[发明专利]自建地图家用清洁机器人及清洁方法

说明书

技术领域

本发明涉及清洁机器人，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自建地图家用清洁机器人及清洁方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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Wi-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模式。

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。