技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種掃地機器人，尤其涉及一種無塵室智能掃地機器人。

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、噪音振動及照明、靜電控制在需求范圍內(nèi)，而所給予特別設(shè)計之房間。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，甚至于要達到無塵狀態(tài)，人工日常清潔很有可能造成二次污染的風險，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)的掃地機器人通常用于家用，設(shè)計制作對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)，浪費了能源的同時對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器人，包括無塵室智能掃地機器人本體及掃地機器人控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、和計算機，采集模塊采集到初始數(shù)據(jù)后傳輸給計算機，計算機推導下一狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所述無塵室智能掃地機器人的速度和位置為：x k＝[p,v] T，由數(shù)學模型，無塵室智能掃地機器人任意時刻k的狀態(tài)估計值可以由上一時刻k-1推導出來： F為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，即為無塵室智能掃地機器人某時刻的狀態(tài)矩陣， 為先驗估計，x K-1為上一時刻的后驗估計，即先驗估計是還沒有結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)的純模型估計值，后驗估計是模型數(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器人的精確數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的時候，變量之間的關(guān)系協(xié)方差也會隨著變化， 協(xié)方差用來描述兩個在變化時的聯(lián)系情況，變化趨勢相同則協(xié)方差為正，變化趨勢相反，協(xié)方差為負， 來源于if:cov(x)＝Σ,then:cov(Ax)＝AΣA T，無塵室智能掃地機器人任意時刻的狀態(tài)不可能只受上個時刻影響，還有電機驅(qū)動的動能，無塵室智能掃地機器人會產(chǎn)生一個加速度，那么狀態(tài)還要加上一個外部作用力： 還有一些不確定因素會影響狀態(tài)的變化，比如地面的不平整，無塵室智能掃地機器人會上下抖動，狀態(tài)會發(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)計中加了對地感應(yīng)器，及時的做出數(shù)據(jù)的反饋。以上公式和各個傳感器數(shù)據(jù)融合起來，無塵室智能掃地機器人通過矩陣H k變化狀態(tài)，則有： 從而能夠根據(jù)這個時刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預測下一狀態(tài)，計算機將預測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)就是機器人的處理芯片，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器人移動的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機器人所處的各個狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控無塵室中各個區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強掃、強拖、強吸等。

作為上述方案的進一步改進：

優(yōu)選地，所述機器人本體機體內(nèi)部設(shè)有處理芯片、邊刷電機、地刷電機、吸塵器電機、行走電機、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智能掃地機器人進行精確控制；所述邊刷電機配置為一種帶有清潔刷的電機；所述吸塵器電機配置為可以利用調(diào)壓來調(diào)速的吸塵裝置；所述行走電機配置為通過控制脈沖寬度調(diào)制的占比來實現(xiàn)加速或減速的行走電機；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)測模塊配置為對各個區(qū)域不同時間的環(huán)境狀態(tài)進行實時反饋，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器人本體下部設(shè)有控制前進方向的主輪和帶動設(shè)備進動的邊輪。

優(yōu)選地，所述無塵室智能掃地機器人本體下部設(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器人本體下部設(shè)有多個對地感應(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器人能夠根據(jù)這個時刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預測下一狀態(tài)，計算機將預測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)就是機器人的處理芯片，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器人移動的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機器人所處的各個狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控無塵室中各個區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強掃、強拖、強吸等，從而能夠精確有效的減少清潔無塵室的次數(shù)，避免二次擴散灰塵、污染空氣，保證無塵室內(nèi)空氣處于標準水平。

附圖說明

圖1為負反饋流程圖。

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。

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

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1-5所示，一種無塵室智能掃地機器人，包括無塵室智能掃地機器人本體1及掃地機器人控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、執(zhí)行機構(gòu)、轉(zhuǎn)換器、和計算機，采集模塊采集到初始數(shù)據(jù)后傳輸給計算機，計算機推導下一狀態(tài)的數(shù)據(jù)，所述無塵室智能掃地機器人的速度和位置為x k＝[p,v] T，由數(shù)學模型，無塵室智能掃地機器人任意時刻k的狀態(tài)估計值可以由上一時刻k-1推導出來： F為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，即為無塵室智能掃地機器人某時刻的狀態(tài)矩陣， 為先驗估計，x K-1為上一時刻的后驗估計，即先驗估計是還沒有結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)的純模型估計值，后驗估計是模型數(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器人的精確數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的時候，變量之間的關(guān)系協(xié)方差也會隨著變化， 協(xié)方差用來描述兩個在變化時的聯(lián)系情況，變化趨勢相同則協(xié)方差為正，變化趨勢相反，協(xié)方差為負， 來源于if:cov(x)＝Σ,then:cov(Ax)＝AΣA T，無塵室智能掃地機器人任意時刻的狀態(tài)不可能只受上個時刻影響，還有電機驅(qū)動的動能，無塵室智能掃地機器人會產(chǎn)生一個加速度，那么狀態(tài)還要加上一個外部作用力： 還有一些不確定因素會影響狀態(tài)的變化，比如地面的不平整，無塵室智能掃地機器人會上下抖動，狀態(tài)會發(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)計中加了對地感應(yīng)器，及時的做出數(shù)據(jù)的反饋。以上公式和各個傳感器數(shù)據(jù)融合起來，無塵室智能掃地機器人通過矩陣H k變化狀態(tài)，則有： 從而能夠根據(jù)這個時刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預測下一狀態(tài)，計算機將預測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)就是機器人的處理芯片，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器人移動的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機器人所處的各個狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控無塵室中各個區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強掃、強拖、強吸等。

