技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種掃地機(jī)器人，尤其涉及一種無塵室智能掃地機(jī)器人。

背景技術(shù)

無塵室是指將一定空間范圍內(nèi)之空氣中的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等之污染物排除，并將室內(nèi)之溫度、濕度、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動(dòng)及照明、靜電控制在需求范圍內(nèi)，而所給予特別設(shè)計(jì)之房間。亦即是不論外在之空氣條件如何變化，其室內(nèi)均能俱有維持原先所設(shè)定要求之潔凈度、溫度、濕度及壓力等特性。

現(xiàn)在工業(yè)設(shè)施要求越來越高，甚至于要達(dá)到無塵狀態(tài)，人工日常清潔很有可能造成二次污染的風(fēng)險(xiǎn)，而現(xiàn)有很多一般的潔凈設(shè)施已經(jīng)無法滿足這樣的需求。

傳統(tǒng)的掃地機(jī)器人通常用于家用，設(shè)計(jì)制作對(duì)材料的基本沒有要求，且清掃模式單一，不能根據(jù)不同的外部環(huán)境從而切換不同的清掃模式，從而增多了清掃次數(shù)，浪費(fèi)了能源的同時(shí)對(duì)無塵室造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于所述，本發(fā)明的目的在于提供一種無塵室智能掃地機(jī)器人，包括無塵室智能掃地機(jī)器人本體及掃地機(jī)器人控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、和計(jì)算機(jī)，采集模塊采集到初始數(shù)據(jù)后傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)推導(dǎo)下一狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所述無塵室智能掃地機(jī)器人的速度和位置為：x k＝[p,v] T，由數(shù)學(xué)模型，無塵室智能掃地機(jī)器人任意時(shí)刻k的狀態(tài)估計(jì)值可以由上一時(shí)刻k-1推導(dǎo)出來： F為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，即為無塵室智能掃地機(jī)器人某時(shí)刻的狀態(tài)矩陣， 為先驗(yàn)估計(jì)，x K-1為上一時(shí)刻的后驗(yàn)估計(jì)，即先驗(yàn)估計(jì)是還沒有結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)的純模型估計(jì)值，后驗(yàn)估計(jì)是模型數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)反饋融合后的也就是作用到無塵室智能掃地機(jī)器人的精確數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的時(shí)候，變量之間的關(guān)系協(xié)方差也會(huì)隨著變化， 協(xié)方差用來描述兩個(gè)在變化時(shí)的聯(lián)系情況，變化趨勢(shì)相同則協(xié)方差為正，變化趨勢(shì)相反，協(xié)方差為負(fù)， 來源于if:cov(x)＝Σ,then:cov(Ax)＝AΣA T，無塵室智能掃地機(jī)器人任意時(shí)刻的狀態(tài)不可能只受上個(gè)時(shí)刻影響，還有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)能，無塵室智能掃地機(jī)器人會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，那么狀態(tài)還要加上一個(gè)外部作用力： 還有一些不確定因素會(huì)影響狀態(tài)的變化，比如地面的不平整，無塵室智能掃地機(jī)器人會(huì)上下抖動(dòng)，狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，這就是白噪聲影響，這一部分影響加到協(xié)方差中去： 所以設(shè)計(jì)中加了對(duì)地感應(yīng)器，及時(shí)的做出數(shù)據(jù)的反饋。以上公式和各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)融合起來，無塵室智能掃地機(jī)器人通過矩陣H k變化狀態(tài)，則有： 從而能夠根據(jù)這個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預(yù)測下一狀態(tài)，計(jì)算機(jī)將預(yù)測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是機(jī)器人的處理芯片，所述處理芯片根據(jù)傳感器的反饋數(shù)據(jù)消除各種噪聲，可精確的控制無塵室智能掃地機(jī)器人移動(dòng)的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機(jī)器人所處的各個(gè)狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控?zé)o塵室中各個(gè)區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強(qiáng)掃、強(qiáng)拖、強(qiáng)吸等。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

