.5,319,827、No.5,542,146。压电碎屑传感器在美国专利No.6,956,348中有所描述。基于碎屑检测结果调节鼓风机速度会使鼓风机调节滞后于传感器，导致清洁设备在激活更高的鼓风机速度之前可能已经越过脏区域。需要一种能够更精确地检测碎屑并向控制系统提供可操作信息的碎屑检测传感器。
技术实现思路
本公开描述了涉及用于检测和表征进入吸尘机器人的碎屑量的方法和装置的各种实施方式。吸尘机器人装置可以包括沿着吸尘机器人的导管布置的碎屑检测系统，碎屑被收集在容器中以后续处置之前流经该导管。碎屑检测系统可以是基于光的系统，其通过发射穿过导管的光来操作。同样位于导管内的光传感器，被配置为检测光被通过导管的碎屑颗粒散射的部分。碎屑检测系统还可以包括光束停止传感器，该光束停止传感器被配置为接收光的未被灰尘颗粒散射的部分。光束停止传感器可以位于导管外部，这使得光束停止传感器所接触的灰尘比其他光传感器少得多。通过测量光从导管射出的量，可以计算比例因子以确定光传感器被灰尘积聚挡住的严重程度。在一些实施方式中，可以将许多光发射器结合到碎屑检测系统中，使得在正常清洁操作期间能够确定诸如碎屑颗粒速度和平均颗粒尺寸的其他参数。在一些实施方式中，光发射器可以采用激光器的形式，而光传感器可以采用能够每秒产生数千个读数的高速光传感器的形式，从而精确跟踪通过导管的颗粒的数量。来自碎屑检测系统的读数可用于跟踪吸尘机器人定期清洁的任何区域中各处的碎屑积聚。通过分析历史碎屑检测系统读数，可以预期碎屑积聚模式，从而使得吸尘机器人的目标路线更彻底地覆盖那些最可能包含最多碎屑的区域。此外，可以在路线的不同部分调节真空吸尘器的设置，以便更有效地从地板回收碎屑。在一些实施方式中，吸尘机器人可以被配置为，当来自碎屑检测传感器的读数与基于历史数据的预期读数之间的差异超过预定阈值时，定期更新路线。本专利技术的其他优点包括能够设计快速路线，该路线仅清洁具有最多碎屑的区域(紧急情况“客人即将到来，使其看起来非常快”运行)，或者设计考虑能量效率的路线，当机器人剩余电量有限时，会拾取最多量的碎屑。在某些情况下，机器人可以确定颗粒的大小，并且可以设计路线以更彻底地全面覆盖某些特定颗粒尺寸密度更高的清洁区域(例如较大的颗粒，因为它们对于客人更加可见，或非常小的颗粒，因为它们可能是如宠物皮屑或花粉的过敏源)。本专利技术公开了一种机器人清洁装置，其包括：壳体，其具有限定导管的多个壁，所述导管从进气口延伸到用于保持通过导管吸入的颗粒的容器；吸气系统，用于通过所述进气口吸入空气并使所述空气沿所述导管进入所述容器；光发射器，其配置为发射穿过所述导管的光，所述光通过开设于所述壳体的所述多个壁之一上的开口从所述导管射出；光检测器，其靠近所述光发射器并耦合到限定所述导管的所述多个壁之一中的一部分，该光检测器配置为检测所述光被吸入所述导管的颗粒散射的一部分；处理器，其配置为从所述光检测器接收传感器数据，并基于所述光入射到所述光检测器上的部分的量的变化来确定有多少颗粒通过所述导管。本专利技术公开了一种用于为吸尘机器人规划路线的方法，其包括以下步骤：至少部分地基于预期的碎屑吸入，生成吸尘机器人的清洁路线；启动所述清洁路线；在执行所述清洁路线时，使用板上碎屑检测传感器记录碎屑吸入数据；周期性地将所记录的所述碎屑吸入数据与所述预期的碎屑吸入进行比较；响应于所述比较显示所记录的所述碎屑吸入数据与所述预期的碎屑吸入之间的差异超过预定阈值，使用至少一部分所记录的所述碎屑吸入数据更新所述清洁路线。通过以下详细描述结合附图，本专利技术的其他方面和优点将变得显而易见，附图通过示例的方式示出了所描述的实施方式的原理。附图说明通过以下结合附图的详细描述将容易理解本公开，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：图1是具有LIDAR转台的机器人清洁装置的示意图；图2是机器人清洁装置和充电站的示意图；图3是机器人清洁装置的底部的示意图；图4是用于机器人清洁装置的智能手机控制应用程序显示的示意图；图5是用于机器人清洁装置的智能手表控制应用程序显示的示意图；图6是用于机器人清洁装置的电子系统的示意图；图7A-7B示出了各种吸气系统的导管的横截面视图；图7C示出了图7B中所示的吸尘机器人实施方式的根据图7B的剖面线A-A的剖视图；图8A-8D示出了碎屑传感组件的各种配置的透视图；图9示出了对应于图8C中所示的配置的导管的俯视图；图10示出了识别用于检测不同尺寸的颗粒的各种模型的有效性的图；图11示出了适用于所述实施方式的示例性住宅；图12示出了在特定清洁操作期间可以由吸尘机器人遵照的逻辑的框图；图13示出了在清洁操作期间或在清洁操作之前当创建或更新路线信息时处理装置可用的信息的框图；和图14是典型计算系统和客户端计算系统的简化框图。