移动式清洁设备及其碰撞监控方法

技术领域

本发明涉及清洁领域，特别地涉及一种移动式清洁设备及其碰撞监控方法。

背景技术

以扫地车或洗地车为例的移动式清洁设备，在向着更智能、更安全发展的过程中，面临的一个问题是如何避免撞击。

一个方法是清洁设备在行进过程中作主动的路径优化，例如利用摄像头等非接触式的传感器探测障碍物的位置。但是在清洁设备移动过程中，这类非接触式的传感器可能存在目标探测的盲区，因此另一个方法是利用接触式的传感器，在接触到障碍物时发出信号，使清洁设备停止继续朝向障碍物的移动。

然而，由于障碍物可能来自各个方向，即使接触式的传感器也很难覆盖所有需要探测的方位，因此仍然可能存在障碍物识别的盲区。

发明内容

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种安全性能更高的移动式清洁设备及其碰撞监控方法。

根据本申请的第一方面，提供一种移动式清洁设备，包括碰撞感应模块，其中，

所述碰撞感应模块设置在所述清洁设备的至少部分表面，所述碰撞感应模块包括柔性的压敏片材，所述压敏片材能够探测到作用于其上的压力。

在至少一个实施方式中，所述碰撞感应模块还包括塑胶层，所述塑胶层至少覆盖所述压敏片材的一个表面。

在至少一个实施方式中，所述塑胶层覆盖所述压敏片材的两个表面，以完全包裹所述压敏片材的压力感应区域。

在至少一个实施方式中，所述碰撞感应模块还包括外壳，所述压敏片材镶嵌于所述外壳内。

在至少一个实施方式中，所述外壳为所述移动式清洁设备的壳体的一部分。

在至少一个实施方式中，所述外壳能与所述移动式清洁设备的壳体可拆卸地连接。

在至少一个实施方式中，所述外壳的表面至少部分地形成曲面。

在至少一个实施方式中，所述碰撞感应模块有多个，来自多个所述碰撞感应模块的多个压敏片材彼此电连接。

在至少一个实施方式中，所述碰撞感应模块覆盖所述移动式清洁设备的所有行进方向。

在至少一个实施方式中，所述碰撞感应模块能够探测下述行为中的至少一者：

所述移动式清洁设备发生撞击，所述移动式清洁设备发生倾倒，所移动式清洁设备被实施破坏，和所述移动式清洁设备被执行偷盗。

根据本申请的第二方面，提供一种移动式清洁设备的碰撞监控方法，其中，所述移动式清洁设备为根据本申请的移动式清洁设备，所述方法包括：

采集压力信号，所述压力信号来自于所述移动式清洁设备的所述碰撞感应模块；

信号比较，判断所述压力信号是否超过阈值；

在所述压力信号超过所述阈值的情况下，输出报警信号；以及

在所述压力信号不超过所述阈值的情况下，进行数据过滤。

根据本申请的第三方面，提供一种移动式清洁设备的碰撞监控方法，其特征在于，所述移动式清洁设备为根据本申请的移动式清洁设备，所述方法包括：

采集压力信号，所述压力信号来自于所述移动式清洁设备的所述碰撞感应模块；以及

信号比较，判断所述压力信号落入第一压力区间、第二压力区间和第三压力区间中的哪一者；

在所述压力信号落入所述第一压力区间的情况下，进行数据过滤；

在所述压力信号落入所述第二压力区间的情况下，输出一级报警信号；

在所述压力信号落入所述第三压力区间的情况下，输出二级报警信号。

在至少一个实施方式中，所述“在所述压力信号落入所述第二压力区间的情况下，输出一级报警信号”包括：

输出一级报警信号；和

进行数据过滤。

在至少一个实施方式中，所述“在所述压力信号落入所述第三压力区间的情况下，输出二级报警信号”包括：

输出二级报警信号；和

