自建地图家用清洁机器人及清洁方法技术

本发明专利技术公开了一种自建地图家用清洁机器人及清洁方法，包括壳体、设置在壳体内的控制中心、供电模块、存储单元、摄像头、照明报警装置、以及分别与控制中心连接的超声波传感器、红外传感器和光敏传感器，还设有与控制中心相连接的无线模块和RFID读写器,还包括贴在墙壁四周下方的多个RFID标签,记录有此标签的位置坐标信息，采用有源的RFID标签。清洁机器人能够建立室内二维地图，实现室内的定位功能，获知自己在所处房间的坐标点，在二维地图上标出了可行走区和不可行走区，快速确定清洁路径，准确到达清洁目标；对于无法清洁的卫生死角，手动操作控制，自动保存操控数据，再次清洁此卫生死角时调用已保存的操控数据清理目标。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括壳体、设置在壳体内的控制中心、供电模块、存储单元、摄像头、照明报警装置、以及分别与控制中心连接的超声波传感器、红外传感器和光敏传感器，还设有与控制中心相连接的无线模块和RFID读写器,还包括贴在墙壁四周下方的多个RFID标签,记录有此标签的位置坐标信息，采用有源的RFID标签。清洁机器人能够建立室内二维地图，实现室内的定位功能，获知自己在所处房间的坐标点，在二维地图上标出了可行走区和不可行走区，快速确定清洁路径，准确到达清洁目标；对于无法清洁的卫生死角，手动操作控制，自动保存操控数据，再次清洁此卫生死角时调用已保存的操控数据清理目标。【专利说明】
本专利技术涉及清洁机器人，特别是能自建地图、定位并能实现自动和无线手动两种 控制方式清理目标的。
技术介绍
清洁机器人是为人类服务的特种机器人，能在房间内自主移动，避开房间的内障 碍物，主要从事家庭卫生的清洁、清洗等工作，使人们从繁重的清洁工作中解脱出来。目前，家用清洁机器人主要包括控制系统、清洁系统、测量系统、动力系统等，其中 控制系统是整个机器人的核心，它能处理测量系统收集的数据，协调各个系统的工作。清洁 系统用于清理异物，其清理动作受控于控制中心。测量系统的各个传感器与控制中心连接， 将传感器测量的环境数据送入控制中心。动力系统包括驱动电路和电机，控制中心控制电 机启停来驱动机器人移动方向和行进距离。定位技术属于家用清洁机器人的测量系统，其原理是确定机器人在二维坐标中相 对全局坐标的位置。在确定了自身所在二维地图中的位置后，可以对二维地图中设置好的 区域或者整个地图域进行清扫。现有技术是利用安装在机器人上的速度传感器、加速度传感器、陀螺仪等传感器， 感知机器人自身移动状态，将传感器测量的数据经过程序处理来确定其位置。这种定位方 式需要将大量的传感器观测数据进行融合处理，从而使机器人获得最大量的外部信息，然 后将信息数据送入处理器，对所测量计算后得出位置坐标。采用此种方式的机器人所需传 感器的数量多，从而导致制造成本高，定位需要的参数多，对控制单元处理速度要求高。同 时机器人移动过程中与地面存在打滑现象，所测量的行进距离会有误差，这种误差会随着 机器人运动距离的增加而积累变大，最终导致机器人获得错误的定位坐标，不能准确到达 清理地点。此外，清洁机器人并不是每个可以清洁的地方都能打扫干净，在清理房间卫生死 角时，由于程序算法和自身机械结构的限制，导致清理不干净，需要人为对这些卫生死角进 行二次清理，无形之中增加了人的劳动量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种自建地图家用清洁机器 人，其能够建立室内二维地图，并且实现室内的定位功能，使清洁机器人获知自己在所处房 间的坐标点，在二维地图上标出了可行走区和不可行走区，快速确定清洁路径，准确到达清 洁目标；对于清洁机器人无法清洁的卫生死角，手动操作控制，自动保存操控数据，再次清 洁此卫生死角时调用已保存的操控数据清理目标。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的:一种自建地图家用清洁机器人，包括壳体、设置在壳体内的控制中心、供电模块、存储 单元、摄像头、照明报警装置、以及分别与控制中心连接的超声波传感器、红外传感器和光敏传感器，还设有与控制中心相连接的无线模块和RFID读写器，还包括贴在墙壁四周下 方的多个RFID标签，记录有此标签的位置坐标信息，采用有源的RFID标签。