机器人吸尘器 |
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| 申请号 | CN201720543800.7 | 申请日 | 2017-05-16 | 公开(公告)号 | CN207979622U | 公开(公告)日 | 2018-10-19 |
| 申请人 | LG电子株式会社; | 发明人 | 成哲模; 全佑赞; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供一种 机器人 吸尘器 。所述机器人吸尘器包括：主体，在清扫区域行走，并抽吸清扫区域内地板的异物；图像获取部，配置于上述主体，并获取上述主体前方规定区域的图像；第一图案照射部，配置于上述主体，并将第一图案的光向下照射到上述区域内；以及第二图案照射部，配置于上述主体，并且配置于上述第一图案照射部的下侧，并将第二图案的光向上照射到上述区域内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机器人吸尘器，其包括： |
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| 说明书全文 | 机器人吸尘器[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求2010年5月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号 10-2016-0060444以及2010年10月27日提交的第10-2016-0141106号的优 先权，其披露内容在本文作为参考。 技术领域[0003] 本实用新型涉及机器人吸尘器。 背景技术[0004] 通常，机器人吸尘器是没有用户的操作也能够在要清扫的区域内自主行 走并从地板面抽吸灰尘等异物来进行自动清扫的机器。 [0005] 通常，这种机器人吸尘器感测设置于清扫区域内的家具或事务用品、墙 壁等障碍物的距离，并基于此对清扫区域绘图(mapping)，或者控制左轮 和右轮的驱动来执行障碍物回避动作。以往是通过注视天花板或地板的传感 器来测量机器人吸尘器移动的距离并基于此来算出距障碍物的距离的方式， 但由于是基于机器人吸尘器的移动距离来推断距障碍物的距离的间接的方 式，因此在由于地板的弯曲等而无法准确地测量机器人吸尘器的移动距离的 情况下，距障碍物的距离也同样不得不存在误差。尤其，这种主要用于机器 人吸尘器的距离测定方式是利用红外线超声波的方式，存在由于光或声音因 障碍物而发生散射的量多而在距离测量上产生相应误差的问题。 [0006] 最近，在应用如下的技术：朝机器人吸尘器的前方照射特定图案的光， 对其进行拍摄，从拍摄的图像提取上述图案，并基于此，理解清扫区域内的 障碍物的状况来进行控制。例如，韩国公开专利10-2013-0141979号(下面， 称为’979发明。)公开了一种机器人吸尘器，其具有照射十字图案的光的光 源模块以及获取吸尘器前方的图像的照相机模块。这种机器人吸尘器从通过 照相机模块获取的图像提取图案，并基于此理解清扫区域内的障碍物情况。 但是，对于这种机器人吸尘器的情况，上述光源模块被构成为以一定的角度 照射光，且仅具有一个，因此对于能够感测障碍物的范围存在限制，并且难 以理解具有高度的障碍物的立体形态。尤其，’979发明在十字图案朝向清扫 区域的地板照射的特性方面，无法感测位于比上述光源模块更高处的障碍物 或距地板的高度比上述光源模块高的障碍物。 [0007] 在’979发明中，虽然在从上述照相机模块射出的垂直线形态的光入射到 障碍物时的情况下，能够一定程度地估算上述障碍物的高度，但由此而能够 获知的障碍物信息最终受到垂直线图案照射的部分的限制。 [0008] 另外，对于如床那样的障碍物的情况，由于床脚放有床垫，因此会朝上 述床垫下方形成规定空间，但根据机器人吸尘器距离床的位置，从上述光源 模块照射的十字图案的光均被照射到上述空间内的地板，从而机器人吸尘器 的控制单元无法识别上述床垫，由此会控制机器人吸尘器使其继续向有床的 一侧行走。在此情况下存在如下的问题：由于上述空间的高度，机器人吸尘 器无法进入上述空间内，与支撑床垫的框架等构造物碰撞或者夹入地板与框 架之间而无法进一步行走。实用新型内容 [0009] 本实用新型要解决的课题在于，第一，提供一种机器人吸尘器，其 利用从上下配置的两个图案照射部照射的图案，能够获取对障碍物的更 具体的信息。 [0010] 第二，提供一种机器人吸尘器，在如床那样在与清扫区域的地板之 间存在形成规定高度的空间的障碍物的情况下，能够防止在行走中夹入 上述空间。 [0011] 第三，提供一种机器人吸尘器，其能够更容易地实施第一图案照射 部和第二图案照射部的校准过程。 [0012] 本实用新型的机器人吸尘器包括：主体，在清扫区域行走，抽吸清 扫区域内地板的异物；图像获取部，配置于上述主体，获取上述主体前 方规定区域的图像；第一图案照射部，配置于上述主体，将第一图案的 光向下照射到上述区域内；以及第二图案照射部，配置于上述主体，并 且配置于上述第一图案照射部的下侧，将第二图案的光向上照射到上述 区域内。 [0013] 从上述主体的侧面观察时，上述第一图案的光所照射的路径可与上 述第二图案的光所照射的路径相交。 [0014] 上述第一图案的光所照射的路径与上述第二图案的光所照射的路径 相交的位置d1位于比通过上述图像获取部开始获取图像的上述地板上的 位置d2更接近上述主体的位置。 [0015] 上述图像获取部的透镜的光轴沿水平排列，可具有100°～110°的视 角。 [0016] 上述图像获取部可从距上述主体的距离为110mm～120mm以上的位 置获取对上述地板的图像。 [0017] 上述第一图案和上述第二图案分别可包括水平线。 [0018] 上述第一图案的光和上述第二图案的光可由彼此不同的图案构成。 [0019] 上述图像获取部、上述第一图案照射部及上述第二图案照射部可在 上述主体的前面沿上下方向配置成一列。 [0020] 上述图像获取部可配置于比上述第一图案照射部和上述第二图案照 射部靠近下侧的位置。 [0021] 上述第一图案照射部能够以第一垂直照射角照射上述第一图案的 光，上述第二图案照射部能够以第二垂直照射角照射上述第二图案的光。 [0022] 上述图像获取部可配置于上述第一图案照射部与上述第二图案照射 部之间。 [0023] 上述第一图案照射部和上述第二图案照射部能够以相同大小的垂直照射角照射光。 上述第一垂直照射角或者所述第二垂直照射角可以是20°～30°。 [0024] 根据本实用新型的另一方面，机器人吸尘器包括：壳体，形成外观；左轮和右轮，能够旋转地具备于上述壳体；抽吸模块，配置于上述壳体，从而抽吸清扫区域内地板的异物；障碍物感测单元，配置于上述壳体的前面，上述障碍物感测单元包括：模块框架，结合于上述壳体的前面；图像获取部，配置于上述模块框架，并获取上述壳体前方规定区域的图像； 第一图案照射部，配置于上述模块框架，并将第一图案的光向下照射到上述区域内；以及第二图案照射部，配置于上述模块框架，并且配置于上述第一图案照射部的下侧，将第二图案的光向上照射到上述区域内。 [0025] 从上述壳体的侧面观察时，上述第一图案的光所照射的路径与上述 第二图案的光所照射的路径能够相交。上述第一图案的光所照射的路径 与上述第二图案的光所照射的路径相交的位置位于比通过上述图像获取 部开始获取图像的上述地板上的位置更接近上述壳体的位置。上述第一 图案和上述第二图案可分别包括水平线。 [0026] 上述图像获取部、上述第一图案照射部及上述第二图案照射部可沿 上下方向配置成一列。 [0027] 上述图像获取部可位于比上述第一图案照射部和上述第二图案照射 部靠近下侧的位置。 [0029] 图1是本实用新型一实施例的机器人吸尘器的立体图。 [0030] 图2是表示图1的机器人吸尘器的水平视角的情形。 [0031] 图3是图1的机器人吸尘器的前视图。 [0032] 图4表示图1的机器人吸尘器的底面。 [0033] 图5是表示图1的机器人吸尘器的主要部件的框图。 [0034] 图6是障碍物感测单元的前视图A和侧视图B。 [0035] 图7表示障碍物感测单元的照射范围和障碍物的探测范围。 [0036] 图8的(a)是图示在校准第一图案照射部的过程中显示在获取图像上 的第一图案光的图，图8的(b)是在校准第二图案照射部的过程中显示在 获取图像上的第二图案光的图。 [0037] 图9A表示机器人吸尘器处于第一位置时前方存在第一障碍物的情况下 的获取图像，图9B表示机器人吸尘器的位置改变而处于第二位置时的获取 图像。 [0038] 图10是表示第一图案光和第二图案光入射到障碍物的情况下的获取图 像。 [0039] 图11是本实用新型另一实施例的机器人吸尘器的立体图。 [0040] 图12是图11中图示的障碍物感测单元的前视图A和侧视图B。 [0041] 图13是图示图12的障碍物感测单元的照射范围和障碍物的探测范围的 图。 [0042] 图14A、图14B、图14C、图14D、图14E是图示被图12的障碍物感测 单元的第一图案照射部照射的图案的光的图。 [0043] 图15A、图15B、图15C、图15D、图15E是图示本实用新型的实施例 的机器人吸尘器中照射到障碍物的图案的形态的例示图。 具体实施方式[0044] 若与附图一起参照详细后述的实施例，则可以明确本实用新型的优点及 特征以及实现它们的方法。但是，本实用新型不限于下面公开的实施例，能 够以不同的形式实现，本实施例仅用于使本实用新型的公开完整并完整地告 知本领域技术人员本实用新型的范围而提供，本实用新型仅由权利要求书而 被定义。整篇说明书中相同符号指代相同构成要素。 [0045] 图1是本实用新型一实施例的机器人吸尘器的立体图。图2表示图1的 机器人吸尘器的俯视图。图3是图1的机器人吸尘器的主视图。图4表示图 1的机器人吸尘器的仰视图。图5是表示图1的机器人吸尘器的主要部件的 框图。图6是障碍物感测单元的主视图A和侧视图B。图7表示障碍物感测 单元的照射范围和障碍物的探测范围。 [0046] 参照图1至图7，本实用新型一实施例的机器人吸尘器1可包括：主体 10，沿清扫区域的地板移动，抽吸上述地板上的灰尘等异物；障碍物感测单 元(obstacle sensor)100，配置于主体10的前面。 [0047] 主体10可包括：壳体11，形成外观，并在内侧形成收纳构成主体10的 部件的空间；抽吸单元34，配置于壳体11，从而抽吸灰尘或垃圾等异物； 左轮36L和右轮36R，能够旋转地设置于壳体11。随着左轮36L和右轮36R 旋转，主体10沿清扫区域的地板移动，在此过程中通过抽吸单元34抽吸异 物。 [0048] 抽吸单元34可包括：抽吸风扇(未图示)，用于产生抽吸力；抽吸口 10h，抽吸通过上述抽吸风扇的旋转而产生的气流。抽吸单元34可包括：过 滤器(未图示)，从通过抽吸口10h抽吸的气流中采集异物；异物采集筒(未 图示)，能够积存通过上述过滤器采集的异物。 [0049] 另外，主体10可包括行走驱动部300，能够驱动左轮36L和右轮36R。 行走驱动部300可包括至少一个驱动马达。