優(yōu)選地，所述機(jī)器人本體機(jī)體內(nèi)部設(shè)有處理芯片、邊刷電機(jī)、地刷電機(jī)、吸塵器電機(jī)、行走電機(jī)、超聲波模塊、WIFI模塊、環(huán)境檢測模塊；所述處理芯片配置為對(duì)智能掃地機(jī)器人進(jìn)行精確控制；所述邊刷電機(jī)配置為一種帶有清潔刷的電機(jī)；所述吸塵器電機(jī)配置為可以利用調(diào)壓來調(diào)速的吸塵裝置；所述行走電機(jī)配置為通過控制脈沖寬度調(diào)制的占比來實(shí)現(xiàn)加速或減速的行走電機(jī)；所述 WIFI模塊配置為用于將用戶的物理設(shè)備連接到WIFI無線網(wǎng)絡(luò)；所述超聲波模塊配置為用于檢測障礙物距離和角度；所述環(huán)境監(jiān)測模塊配置為對(duì)各個(gè)區(qū)域不同時(shí)間的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，所述電源模塊配置為為設(shè)備提供電力。

優(yōu)選地，所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體下部設(shè)有控制前進(jìn)方向的主輪和帶動(dòng)設(shè)備進(jìn)動(dòng)的邊輪。

優(yōu)選地，所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體下部設(shè)有地刷輪和吸塵口，所述吸塵口與吸塵器連接，所述吸塵口前部兩側(cè)設(shè)有邊刷。

優(yōu)選地，所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體下部后側(cè)設(shè)有抹布。

優(yōu)選地，所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體下部設(shè)有多個(gè)對(duì)地感應(yīng)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提供無塵室掃地機(jī)器人能夠根據(jù)這個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預(yù)測下一狀態(tài)，計(jì)算機(jī)將預(yù)測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是機(jī)器人的處理芯片，所述處理芯片根據(jù)傳感器的反饋數(shù)據(jù)消除各種噪聲，可精確的控制無塵室智能掃地機(jī)器人移動(dòng)的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機(jī)器人所處的各個(gè)狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控?zé)o塵室中各個(gè)區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強(qiáng)掃、強(qiáng)拖、強(qiáng)吸等，從而能夠精確有效的減少清潔無塵室的次數(shù)，避免二次擴(kuò)散灰塵、污染空氣，保證無塵室內(nèi)空氣處于標(biāo)準(zhǔn)水平。

附圖說明

圖1為負(fù)反饋流程圖。

圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)圖。

圖3為圖2的仰視圖。

圖4為圖2的側(cè)視圖。

圖5為圖2的俯視圖。

附圖標(biāo)記：1、無塵室智能掃地機(jī)器人本體；2、邊刷；3、主輪；4、邊輪； 5、地刷輪；6、吸塵口；7、顯示屏。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1-5所示，一種無塵室智能掃地機(jī)器人，包括無塵室智能掃地機(jī)器人本體1及掃地機(jī)器人控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、和計(jì)算機(jī)，采集模塊采集到初始數(shù)據(jù)后傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)推導(dǎo)下一狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所述無塵室智能掃地機(jī)器人的速度和位置為x k＝[p,v] T，由數(shù)學(xué)模型，無塵室智能掃地機(jī)器人任意時(shí)刻k的狀態(tài)估計(jì)值可以由上一時(shí)刻k-1推導(dǎo)出來： F為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，即為無塵室智能掃地機(jī)器人某時(shí)刻的狀態(tài)矩陣， 為先驗(yàn)估計(jì)，x K-1為上一時(shí)刻的后驗(yàn)估計(jì)，即先驗(yàn)估計(jì)是還沒有結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)的純模型估計(jì)值，后驗(yàn)估計(jì)是模型數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)反饋融合后的也就是作用到無塵室智能掃地機(jī)器人的精確數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的時(shí)候，變量之間的關(guān)系協(xié)方差也會(huì)隨著變化， 協(xié)方差用來描述兩個(gè)在變化時(shí)的聯(lián)系情況，變化趨勢(shì)相同則協(xié)方差為正，變化趨勢(shì)相反，協(xié)方差為負(fù)， 來源于if:cov(x)＝Σ,then:cov(Ax)＝AΣA T，無塵室智能掃地機(jī)器人任意時(shí)刻的狀態(tài)不可能只受上個(gè)時(shí)刻影響，還有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)能，無塵室智能掃地機(jī)器人會(huì)產(chǎn)生一個(gè)加速度，那么狀態(tài)還要加上一個(gè)外部作用力： 還有一些不確定因素會(huì)影響狀態(tài)的變化，比如地面的不平整，無塵室智能掃地機(jī)器人會(huì)上下抖動(dòng)，狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，這就是白噪聲影響，這一部分影響加到協(xié)方差中去： 所以設(shè)計(jì)中加了對(duì)地感應(yīng)器，及時(shí)的做出數(shù)據(jù)的反饋。以上公式和各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)融合起來，無塵室智能掃地機(jī)器人通過矩陣H k變化狀態(tài)，則有： 從而能夠根據(jù)這個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預(yù)測下一狀態(tài)，計(jì)算機(jī)將預(yù)測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是機(jī)器人的處理芯片，所述處理芯片根據(jù)傳感器的反饋數(shù)據(jù)消除各種噪聲，可精確的控制無塵室智能掃地機(jī)器人移動(dòng)的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機(jī)器人所處的各個(gè)狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控?zé)o塵室中各個(gè)區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強(qiáng)掃、強(qiáng)拖、強(qiáng)吸等。