所述控制中心含有自建地图单元，建立的地图为二维平面地图，记录坐标为X，Y 两个方向的数据，将障碍物位置信息和路径信息以二维坐标的方式标记到地图中。所述的无线模块为W1-Fi无线模块，其传输距离远，覆盖范围广，传输速率高，能 满足摄像头拍摄的图片或者视频传输到客户端的带宽要求。所述的RFID读写器含有射频收发器芯片和天线，固定在外壳上，识别RFID标签， 还可以与RFID标签进行数据交换，天线与无线射频芯片连接，无线射频芯片通过RS232接 口连接到控制中心。RFID读写器读取固定在房间墙壁上的RFID标签信息，获取两者之间的无线射频 信号强度值，在读写器获取了与多个标签的信号强度值后，依据信号的强弱计算出RFID读 写器在二维地图中的位置坐标。所述控制方式为自动和无线手动两种方式，遇到不能手动清理的卫生死角时切换 到手动|吴式。所述供电模块的电源采用可充电的锂电池供电，其安全性好、容量大，保证机器人 长时间工作；形状上可定制，便于机器人的外观设计；重量轻，减少了机器人的负载。所述控制中心采用ARM9处理芯片，能满足高速的处理速度要求；良好的扩展性能 兼容多种传感器模块；其极低能耗也能使机器人的续航时间更长。所述存储单元包括NAND FLASH存储器和SDRAM存储器，清洁程序和地图数据存储 在NAND FLASH中，确保关机后数据不会遗失；在开机启动后，程序和地图信息调入SDRAM中 并运行，快速的为处理芯片提供需要的数据。所述摄像头通过USB连接线连接到控制中心，采集的数据传送到客户端显示，为 手动操作提供依据。所述照明报警装置为LED灯和扬声器，LED灯保证摄像头摄像时有足够的光照强 度，扬声器提醒人们有不能自动清理的卫生死角。所述超声波传感器用来测量机器人与障碍物或者墙壁之间的距离，实现避障功 能，同时也提供辅助定位数据。所述红外传感器用来防止机器人工作过程中从高处跌落。所述光敏传感器用来检测周围的光照强度，在检测到光强不在设定的阈值时打开 LED照明灯。机器人工作时，控制中心通过驱动电路驱动电机转动，从而带动清洁机器人的机 械移动部分运行，使机器人在房间内移动。所述清洁机器人的清洁方法，包括以下步骤:(1)机器人上电启动；(2)机器人提示输入清洁完毕后回到的指定坐标点坐标值，然后自动检测是否为第一 次在此房间运行，若为第一次运行，手动输入房间的长度和宽度数据，此时就建立了一个矩 形二维地图，输入完毕后，机器人计算当前所在位置坐标；如果不是第一次在此房间运行， 机器人直接计算当前所在位置坐标；(3)确定好位置坐标，机器人按指定的遍历方式移动并清洁地面，当超声波传感器检测到前方有障碍物，停止移动，根据机器人所计算的当前位置坐标和超声波传感器检测到的 障碍物与机器人之间的距离确定障碍物在地图中的坐标，并在二维地图中标记此障碍物位 置坐标值，标记完毕绕开障碍物，按指定的遍历方式继续移动；没有障碍物，机器人按指定 的遍历方式继续移动；若超声波传感器检测到已经标记在二维地图中障碍物消失，则停止 移动，在二维地图中删除此障碍物位置坐标后继续按指定的遍历方式移动；若没有消失，则 绕开障碍物后按指定遍历方式继续移动；(4 )机器人移动并清洁地面，没有将整个地图遍历完毕或者没有检测到停机信号，返 回步骤(2);将整个地图遍历完毕或者检测到停机信号，机器人回到指定坐标点，停止运 行。所述指定的遍历方式指的是以一点为起点，以螺旋线的方式向外辐射式的移动， 或以折线的方式移动，或其他的方式。所述停机信号有两种方式，一种是遍历完整个房间后机器人自动停机，回到指定 的坐标点。另外一种是不论是否遍历完成，只要客户端给停机信号，机器人就停止遍历过 程，回到指定坐标点。所述指定坐标点是在系统运行之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自建地图家用清洁机器人，包括壳体、设置在壳体内的控制中心、供电模块、存储单元、摄像头、照明报警装置、以及分别与控制中心连接的超声波传感器、红外传感器和光敏传感器，其特征在于：还设有与控制中心相连接的无线模块和RFID读写器,?还包括贴在墙壁下方的RFID标签,记录有此标签的位置坐标信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何少佳，王海坤，史剑清，莫金海，高韵沣，邓子信，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：