上述至少一个驱动马达可包括使 左轮36L旋转的左轮驱动马达以及使右轮36R旋转的右轮驱动马达。 [0050] 控制部(controller)200可包括用于控制行走驱动部300的行走控制部 (travel controller)230。通过行走控制部230能够独立地控制上述左轮驱动 马达和上述右轮驱动马达的动作，从而能够实现主体10的前进、后退或回 转。例如，在主体10前进行走的情况下，上述左轮驱动马达和上述右轮驱 动马达朝相同方向旋转，在上述左轮驱动马达和上述右轮驱动马达以不同速 度旋转，或者在彼此朝相反方向旋转的情况下，能够转换主体10的行走方 向。还可具有用于稳定地支撑主体10的至少一个辅助轮37。 [0051] 数据部240中存储有从障碍物感测单元100输入的获取图像，并存储有 障碍物信息获取部220用于判断障碍物的基准数据，并存储有感测到的障碍 物的障碍物信息。另外，数据部240中存储有用于控制机器人吸尘器1的动 作的控制数据以及根据机器人吸尘器1的清扫模式的数据，并能够存储生成 的或从外部接收的地图。 [0052] 清扫部310制作成使刷子动作而易于抽吸机器人吸尘器1周围的灰尘或 异物的状态，并使抽吸装置动作来抽吸灰尘或异物。清扫部310控制用于抽 吸灰尘或垃圾等异物的抽吸单元34所具有的抽吸风扇的动作，以使得灰尘 通过抽吸口被投入到异物采集筒中。 [0053] 另外，数据部240用于存储通过微处理器(micro processor)能够读取 的数据，可包括HDD(硬盘驱动器，Hard Disk Drive)、SSD(固态盘，Solid State Disk)、SDD(硅磁盘驱动器，Silicon Disk Drive)、ROM、RAM、CD-ROM、 磁带、软盘、光数据存储装置。 [0054] 还可具有刷子35，位于壳体11的底面部前方侧，具有以放射状延长的 多个翼构成的刷毛。通过刷子35的旋转能够去除来自清扫区域的地板的灰 尘，如此，从地板被分离的灰尘通过抽吸口10h被抽吸而聚集到采集筒。 [0055] 在壳体11的顶面可具有控制面板39，从用户输入用于控制机器人吸尘 器1的各种命令。 [0056] 主体10具有能够再充电的电池38，电池38的充电端子33与常用电源 (例如，家庭内的电源插座)连接，或者主体10对接于与常用电源连接的 单独的充电器(未图示)，从而充电端子33与常用电源电连接，并能够实 现电池38的充电。构成机器人吸尘器1的电装部件能够从电池38供给电源， 由此，在电池38已被充电的状态下，机器人吸尘器1在与常用电源电分离 的状态下能够自主行走。 [0057] 障碍物感测单元100可配置于主体10的前面。障碍物感测单元100包 括第一图案照射部120、第二图案照射部130及图像获取部140。图像获取 部140获取主体10前方规定区域的图像。第一图案照射部120将第一图案 的光向下照射到上述区域内。第二图案照射部130配置于第一图案照射部120 的下侧，将第二图案的光向上照射到上述区域内。 [0058] 更详细而言，参照图6，障碍物感测单元100还可包括模块框架110， 固定于壳体11的前面，沿上下长长地形成，第一图案照射部120、第二图案 照射部130及图像获取部140能够固定于模块框架110。根据实施例，也可 以将第一图案照射部120、第二图案照射部130和/或图像获取部140直接固 定于壳体11，而不具有模块框架110。 [0059] 各个图案照射部120、130可包括：光源；图案生成元件(OPPE：光学 图像投影元件(Optical Pattern Projection Element))，其通过使从上述光源 照射的光透过来生成规定的图案。上述光源可以是激光二极管(Laser Diode， LD)、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等。激光具有单色性、直 线性及连接特性，因此比其它光源优越，能够进行精密的距离测定，尤其， 红外线或可见光存在因对象的颜色和材质等因素在距离测定的精密度方面 产生大的偏差的问题，因此，作为光源，优选激光二极管。上述图案生成元 件可包括透镜、DOE(衍射光学元件(Diffractive Optical Element))。根据 各个图案照射部120、130所具有的图案生成元件的结构能够照射多种图案 的光。 [0060] 第一图案照射部120能够将第一图案的光P1(以下称为第一图案光)朝 主体10的前方下侧照射。由此，第一图案光P1能够朝清扫区域的地板入射。 第一图案光P1能够以水平线Ph与垂直线Pv相交的十字图案的形态构成。 [0061] 第一图案照射部120、图像获取部140及第二图案照射部130可配置成 一列。优选地，图像获取部140配置于第一图案照射部120与第二图案照射 部130之间，但不必限于此。 [0062] 实施例中，第一图案照射部120位于图像获取部140的上侧，能够朝前 方向下方照射第一图案光P1，从而能够感测位于比第一图案照射部120靠下 侧的障碍物，第二图案照射部130位于图像获取部140的下侧，能够朝前方 向上方照射第二图案的光P2(以下称为第二图案光。)。由此，第二图案光 P2能够入射到壁面或者位于距清扫区域的地板至少比第二图案照射部130 高的障碍物或障碍物的一定部分。 [0063] 第二图案光P2可由与第一图案光P1不同的图案构成，优选构成为包括 水平线。此处，上述水平线不必为连续的线段，也可由如附图中表示的虚线 构成。 [0064] 另外，图2中表示的θh表示从第一图案照射部120照射的图案光P1的 水平照射角，表示水平线Ph的两端与第一图案照射部120形成的角度，优 选设定为130°～140°范围，但不必限于此。