上述公式中的字母分別為：p是位置；v代表速度；F是狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，通常由機(jī)理關(guān)系得到，在 中 是先驗(yàn)估計(jì)， 是上一時(shí)刻的后驗(yàn)估計(jì)，分別表示k－1時(shí)刻和k時(shí)刻的后驗(yàn)狀態(tài)估計(jì)值，是濾波的結(jié)果之一，即更新后的結(jié)果，也叫最優(yōu)估計(jì)，估計(jì)的狀態(tài)根據(jù)理論不可能知道每時(shí)刻狀態(tài)的確切結(jié)果所以叫估計(jì)； 和 分別表示k-1時(shí)刻和k時(shí)刻的后驗(yàn)估計(jì)協(xié)方差，即 和 的協(xié)方差，表示狀態(tài)的不確定度，是濾波的結(jié)果之一；H是狀態(tài)變量到觀測量的轉(zhuǎn)換矩陣，表示將狀態(tài)和觀測連接起來的關(guān)系，卡爾曼濾波里為線性關(guān)系，它負(fù)責(zé)將m維的測量值轉(zhuǎn)換到n維，使之符合狀態(tài)變量的數(shù)學(xué)形式，是濾波的前提條件之一；B是將輸入轉(zhuǎn)換為狀態(tài)的矩陣； 是外部輸入測量值，所述測量值為觀測值；A表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，是對(duì)目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的一種猜想模型，例如在機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤中，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣常常用來對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)建模，其模型可能為勻速直線運(yùn)動(dòng)或者勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣不符合目標(biāo)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型時(shí)，濾波會(huì)很快發(fā)散。Q是過程激勵(lì)噪聲協(xié)方差，是系統(tǒng)過程的協(xié)方差。該參數(shù)被用來表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣與實(shí)際過程之間的誤差，是卡爾曼濾波器用于估計(jì)離散時(shí)間過程的狀態(tài)變量，也叫預(yù)測模型本身帶來的噪聲，狀態(tài)轉(zhuǎn)移協(xié)方差矩陣。 是正態(tài)分布平均值；Σ expected是正態(tài)分布方差。

所述機(jī)器人本體機(jī)體內(nèi)部設(shè)有處理芯片、邊刷電機(jī)、地刷電機(jī)、吸塵器電機(jī)、行走電機(jī)、超聲波模塊、WIFI模塊、環(huán)境檢測模塊；所述處理芯片配置為對(duì)智能掃地機(jī)器人進(jìn)行精確控制；所述邊刷電機(jī)配置為一種帶有清潔刷的電機(jī)；所述吸塵器電機(jī)配置為可以利用調(diào)壓來調(diào)速的吸塵裝置；所述行走電機(jī)配置為通過控制脈沖寬度調(diào)制的占比來實(shí)現(xiàn)加速或減速的行走電機(jī)；所述WIFI模塊配置為用于將用戶的物理設(shè)備連接到WIFI無線網(wǎng)絡(luò)；所述超聲波模塊配置為用于檢測障礙物距離和角度；所述環(huán)境監(jiān)測模塊配置為對(duì)各個(gè)區(qū)域不同時(shí)間的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，所述電源模塊配置為為設(shè)備提供電力。

