[发明专利]清洁机器人脏物识别系统及清洁方法

说明书

技术领域

本发明属于清洁机器人领域，具体涉及一种清洁机器人脏物识别系统及清洁方法。

背景技术

在现有智能清洁机器人产品及相关技术中，大多数的智能清洁机器人不能自主感知待清洁区域的脏物量。只可以实现除障碍物以外地面的遍历清洁。结合实际情况，不同位置地面的干净程度差别很大，不考虑地面的实际干净程度而盲目利用相同方式清洁很可能造成资源的浪费或者特殊位置清洁不干净等问题。

针对上述情况，目前出现技术改进型的智能清洁机器人，其可通过安装在机器人前方的摄像头对待清洁区域进行整体拍照，再经过图像处理，判别待清洁区域中较脏的位置，清洁机器人直接到达较脏的位置进行清扫，较干净的位置不清扫。此方法可以在一定程度上提高清洁机器人的效率，但是存在以下不足：1.由于同一房间内地面的光照程度受天气及室内灯光的影响，相同时间不同位置光线分布不均，相同位置不同时间光线也会不同，直接通过整体拍照进行图像处理，没有考虑光照对图像灰度的影响；2.此方法采用实际清洁过程中灰尘传感器的示数进行校正，实际情况，地面上的脏物不仅包含灰尘等颗粒，还包括附着在地面上的附着物，单通过灰尘传感器的示数矫正不准确；3.该方法只根据灰尘量确定清洁方法，没有考虑附着物对地面干净程度的影响。

由于地面的脏物包括灰尘及附着物，有的地面灰尘较多但附着物较少，有的地面灰尘较少但附着物较多，因此仅通过地面灰尘量作为检测地面干净程度的标准不够准确全面，同时还要考虑光照及地面纹理对脏物识别的影响。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能识别地面灰尘量及附着物量的脏物识别系统，该系统可实时判断出地面的灰尘量及附着物量，并且排除外界光线及地面纹理的影响，从而更准确全面地判别地面的综合干净程度。

本发明的目的还在于提供一种智能清洁机器人清洁方法，包括吸尘及擦地。所述智能清洁机器人采用上述判断方法实时监控地面的干净程度，并根据其判断结果，调节清洁力度及清洁时间，从而在保证清洁质量的前提下，对地面实现高效地清洁。

本发明提供的地面脏物识别系统，即机器人的检测单元，包括灰尘识别装置和附着物识别装置。其中：

所述灰尘识别装置是一个灰尘传感器，位于清洁机器人灰尘通道的两侧，包括一对光信号元件，即一个光发射元件和一个光接收元件；光发射元件用来发射红外线，光接收元件用来感应红外线。灰尘传感器接收到的实际信号经模拟/数字转换，再将经过交流变化量放大，得到单位时间内吸入的灰尘量。

所述附着物识别装置包括图像采集模块和图像处理模块。所述图像采集模块用于采集清洁机器人待工作表面的图像信息，由于待工作表面被机器人覆盖，光线很弱，需要自带光源提供光线。图像采集模块包括光源及摄像头，所述光源可以采用LED面光源，均匀分布在所测范围对应的机器人底部上，以确保所测范围地面得到均匀的光线，使各点的特征都能映入摄像机；所述摄像头可以采用广角CCD摄像头，设置于机器人底部中心位置，在镜头离地面较近的情况下仍能够保证较大的可视范围。所述图像处理模块用于处理图像采集模块采集到的图像信息，包括：图像差分单元、计算单元和比较单元。首先图像差分单元将此次擦地前后采集到的两幅图像差分处理，得到的差分图像为擦拭掉附着物的近似图像，然后交给计算单元取差分矩阵的绝对值，再求其平均值，最后传到比较单元，比较平均值与预先设定阈值的大小，以确定清洁区域是否需要再次清洁。

本发明提供的清洁机器人的清洁方法，包括吸尘及擦地。对于地板及地板砖，先进行吸尘，吸尘结束后再擦地；对于短毛地毯（长毛地毯不适用清洁机器人）只进行吸尘。而吸尘的强度及时间由地面的实际灰尘量决定，吸尘过程中实时检测灰尘传感器，如果在一段时间内持续小于某一阈值说明地面的灰尘已经清洁干净，进入擦地环节，否则继续吸尘。擦地的次数由地面的实际附着物量决定，每次擦地的时间可以人为设定。在每次擦地前后，采集清洁表面的图像，再对图像进行差分处理，得到擦拭掉附着物的近似图像，如果近似图像的像素平均值小于某一阈值说明地面的附着物已经清洁干净或地面上的附着物为不可擦拭附着物，清洁下一区域，否则继续擦地一次，每处地面的擦地时间=擦地次数×擦地间隔。

前述的附着物识别装置中的图像处理模块为所述控制单元的一个组成部分。

本发明的有益效果在于：通过实时检测待清洁地面的灰尘量确定吸尘时间及功率，实时检测附着物量确定擦地的次数，以保证每处地面的清洁。

附图说明

图1：脏物识别系统组成框图。

图2：灰尘识别装置组成框图。

图3：附着物识别装置组成框图。