图2中表示的虚线朝向机器人吸 尘器1的前方，第一图案光P1可构成为相对于上述虚线对称的形态。 [0065] 第二图案照射部130也与第一图案照射部120同样地，水平照射角优选 可设定为130°～140°范围，根据实施例能够以与第一图案照射部120相同的 水平照射角照射图案光P2，在此情况下，第二图案光P1也可以构成为相对 于图2中表示的虚线对称的形态。 [0066] 图像获取部140能够获取主体10前方的图像。尤其，通过图像获取部 140获取的图像(下面，也称为获取图像。)中出现图案光P1、P2，以下， 将出现在获取图像中的图案光P1、P2的像称为光图案，其实质上为入射到 实际空间中的图案光P1、P2在图像传感器结成的像，因此赋予如图案光P1、 P2那样的附图标记，从而将与第一图案光P1和第二图案光P2分别对应的 像称为第一光图案P1和第二光图案P2。 [0068] 上述图像传感器作为将光学图像(image)转换为电信号的装置，由多 个光电二极管(photo diode)集成的芯片构成，上述光电二极管可举出像素(pixel)作为例子。利用通过透镜的光在芯片上结成的图像，电荷积存于各 个像素，并且积存于像素的电荷转换为电信号(例如，电压)。作为上述图 像传感器，已知有CCD(电荷耦合器件(Charge Coupled Device))、CMOS (互补性氧化金属半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor))等。 [0069] 上述图像处理模块基于从上述图像传感器输出的模拟信号生成数字图 像。上述图像处理模块可包括：AD变换器，其将上述模拟信号转换为数字 信号；缓冲存储器(buffer memory)，根据从上述AD变换器输出的数字信 号临时性地记录数字信息(digital data)；以及数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)，对上述缓冲存储器中记录的信息进行处理，形成数字图 像。 [0070] 另外，机器人吸尘器1作为存储通过微处理器(micro processor)能够 读取的数据，可包括HD(硬盘驱动器，DHard Disk Drive)、SSD(固态盘， Solid State Disk)、SDD(硅磁盘驱动器，Silicon Disk Drive)、ROM、RAM、 CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置等数据存储部(未图示)。 [0071] 控制部200可包括图案检测部(pattern extractor)210，其从通过图像获 取部140获取的图像(获取图像)检测光图案P1、P2。图案检测部210对构 成获取图像的规定的像素检测(特征检测(feature detection))点、线、面 等特征，并基于如此检测的特征，能够检测构成光图案P1、P2或光图案P1、 P2的点、线、面等。 [0072] 例如，图案检测部210提取比周围亮的像素连续而形成的线段，从而能 够提取构成第一光图案P1的水平线Ph和垂直线Pv、构成第二光图案P2的 水平线P2。 [0073] 但不限于此，已知有从数字图像提取出目标形态的图案的多种方法，图 案检测部210利用这些公知的技术提取第一光图案P1和第二光图案P2。 [0074] 以下，将第一图案照射部120或第二图案照射部130的照射方向与水平 形成的角度定义为垂直照射角。具体地，垂直照射角可定义为构成各个图案 照射部120、130的透镜的光轴(Optical axis)所朝向的方向与水平形成的角 度。 [0075] 第一图案照射部120和第二图案照射部130可上下对称地配置。优选地， 第一图案照射部120和第二图案照射部130配置于规定的垂直线上，并且第 一图案照射部120以第一垂直照射角向下照射第一图案光P1，第二图案照射 部130以第二垂直照射角向上照射第二图案光P2。将上述第一垂直照射角与 上述第二垂直照射角中的至少一者设定为20°～30°范围，但不必限于此。 [0076] 上述第一垂直照射角和上述第二垂直照射角可具有相同值θr。但不限于 此，根据实施例也可以具有彼此不同的值。θr优选地设定为20°～30°范围， 但不必限于此。 [0077] 第一图案照射部120和第二图案照射部130可相对于图像获取部140对 称地配置。参照图7，第一图案照射部120可位于从图像获取部140相距距 离Dh的上侧，第二图案照射部130可位于从图像获取部140朝下侧相距相 同距离Dh的位置。以下，将第一图案照射部 120或第二图案照射部130的 照射方向与水平形成的角度定义为垂直照射角。具体地，垂直照射角可定义 为构成各个图案照射部120、130的透镜的光轴(Optical axis)所朝向的方向 与水平形成的角度。 [0078] 如此，第一图案照射部120和第二图案照射部130以图像获取部140为 基准对称地配置且第一图案照射部120与第二图案照射部130的方向相反但 却以相同的垂直照射角θr照射光的结构，能够使校准(caribration)或产品 的初始化变得容易。 [0079] 从图案照射部120和/或第二图案照射部130照射的图案光入射到障碍物 时，根据上述障碍物相距第一图案照射部120的位置，获取图像中的光图案 P1、P2的位置变得不同。例如，第一图案光P1和第二图案光P2入射到规 定的障碍物时，上述障碍物越靠近机器人吸尘器1，在获取图像中，第一光 图案P1、尤其水平图案Ph越出现在高位，相反第二光图案P2越出现在低 位。