判断所述二级报警信号是否解除，在所述二级报警信号被解除的情况下，进行数据过滤。

根据本发明的移动式清洁设备对碰撞监测的可靠性高。根据本申请的碰撞监控方法响应及时。

附图说明

图1是根据本申请的一个实施方式的移动式清洁设备的示意图。

图2是根据本申请的一个实施方式的移动式清洁设备的碰撞感应模块的横截面的示意图。

图3是根据本申请的一个实施方式的移动式清洁设备的碰撞感应模块的压敏片材的示意图。

图4和图5是根据本申请的一个实施方式的移动式清洁设备的碰撞感应模块的示意图。

图6是根据本申请的一个实施方式的碰撞感应模块与控制单元的连接示意图。

图7是根据本申请的一个实施方式的移动式清洁设备对碰撞的监控方法的示意图。

图8是根据本申请的另一实施方式的移动式清洁设备对碰撞的监控方法的示意图。

附图标记说明：

S移动式清洁设备；M碰撞感应模块；10压敏片材；11塑胶层；12外壳；13连接件；14导线；H壳体。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

接下来，以自动行驶的扫地机为例，介绍根据本申请的移动式清洁设备。

参照图1，在本实施方式中，依照该移动式清洁设备(也简称清洁设备)S的使用惯例，定义其常规的行进方向为前方F，并以此定义后方B、左侧L和右侧R。应当理解，虽然清洁设备S在大部分工作状态下朝前方F行驶，但这不是必须的，即其也可以根据需要朝其它方向行驶。

清洁设备S具有壳体H，壳体H上安装有碰撞感应模块M。在本实施方式中，碰撞感应模块M安装在壳体H的前侧的靠近下部的区域。

值得说明的是，根据需要，在其它可能的实施方式中，碰撞感应模块M还可以安装在壳体H的其它区域。例如，碰撞感应模块M可以设置在壳体H的中部或上部；又例如，碰撞感应模块M可以设置在壳体H的后侧或左侧或右侧；甚至，碰撞感应模块M可以以接近或等于360°环绕壳体H的形式设置于壳体H；又甚至，碰撞感应模块M可以以大致完全覆盖壳体H的形式设置于壳体H。

碰撞感应模块M的表面不限于是平面，其也可以是曲面，以适应壳体H的表面形状。

参照图2，介绍碰撞感应模块M的具体结构。在本实施方式中，碰撞感应模块M包括压敏片材10、塑胶层11和外壳12。

同时参照图3，压敏片材10也被称为压敏薄膜，它是具有柔性的片状材料。压敏片材10集成有能对压力进行探测的传感器元件，例如压电式传感器元件或压阻式传感器元件。压敏片材10包括用于传输信号的导线14。这样的压敏薄膜属于现有技术，本申请对此不作赘述。

为了实现较大范围的压力监测，压敏片材10具有较大的长度和宽度，例如，对于完全展开成平面状的压敏片材10，其在平面内任一方向上的尺寸不小于5厘米，或是其在平面内任一方向上的尺寸不小于10厘米。

回到图2，本实施方式的压敏片材10的两个表面均覆盖有塑胶层11。塑胶层11的制作材料例如包括：硅胶、氟橡胶、丁晴橡胶、聚氨酯橡胶中的一者或多者。两侧的塑胶层11对压敏片材10形成包裹，使得压敏片材10能更方便地集成到塑胶制的外壳12中。

例如，可以通过模内注塑的方式，将包裹有塑胶层11的压敏片材10与外壳12注塑成一体结构。

值得说明的是，在其它可能的实施方式中，压敏片材10也可以只有一面覆盖有塑胶层11，或者，压敏片材10不包覆塑胶层11而通过其它方式与外壳12连接在一起。

为了实现压敏片材10对大面积的外壳12的覆盖，可以将多个小面积的压敏片材10铺开，并使它们通过串联或并联的方式电连接到一起，从而形成一个具有较大表面积的碰撞感应模块M。