具体实施方式在本节中描述了根据本申请的方法和装置的代表性应用。提供这些示例仅仅是为了增加上下文并有助于理解所描述的实施方式。因此，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所描述的实施方式。在其他情况下，没有详细描述公知的处理步骤，以避免不必要地模糊所描述的实施方式。其他应用是可能的，以致以下示例不应被视为限制。在以下详细描述中，参考了附图，附图形成说明书的一部分，并且其中通过说明的方式示出了根据所述实施方式的特定实施方式。尽管足够详细地描述了这些实施方式以使本领域技术人员能够实践所描述的实施方式，但是应该理解，这些示例不是限制性的，以致可以使用其他实施方式，并且可以在不脱离所描述的实施方式的精神和范围的情况下进行改变。机器人清洁装置通常利用电池电力工作，因此可能无法在覆盖整个住宅或清洁区域的清洁操作中一直以峰值清洁功率操作。出于这个原因，可以建议调整吸尘机器人功率的设置和/或调整吸尘机器人的路线以改善性能。这种性能和规划路线的变化可能非常有用，因为在任何给定的清洁区域中的碎屑积聚可以高度变化。例如，餐厅和入口处可能比很少使用的储藏室或壁橱中存在更多的碎屑积聚。出于这个原因，吸尘机器人应该能够将精力大量地转移到清洁最大碎屑积聚的区域，而不是试图覆盖那些具有可忽略或碎屑积聚非常缓慢的区域。不幸的是，由于每个住宅都不同，吸尘机器人很难识别或预测碎屑积聚更大的区域。例如，安装到装置外表面的成像装置通常不具有足够的分辨能力来发现散布在住宅地板周围的小颗粒。该问题的一个解决方案是将碎屑传感组件位于导管内，吸入吸尘机器人中的碎屑通过该导管。碎屑传感组件可以包括传感器，该传感器配置为通过发射穿过导管的光，然后使用一个或多个光学传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人清洁装置，包括：壳体，具有限定导管的多个壁，所述导管从进气口延伸到用于保持通过所述导管吸入的颗粒的容器；吸气系统，用于通过所述进气口吸入空气并使所述空气沿着所述导管进入所述容器；光发射器，配置为发射穿过所述导管的光，所述光通过开设于所述壳体的所述多个壁之一上的开口从所述导管射出；光检测器，靠近所述光发射器并耦合到限定所述导管的所述多个壁之一中的一部分，所述光检测器配置为检测所述光被吸入所述导管的颗粒散射的部分；和处理器，配置为从所述光检测器接收传感器数据，并基于所述传感器数据的变化确定有多少颗粒通过所述导管。

【技术特征摘要】
2017.07.27 US 62/537,907;2018.07.19 US 16/040,4491.一种机器人清洁装置，包括：壳体，具有限定导管的多个壁，所述导管从进气口延伸到用于保持通过所述导管吸入的颗粒的容器；吸气系统，用于通过所述进气口吸入空气并使所述空气沿着所述导管进入所述容器；光发射器，配置为发射穿过所述导管的光，所述光通过开设于所述壳体的所述多个壁之一上的开口从所述导管射出；光检测器，靠近所述光发射器并耦合到限定所述导管的所述多个壁之一中的一部分，所述光检测器配置为检测所述光被吸入所述导管的颗粒散射的部分；和处理器，配置为从所述光检测器接收传感器数据，并基于所述传感器数据的变化确定有多少颗粒通过所述导管。2.根据权利要求1所述的机器人清洁装置，其中，所述光发射器包括第一激光器和第二激光器。3.根据权利要求2所述的机器人清洁装置，其中，所述第一激光器位于所述第二激光器的下游。4.根据权利要求3所述的机器人清洁装置，其中，所述第一激光器发射的光的波长与所述第二激光器发射的光的波长不同。5.根据权利要求3所述的机器人清洁装置，其中，所述处理器使用所述第一激光器和所述第二激光器之间的距离以及颗粒使来自所述第一激光器和所述第二激光器的光发生散射之间的经过时间来确定颗粒通过所述导管的速度。6.根据权利要求1所述的机器人清洁装置，还包括光束停止传感器，所述光束停止传感器位于所述导管的外部并与所述开口对准，所述光束停止传感器配置为接收从所述光发射器直接传播到所述光束停止传感器的光。7.根据权利要求1所述的机器人清洁装置，其中，所述处理器利用米氏散射模型来确定使得所述光发射器发射的光发生散射的颗粒的直径。8.根据权利要求1所述的机器人清洁装置，还包括传感器，所述传感器配置为提供识别墙壁和障碍物的传感器读数，以帮助所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·K·苏瓦尔纳，R·卢卡斯，K·伊，T·博尼亚，
申请(专利权)人：NEATO机器人技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US