即，将构成图像获取部140所生成的图像的行(由横向排列的像素构成 的线)所对应的距障碍物的距离数据预先存储，若从规定的行检测到从通过 图像获取部140获取的图像检测到的光图案P1、P2，则能够从与该行对应的 距障碍物的距离数据推断出障碍物的位置。 [0080] 但是，为精确地实现这样的过程，前提在于，校正第一图案照射部120 和第二图案照射部130，使得第一图案照射部120和第二图案照射部130分 别以已设定的垂直照射角θr准确地照射光。对于是否形成这样的前提，可在 校准过程中进行检查，例如可通过如下的过程进行检查。 [0081] 固定障碍物感测单元100，在距障碍物感测单元100一定距离的前方设 置垂直的入射板(T，参照图7。)，该入射板T具有朝向障碍物感测单元 100的平面。入射板T的位置优选为第一图案光P1能够集结的位置。 [0082] 在该状态下，通过第一图案照射部120照射光，并通过图像获取部140 来获取图像。在如此获取的图像中出现入射到入射板T的第一光图案P1。此 处，由于障碍物感测单元100至入射板T的距离是已知的，因此若为障碍物 感测单元100无不良情况地正常被制造的情况，则在获取图像上的设定的位 置(ref1，下面称为基准位置)应显示第一光图案P1的水平线Ph。 [0083] 参照图7，基准位置ref1是用于判断是否为正常状态、即机器人吸尘器 的前方不存在障碍物且放置机器人吸尘器的地板面为平坦的状态的基准。基 准位置ref1是主体10位于平坦的地板时显示第一光图案P1的位置。在d3 被照射第一光图案P1时，能够称为图像获取部140处于能够拍摄第一光图 案P1的位置。 [0084] 图8的(a)是图示在如上的过程中显示在获取图像上的第一光图案P1 的图，示出在基准位置ref1检测出水平线Ph的情况。 [0085] 接着，需要检查第二图案照射部130的照射方向，如上的过程可通过颠 倒障碍物感测单元100使得上、下方变换之后，重复上面说明的校准的过程 来实施。即，将障碍物感测单元100颠倒使得上、下方变换，使第二图案照 射部130位于图像获取部140的上侧之后，再使第二图案照射部130照射光， 从而通过图像获取部140获取出现在入射板T集结的第二光图案P2的图像。 在此情况下，若第二图案照射部130为正常，则应在基准位置ref1能够检测 出第二光图案P2。但是，在不为上述情况下，例如，如图8的(b)中所示， 在获取图像中，第二光图案P2出现在从基准位置ref1距离Δg的上侧的情况 为第二图案照射部130的垂直照射角小于已设定的值θr的情况，优选调节第 二图案照射部130的垂直照射角。 [0086] 需要说明的是，在Δg在已设定的误差范围内的情况下，将Δg预先存储 于数据存储部，之后求出出现在获取图像的第二光图案P2的位置距障碍物 的距离时，可利用Δg来补偿第二光图案P2的位置，从而能够更准确地求出 距障碍物的距离。 [0087] 另外，校正图像获取部140使得透镜的光轴朝向水平的方向，图7中表 示的θr表示图像获取部140的视角，设定为100°以上的值，优选为100°～110°， 但不必限于此。 [0088] 此外，能够在从清扫区域的地板至图像获取部140的大约 145mm～155mm之间进行规定，在此情况下，在图像获取部140获取的图像 中，清扫区域的地板出现在以d2表示的支点以后，S2表示出现在获取图像 中的地板至第一光图案P1的中心(水平线Ph与垂直线Pv相遇的交点)的 位置d3的区域。尤其，在区域S2存在障碍物的情况下，通过图像获取部140 能够获取第一图案光P1入射到上述障碍物的图像。此处，主体10至d2的 距离优选设定为100mm～120mm，d3位于从机器人吸尘器1大约距离400mm 处，但不必限于此。 [0089] 另外，图7中表示的S1(机器人吸尘器1至支点d1的区域)表示第一 光图案P1与第二光图案P2的位置倒转的区域，在区域S1内存在障碍物的 情况下，在获取图像中，第一图案光P1位于比第二图案光P2靠上侧。此时， d1为距机器人吸尘器1优选相距70mm～80mm的位置，但不必限于此。 [0090] 图9A表示机器人吸尘器处于第一位置时前方存在第一障碍物的情况下 的获取图像，图9B表示机器人吸尘器的位置改变而处于第二位置时的获取 图像。 [0091] 在清扫区域内存在如床那样在与地板之间形成有规定空间A的障碍物 OB1的情况下，能够辨认空间A，并且优选地通过理解空间A的高度来能够 判断是通过障碍物OB1还是进行回避。 [0092] 例如，如图9A，在第一图案光P1入射到位于空间A内的地板上且第二 图案光P2入射到位于空间A上侧的构造物(例如，用于支撑床垫的框架) 的情况下，构成控制部200的障碍物信息获取部(obstacle information obtainer)220能够辨认在入射有第一图案光P1的部分的上侧存在障碍物， 尤其，能够从出现在获取图像的第二光图案P2的位置获知机器人吸尘器1 至障碍物OB1的距离，进而，因为第二图案照射部130的垂直照射角一定， 因此基于至障碍物OB1的距离，还能够获知入射有第二图案光P2的部分位 于距清扫区域的地板的哪个高度。由此，基于这些信息，障碍物信息获取部 220能够判断空间A的高度，优选地，在判断为空间A的高度低于主体10 的高度的情况下，行走控制部230能够控制行走驱动部300，使得主体10回 避障碍物OB1而行走。相反，在判断空间A的高度高于主体10的高度的情 况下，行走控制部230能够控制行走驱动部300，使得主体10进入空间A 内或通过空间A。 [0093] 另外，如图9B，在第一图案光P1的垂直线Pv达到墙壁、水平线Ph入 射到地板、第二图案光P2部分地入射到障碍物OB1从而第二图案光P2的 一部分入射到障碍物OB1而另一部分入射到墙壁的情况下，若不存在第二图 案照射部130，则仅能够基于出现在获取图像的第一光图案P1求得障碍物信 息，因此在此情况下，仅能够理解在机器人吸尘器的前方存在墙壁的事实， 但如实施例，在具有第二图案照射部130的情况下，还能够理解在机器人吸 尘器1与墙壁之间存在障碍物OB1的情况，尤其，包含水平线Ph而构成的 第二图案光P2在沿水平方向的更宽的区域能够探测障碍物OB1，因此甚至 能够探测到位于第一图案光P1的垂直线Pv无法达到的区域的障碍物OB1。 [0094] 图10是表示第一图案光和第二图案光入射到障碍物的情况下的获取图 像。参照图10时，本实用新型一实施例的机器人吸尘器1在通过第一图案 光P1能够理解的障碍物信息的基础上，能够通过第二图案光P2具体地理解 障碍物的立体形状。例如，障碍物OB2的实际高度为机器人吸尘器1无法通 过行走来克服的高度，但由于在机器人吸尘器1的当前位置，第一光图案P1 入射到障碍物的下部区域，因此若为不存在第二图案照射部130的情况，则 行走控制部230判断为主体10能够翻越障碍物OB2，从而暂时进行控制使 得主体10朝向障碍物OB2行走之后，随着主体10逐渐接近障碍物OB2侧， 在获取图像上，第二光图案P2的位置逐渐升高，从而判断为障碍物OB2的 高度为主体10能够克服的高度以上，直到这时才控制行走驱动部300以实 施回避行走。 [0095] 与此相对，如实施例，在具有第二图案照射部130的情况下，由于在当 前位置，第二图案光P2入射到障碍物OB2，因此，能够预先理解障碍物OB2 的高度，相应地能够进一步预先优化行走路径。 [0096] 另外，障碍物信息获取部220基于出现在获取图像中的垂直线Pv的长 度，能够辨认位于机器人吸尘器1前方的峭壁。对于在机器人吸尘器1的前 方存在峭壁(例如，台阶)的情况，垂直线Pv的前端部能够达到峭壁下方， 并且如此照射到峭壁下方的部分不出现在获取图像中，因此，出现在获取图 像中的垂直线Pv的长度变短。由此，在垂直线Pv的长度如此变短的情况下， 障碍物信息获取部220能够辨认在机器人吸尘器1的前方存在峭壁，基于如 此理解的峭壁信息，行走控制部230能够控制行走驱动部300，以使得机器 人吸尘器1以沿不掉进峭壁的路径的方式行走。 [0097] 图11是本实用新型另一实施例的机器人吸尘器的立体图。图12是图11 中图示的障碍物感测单元的主视图A和侧视图B。图13是图示图12的障碍 物感测单元的照射范围和障碍物的探测范围的图。图14A、图14B、图14C、 图14D、图14E是图示被图12的障碍物感测单元的第一图案照射部照射的 图案的光的图。图15A、图15B、图15C、图15D、图15E是图示本实用新 型的实施例的机器人吸尘器中，照射到障碍物的图案的形态的例示图。 [0098] 参照图11至图12，障碍物感测单元100’包括第一图案照射部120、第 二图案照射部130及图像获取部140。图像获取部140获取主体10前方规定 区域的图像。第一图案照射部120将第一图案的光向下照射到上述区域内。 第二图案照射部130配置于第一图案照射部120的下侧，并将第二图案的光 向上照射到上述区域内。 [0099] 第一图案照射部120能够将第一图案的光P1(以下，称为第一图案光。) 朝主体10的前方下侧照射。由此，第一图案光P1能够入射到清扫区域的地 板上。第一图案光P1可形成为水平线的形态。另外，第一图案光P1能够以 水平线与垂直线相交的十字图案的形态构成(参照图1)。 [0100] 第一图案照射部120、第二图案照射部130及图像获取部140可垂直地 配置成一列。图像获取部140配置于第一图案照射部120和第二图案照射部 130的下部，但不必限于此，也可以配置于第一图案照射部和第二图案照射 部的上部。 [0101] 实施例中，第一图案照射部120位于上侧，朝前方向下方照射第一图案 光P1，从而感测位于第一图案照射部120比靠下侧的障碍物，第二图案照射 部130位于第一图案照射部120的下侧，从而能够朝前方向上方照射第二图 案的光P2(以下，称为第二图案光。)。由此，第二图案光P2能够入射到 壁面或者位于距清扫区域的地板至少比第二图案照射部130高的障碍物或障 碍物的一定部分。 [0102] 第二图案光P2可由与第一图案光P1不同的图案构成，优选被构成为包 括水平线。此处，水平线不必为连续的线段，也可以由虚线构成。 [0103] 与前述实施例同样地，第一图案照射部120的水平照射角θh(参照图2) 优选设定为130°～140°的范围，但不必限于此。另外，第二图案照射部130 也与第一图案照射部120同样地，可将水平照射角优选设定为130°～140°的 范围，根据实施例能够以与第一图案照射部120相同的水平照射角来照射图 案光P2。 [0104] 图像获取部140能够获取主体10前方的图像。尤其，通过图像获取部 140获取的图像(下面，也称为获取图像。)中出现图案光P1、P2，以下， 将出现在获取图像中的图案光P1、P2的像称为光图案，其实质上为入射到 实际空间中的图案光P1、P2在图像传感器结成的像，因此赋予如图案光P1、 P2那样的附图标记，从而将与第一图案光P1和第二图案光P2分别对应的 像称为第一光图案P1和第二光图案P2。 [0105] 参照图13，第一图案照射部120和第二图案照射部130能够对称地配置。 第一图案照射部120和第二图案照射部130相距距离h3，上下地配置，从而 第一图案照射部向下部照射第一图案光，第二图案照射部向上部照射第二图 案光，从而图案光相交。 [0106] 图像获取部140位于从第二图案照射部相距距离h2的下部，相对于上 下方向以视角θs拍摄主体10前方的图像。图像获取部140设置于相距地板 面距离h1的位置。图像获取部140考虑到构成机器人吸尘器1的主体10前 面部下端的缓冲器(未图示)或者用于行走或清扫的构造物的形态，优选设 置于不妨碍拍摄前方的位置处。 [0107] 第一图案照射部120或第二图案照射部130设置成构成各个图案照射部 120、130的透镜的光轴(Optical axis)所朝向的方向形成一定的照射角。 [0108] 第一图案照射部120以第一垂直照射角θr1将第一图案光P1照射到下 部，第二图案照射部130以第二垂直照射角θr2将第二图案光P2照射到上部。 此时，基本上使第一垂直照射角与第二垂直照射角不同，但也可根据情况相 同地设定。第一垂直照射角和第二垂直照射角优选设定为50°～75°范围，但 不必限于此。例如，第一垂直照射角可设定为60～70度，第二垂直照射角可 设定为50～55度。可根据机器人吸尘器1的下部缓冲器的结构或下部物体感 测距离以及要感测的上部的高度来进行变更。 [0109] 从第一图案照射部120和/或第二图案照射部130照射的图案光入射到障 碍物时，根据障碍物相距第一图案照射部120的位置，获取图像中的光图案 P1、P2的位置变得不同。例如，第一图案光P1和第二图案光P2入射到规 定的障碍物时，障碍物越靠近机器人吸尘器 1，在获取图像中，第一光图案 P1越出现在高位，相反第二光图案P2越出现在低位。即，将构成图像获取 部140所生成的图像的行(由横向排列的像素构成的线)所对应的距障碍物 的距离数据预先存储，若从规定的行检测到从通过图像获取部140获取的图 像检测到的光图案P1、P2，则能够从与该行对应的距障碍物的距离数据推断 出障碍物的位置。 [0110] 图像获取部140排列成透镜的光轴朝向水平的方向，图13中表示的θs 表示图像获取部140的视角，设定为100°以上的值，优选为100°～110°，但 不必限于此。 [0111] 另外，从清扫区域的地板至图像获取部140的距离可设定为大约 60mm～70mm之间，在此情况下，在图像获取部140获取的图像中，清扫区 域的地板出现在距图像获取部D1以后处，D2是出现在获取图像中的地板中 表示第一光图案P1的位置。此时，在D2存在障碍物的情况下，通过图像获 取部140能够获取第一图案光P1入射到障碍物的图像。在障碍物比D2接近 机器人吸尘器1的情况下，与入射的第一图案光P1对应，第一光图案显示 在比基准位置ref1靠上侧处。 [0112] 参照图7，基准位置ref1是用于判断是否为正常状态、即机器人吸尘器 的前方不存在障碍物且放置机器人吸尘器的地板面为平坦的状态的基准。基 准位置ref1是主体10位于平坦的地板时表示第一光图案P1的位置。在D2 被照射第一光图案P1时，能够称为图像获取部140处于能够拍摄第一光图 案P1的位置。 [0113] 此处，主体10至D1的距离优选为100mm～150mm，主体10至D2的距 离优选为180mm～280mm，但不必限于此。另外，D3表示从主体的前面部中 最凸出的部分至第二图案光所入射的位置的距离，主体在移动中感测障碍 物，因此为不碰撞障碍物并能够感测前方(上部)的障碍物的最小距离。D3 能够设定为大约23mm～30mm。 [0114] 另外，在主体10行走中，出现在获取图像的第一光图案P1从正常状态 消失的情况或仅显示第一光图案的一部分的情况下，障碍物信息获取部220 判断为机器人吸尘器1的周围存在峭壁。 [0115] 在获取图像不显示第一光图案的情况下，障碍物信息获取部220能够辨 认位于机器人吸尘器1前方的峭壁。在机器人吸尘器1的前方存在峭壁(例 如，台阶)的情况下，第一图案光不入射到地板，因此第一光图案P1将从 获取图像消失。 [0116] 障碍物信息获取部220基于D2的长度，能够判断为在从主体10相隔 D2的前方存在峭壁。此时，在第一图案光P1为十字形状的情况下，根据水 平线消失、仅显示垂直线，能够判断峭壁。 [0117] 另外，在不显示第一光图案的一部分的情况下，障碍物信息获取部220 能够判断为在机器人吸尘器1的左侧或右侧存在峭壁。在不显示第一光图案 的右侧一部分的情况下，能够判断为在右侧存在峭壁。 [0118] 由此，障碍物信息获取部220基于已理解的峭壁信息，行走控制部230 能够控制行走驱动部300，以使得机器人吸尘器1沿不掉进峭壁的路径行走。 [0119] 另外，行走控制部230在前方存在峭壁的情况下，前进一定距离、例如 D2或D2以下，从而利用设置于主体下部的峭壁传感器，能够重新确认是否 为峭壁。机器人吸尘器1通过获取图像确认1次峭壁，并行走一定距离，通 过峭壁传感器能够确认2次峭壁。 [0120] 图案检测部210从自图像获取部140输入的获取图像检测出第一光图案 或第二光图案而引入到障碍物信息获取部220。 [0121] 障碍物信息获取部220对从获取图像检测的第一光图案或第二光图案进 行分析，将第一光图案的位置与设定的基准位置ref1进行比较，从而判断障 碍物。 [0122] 如图14A中所示，在第一光图案P1的水平线位于基准位置ref1的情况 下，判断为正常状态。此时，正常状态是地板不存在高低、均匀扁平的状态， 在前方不存在障碍物而能够继续行走的状态。 [0123] 在前方上部存在障碍物的情况下，第二光图案P2入射到障碍物，从而 出现在获取图像中，因此通常在正常状态下不出现第二光图案P2。 [0124] 如图14B中所示，第一光图案P1的水平线位于比基准位置ref1靠上部 的情况下，障碍物信息获取部220判断为在前方存在障碍物。 [0125] 行走控制部230如图所示，在通过障碍物信息获取部220感测到障碍物 时，控制行走驱动部300，以回避障碍物而行走。另外，障碍物信息获取部 220根据第一光图案P1及第二光图案的位置以及是否显示第二光图案，能够 判断感测到的障碍物的位置和大小。另外，障碍物信息获取部220在行走中 根据获取图像中显示的第一光图案和第二光图案的变化，能够判断障碍物的 位置和大小。 [0126] 行走控制部230基于从障碍物信息获取部220输入的障碍物的信息，对 障碍物判断能够进行行走还是回避而行走，从而控制行走驱动部300。例如， 在障碍物的高度低于一定高度以下的情况或者有可能进入障碍物与地板之 间的空间的情况下，行走控制部230判断为能够行走。 [0127] 如图14C中所示，第一光图案P1能够显示在比基准位置ref1低的位置。 在第一光图案P1出现在比基准位置低的位置的情况下，障碍物信息获取部 220判断为存在坡道。对于峭壁的情况，第一光图案P1消失，因此能够与峭 壁进行区分。 [0128] 如图14D中所示，在不显示第一光图案的情况下，障碍物信息获取部 220判断为在行走方向存在峭壁。 [0129] 另外，如图14E，在不显示第一光图案的一部分的情况下，障碍物信息 获取部220能够判断为在左侧或右侧存在峭壁。在此情况下，障碍物信息获 取部220判断为在主体10的左侧存在峭壁。 [0130] 另外，在第一光图案P1为十字形状的情况下，能够将水平线的位置和 垂直线的长度全部考虑在内来判断障碍物。 [0131] 参照图15A、图15B、图15C、图15D、图15E，从障碍物感测单元100’ 照射的图案光入射到障碍物，根据在拍摄的获取图像出现光图案，障碍物信 息获取部220能够判断障碍物的位置、大小、形态。 [0132] 如图15A中所示，在行走中前方存在壁面的情况下，第一图案光入射到 地板，第二图案光入射到壁面。由此，在获取图像中，第一光图案P1和第 二光图案P2显示成两个水平线。此时，在与壁面的距离大于D2的情况下， 第一光图案P1显示在基准位置ref1，但是根据显示第二光图案，障碍物信 息获取部220能够判断为存在障碍物。 [0133] 另外，主体10与壁面的距离以小于D2接近的情况下，第一图案光入射 到非地板的壁面，因此在获取图像中，第一光图案显示在比基准位置ref1靠 上侧处，在其上侧显示出第二光图案。第二光图案越接近障碍物时，其位置 越显示于下侧，因此，与壁面与主体10的距离大于D2的情况相比，靠下侧 显示。但是，第二图案光显示在比基准位置和第一光图案靠上侧处。 [0134] 由此，障碍物信息获取部220能够通过第一光图案和第二光图案算出距 作为障碍物的壁面的距离。 [0135] 如图15B中所示，在床、抽提柜等障碍物存在于前方的情况下，第一图 案光P1和第二图案光P2以两个水平线分别入射到地板和障碍物。 [0136] 障碍物信息获取部220基于第一光图案和第二光图案来判断障碍物。基 于第二光图案的位置以及接近障碍物时出现的第二光图案的变化而能够判 断障碍物的高度。由此，行走控制部230判断是否能够进入障碍物的下部空 间来控制行走驱动部300。 [0137] 例如，清扫区域内存在如床那样在与地板之间形成规定空间的障碍物的 情况下，能够辨认空间，优选地能够通过理解空间的高度来判断是通过障碍 物还是进行回避。在判断为空间的高度低于主体10的高度的情况下，行走 控制部230能够控制行走驱动部300，使得主体10回避障碍物而进行行走。 相反，在判断为空间的高速高于主体10的高度的情况下，行走控制部230 能够控制行走驱动部300，以使得主体10进入空间内或者通过空间。 [0138] 此时，在前述图15A中，第一光图案和第二光图案也以两个水平线显示， 但由于第一光图案与第二光图案之间的距离不同，因此障碍物信息获取部 220能够对其进行区分。另外，对于图15A的情况，越接近障碍物，第一光 图案的位置越显示在比基准位置靠上处，但如图15B，对于上部存在障碍物 的情况，即使接近一定距离，第一光图案P1也显示在基准位置ref1、第二 光图案P2的位置也发生改变，因此障碍物信息获取部220能够区分障碍物 的种类。 [0139] 如图15C，对于床或抽提柜犄角的情况，随着第一图案光P1以水平线 照射到地板、第二图案光P2被照射到障碍物的犄角，其一部分显示为水平 线，剩余部分以斜线入射到障碍物而显示。第二光图案越远离主体10越升 高，对于障碍物侧面的情况，形成比照射到前面的水平线更朝上侧折断的斜 线。 [0140] 如图15D中所示，在主体10接近壁面犄角一定距离以上的情况下，第 一图案光P1的一部分以水平线显示在比基准位置靠上侧处，一部分照射在 犄角的侧面而显示为朝下部折断的斜线，对于地板面，在基准位置显示为水 平线。 [0141] 另外，第二图案光如前述的图15C，一部分显示为水平线，被照射到角 落侧面的一部分以朝上部折断的斜线而显示。 [0142] 另外，如图15E，对于从壁面凸出的障碍物，第一光图案在基准位置ref1 显示为水平线，第二光图案P2在凸出面，一部分显示为水平线，一部分照 射到凸出面的侧面，从而显示为朝上部折断的斜线，剩余的一部分被照射到 壁面而显示为水平线。 [0143] 由此，障碍物信息获取部220基于第一图案光和第二图案光的位置及形 态来判断障碍物的位置、形态、大小高度。 |
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