当然，也可以选择让每个外壳12具有较小的面积，而让多个外壳12铺开，以覆盖大面积的壳体H，并使多个外壳12的压敏片材10串联或并联地电连接在一起。通过这种方式形成多个电连接的碰撞感应模块M。这种方式使得碰撞感应模块M的制造、安装和维护更方便。例如，当某一区域的碰撞感应模块M发生故障或损坏时，只需要对该区域的一个或若干个碰撞感应模块M进行更换，耗材的成本很小，不会影响清洁设备S的整个壳体H。

为方便多个碰撞感应模块M的电连接，可以设置一个或多个电连接接口，用于连接碰撞感应模块M的导线14。

图4和图5示出了碰撞感应模块M的一种方便与壳体H安装的结构。碰撞感应模块M的朝向壳体H的一侧形成有多个连接件13。在本实施方式中，连接件13呈柱状，且其端部形成为大致圆锥状或者说蘑菇状。连接件13的端部具有弹性。对应地，壳体H的相应区域可以形成有多个孔(图中未示出)，连接件13的端部穿过位于壳体H的孔，从而将碰撞感应模块M安装到壳体H。弹性的连接件13使得碰撞感应模块M相对于壳体H的拆装快捷方便。

应当理解，碰撞感应模块M与壳体H还可以以其它结构连接在一起。

在其它可能的实施方式中，碰撞感应模块M的外壳12可以是壳体H的一部分，或者说碰撞感应模块M集成在壳体H内。即，在这种实施方式中，外壳12和壳体H并不严格区分，它们是一体的。

接下来，结合图6和图7介绍碰撞感应模块M的工作方式。

碰撞感应模块M与控制单元U电连接。控制单元U包括采样单元、信号处理单元和报警单元。

采样单元用于获取碰撞感应模块所采集的压力信号。

信号处理单元用于将采样单元获取的压力信号进行数字化处理，并将处理后的信号与设定的阈值进行比较。若信号不超过阈值，则认为清洁设备S未发生碰撞，或者说未发生显著的碰撞，不需要对清洁设备S的正常移动进行干预；若信号大于阈值，则认为清洁设备S发生碰撞，需要对其进行制动和/或检查。

报警单元用于在信号处理单元判断发生碰撞的情况下，输出报警信号。报警信号可以是声、光、电信号中的一者或多者。例如，对于电信号，其可以作为清洁设备S的行走驱动电机的控制信号或是制动系统的输入信号，使得行走中的清洁设备紧急制动。

结合图7说明根据本实施方式的清洁设备S对碰撞的监控方法。

步骤S1，采集压力信号。在清洁设备S行进过程中，碰撞感应模块M持续探测作用于其上的压力，由采样单元采集压力信号。

步骤S2，信号处理。信号处理单元将采样单元获取的压力信号进行数字化处理，得到经处理的压力信号。

步骤S3，信号比较。将压力信号与预设的阈值进行比较，以判断压力信号是否超过阈值。

在压力信号超过阈值的情况下，执行步骤S4，输出报警信号。报警信号例如为声、光、电信号中的一者或多者。

在压力信号不超过阈值的情况下，执行步骤S5，数据过滤，准备返回步骤S1进行重新一轮的实时检测。

可选地，结合图8介绍清洁设备S对碰撞的另一种监控方法。

使用这种方法的信号处理单元可以对压力信号进行分级，例如将压力信号归入从小达到依次排列的第一压力区间、第二压力区间和第三压力区间。其中，第一压力区间的上限为第一阈值，第二压力区间大于第一阈值而小于或等于第二阈值，第三压力区间大于第二阈值。

当压力信号落入第一压力区间时，报警单元不进行报警操作。

当压力信号落入第二压力区间时，报警单元执行一级报警，例如，清洁设备S制动。一级报警例如可以被自动解除，即，当压力信号减小至落入第一压力区间时，一级报警可以立即自动解除，或是在持续一小段时间后自动解除。例如，当作业者或环境中的其他人或物主动或被动地触碰到清洁设备S，清洁设备S停止行进，直到触碰的人或物离开。主动的触碰例如是作业者需要对清洁设备S的运动进行额外的引导，需要使其暂停行进。被动的触碰例如是环境中的其他人无意地触碰到了清洁设备S，但触碰的力较小，且被触碰的人可以立刻远离清洁设备S。