所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體1上部設(shè)有顯示屏7。

所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體1下部設(shè)有控制前進(jìn)方向的主輪3和帶動(dòng)設(shè)備進(jìn)動(dòng)的邊輪4。

所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體1下部設(shè)有地刷輪5和吸塵口6，所述吸塵口6與吸塵器連接，所述吸塵口6前部兩側(cè)設(shè)有邊刷2。

所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體1下部后側(cè)設(shè)有抹布。

所述無塵室智能掃地機(jī)器人本體1下部設(shè)有多個(gè)對(duì)地感應(yīng)器。

本發(fā)明涉及新型無塵室智能掃地機(jī)器人機(jī)身整體采用適用于無塵室材料設(shè)計(jì)，掃地、拖地、吸塵一體，所述無塵室智能掃地機(jī)器人主要由一個(gè)上位機(jī)通過WiFi模塊控制每個(gè)樓層的無塵室智能掃地機(jī)器人，每臺(tái)無塵室智能掃地機(jī)器人都會(huì)將其行進(jìn)線路通過控制芯片輸入機(jī)體，然后由上位機(jī)控制無塵室智能掃地機(jī)器人的工作狀態(tài)；

待機(jī)狀態(tài)：無塵室智能掃地機(jī)器人開始工作前及工作結(jié)束后，都會(huì)處于固定位置待機(jī)，待機(jī)時(shí)通過無塵室智能掃地機(jī)器人本體1下部的充電觸點(diǎn)接通電源，對(duì)設(shè)備進(jìn)行充電；

工作狀態(tài)：無塵室智能掃地機(jī)器人工作是由行走電機(jī)提供動(dòng)力通過主輪3 和邊輪4帶動(dòng)機(jī)體移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中由對(duì)地感應(yīng)器判斷所處地面情況，通過邊刷2將被清潔物送至地刷輪5區(qū)域，通過吸塵口6吸入被清潔物，然后抹布對(duì)已清掃區(qū)域進(jìn)行抹拭，工作過程中超聲波模組可以規(guī)避路線上的障礙物，環(huán)境監(jiān)測模組對(duì)各個(gè)區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，所有無塵室智能掃地機(jī)器人的路徑規(guī)劃均由后臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)，若規(guī)劃路徑存在障礙物，先等一定時(shí)間，碰到移動(dòng)障礙物則路徑不變，固定障礙物則改變?cè)�有路徑，繞過障礙物進(jìn)行清潔，對(duì)設(shè)定路徑存在障礙物的次數(shù)和位置以數(shù)據(jù)形式反饋給后臺(tái)，后臺(tái)可跟據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)優(yōu)化無塵室智能掃地機(jī)器人的路徑。

本發(fā)明提供無塵室掃地機(jī)器人能夠根據(jù)這個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預(yù)測下一狀態(tài)，計(jì)算機(jī)將預(yù)測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是機(jī)器人的處理芯片，所述處理芯片根據(jù)傳感器的反饋數(shù)據(jù)消除各種噪聲，可精確的控制無塵室智能掃地機(jī)器人移動(dòng)的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機(jī)器人所處的各個(gè)狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控?zé)o塵室中各個(gè)區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強(qiáng)掃、強(qiáng)拖、強(qiáng)吸等，從而能夠精確有效的減少清潔無塵室的次數(shù)，避免二次擴(kuò)散灰塵、污染空氣，保證無塵室內(nèi)空氣處于標(biāo)準(zhǔn)水平。

本發(fā)明提供的適用于無塵室的智能掃地機(jī)器人，該設(shè)備包括但不限于掃地機(jī)器人，還包括其他智能無塵室清潔設(shè)備。

上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不能以所述來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，因所述，依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的修改、等同變化、改進(jìn)等，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。