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，通常由機理關(guān)系得到，在 中 是先驗估計， 是上一時刻的后驗估計，分別表示k－1時刻和k時刻的后驗狀態(tài)估計值，是濾波的結(jié)果之一，即更新后的結(jié)果，也叫最優(yōu)估計，估計的狀態(tài)根據(jù)理論不可能知道每時刻狀態(tài)的確切結(jié)果所以叫估計； 和 分別表示k-1時刻和k時刻的后驗估計協(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，它負責將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，是對目標狀態(tài)轉(zhuǎn)換的一種猜想模型，例如在機動目標跟蹤中，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣常常用來對目標的運動建模，其模型可能為勻速直線運動或者勻加速運動，當狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣不符合目標的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型時，濾波會很快發(fā)散。Q是過程激勵噪聲協(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)換矩陣與實際過程之間的誤差，是卡爾曼濾波器用于估計離散時間過程的狀態(tài)變量，也叫預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。

所述機器人本體機體內(nèi)部設(shè)有處理芯片、邊刷電機、地刷電機、吸塵器電機、行走電機、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智能掃地機器人進行精確控制；所述邊刷電機配置為一種帶有清潔刷的電機；所述吸塵器電機配置為可以利用調(diào)壓來調(diào)速的吸塵裝置；所述行走電機配置為通過控制脈沖寬度調(diào)制的占比來實現(xiàn)加速或減速的行走電機；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)測模塊配置為對各個區(qū)域不同時間的環(huán)境狀態(tài)進行實時反饋，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器人本體1上部設(shè)有顯示屏7。

所述無塵室智能掃地機器人本體1下部設(shè)有控制前進方向的主輪3和帶動設(shè)備進動的邊輪4。

所述無塵室智能掃地機器人本體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器人本體1下部設(shè)有多個對地感應(yīng)器。

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

待機狀態(tài)：無塵室智能掃地機器人開始工作前及工作結(jié)束后，都會處于固定位置待機，待機時通過無塵室智能掃地機器人本體1下部的充電觸點接通電源，對設(shè)備進行充電；

工作狀態(tài)：無塵室智能掃地機器人工作是由行走電機提供動力通過主輪3 和邊輪4帶動機體移動，運動過程中由對地感應(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，然后抹布對已清掃區(qū)域進行抹拭，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)測模組對各個區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)進行實時反饋，所有無塵室智能掃地機器人的路徑規(guī)劃均由后臺發(fā)送數(shù)據(jù)，若規(guī)劃路徑存在障礙物，先等一定時間，碰到移動障礙物則路徑不變，固定障礙物則改變原有路徑，繞過障礙物進行清潔，對設(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，后臺可跟據(jù)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)優(yōu)化無塵室智能掃地機器人的路徑。

本發(fā)明提供無塵室掃地機器人能夠根據(jù)這個時刻的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再配合速度、位置等條件，提前預測下一狀態(tài)，計算機將預測的狀態(tài)通過轉(zhuǎn)換器發(fā)送到執(zhí)行機構(gòu)，所述執(zhí)行機構(gòu)就是機器人的處理芯片，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器人移動的脈沖數(shù)，從而精確的定位無塵室智能掃地機器人所處的各個狀態(tài)，再配合環(huán)境監(jiān)測模組，精確的監(jiān)控無塵室中各個區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)，從而切換相應(yīng)區(qū)域的清掃模式，如強掃、強拖、強吸等，從而能夠精確有效的減少清潔無塵室的次數(shù)，避免二次擴散灰塵、污染空氣，保證無塵室內(nèi)空氣處于標準水平。

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

上述的實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，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)明申請專利范圍所作的修改、等同變化、改進等，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。