当压力信号落入第三压力区间时，报警单元执行二级报警，例如，清洁设备S制动，并且警示灯亮起和/或警示音响起。二级报警需要作业者确认后解除，例如，需要作业者操作某一控制器后才能被解除。二级报警通常是由较大的撞击造成的，因此需要在确保安全的情况下被解除。

具体地，在这种碰撞监控方法中，分别执行：

步骤S1，采集压力信号。在清洁设备S行进过程中，碰撞感应模块M持续探测作用于其上的压力，由采样单元采集压力信号。

步骤S2，信号处理。信号处理单元将采样单元获取的压力信号进行数字化处理，得到经处理的压力信号。

步骤S31，信号比较。将压力信号与第一阈值进行比较，判断压力信号是否超过第一阈值。

在压力信号不超过第一阈值的情况下，执行步骤S5，数据过滤，准备返回步骤S1进行重新一轮的实时检测。

在压力信号超过第一阈值的情况下，执行步骤S32，将压力信号与第二阈值进行比较，判断压力信号是否超过第二阈值。

在压力信号不超过第二阈值的情况下，执行步骤S41，输出一级报警信号。之后执行步骤S5。

在压力信号超过第二阈值的情况下，执行步骤S42，输出二级报警信号。之后执行步骤S6，判断二级报警是否被解除。在二级报警被解除的情况下，执行步骤S5。

应当理解，在碰撞感应模块M有多个的情况下，或是在一个碰撞感应模块M包括多个压敏片材10的情况下，采样单元将把多个压敏片材10所探测到的压力中的最大的压力值作为输出信号。

应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本申请的移动式清洁设备可以在外表大面积地设置碰撞感应模块，从而对可能发生的碰撞几乎无死角地检测。

(ii)由于压敏片材是柔性的，因此根据本申请的碰撞感应模块的外形可以根据需要制作，不限于是平面状，可以覆盖移动式清洁设备的非平整表面或是转角区域。

(iii)碰撞感应模块结构简单且厚度薄、重量轻，易于安装到移动式清洁设备的壳体。

(iv)碰撞感应模块的压敏片材可以覆盖有塑胶层，从而能被方便地以例如模内注塑的形式嵌入外壳内。

(v)碰撞感应模块具有模块化的设计，对于不同的移动式清洁设备的型号，可以通过修改控制程序的参数来使碰撞感应模块适应不同的机型。

当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。例如：

(i)虽然前述实施方式中以扫地车(也称洗地车)为例对移动式清洁设备作了介绍，然而，根据本申请的移动式清洁设备可以不限于是扫地车，其还可以是其它的可移动的清洁设备。

(ii)虽然防撞功能尤其适用于自动驾驶模式下的清洁设备，然而，根据本申请的移动式清洁设备不限于是自动驾驶的，或者根据本申请的移动式清洁设备可以包括自动驾驶模式在内的多个驾驶模式。

(iii)当碰撞感应模块有多个时，多个碰撞感应模块也可以相对独立地被控制，例如，可以为不同区域的碰撞感应模块设置不同的压力判断的阈值。

(iv)根据控制精度的需要，信号处理单元对压力信号的分级可以多于三个级别。

(v)碰撞感应模块也可以至少部分地作为悬出清洁设备的主体的结构，例如，清洁设备的壳体包括壳主体和悬出壳主体的防撞部，碰撞感应模块至少设置在壳体的防撞部。

(vi)本申请所称的碰撞可以是广义的，其包括碰撞感应模块与其它物品或人或动物的具有一定压力的接触。例如碰撞感应模块可以探测下列情形：清洁设备的侧倾或翻倒、清洁设备受到故意地打击和清洁设备被执行偷盗。由于碰撞感应模块可以大面积地覆盖清洁设备，这使得清洁设备的上述不期望的压力接触能够被及时有效地探测到。