一种水下清洁机器人及其控制方法和控制装置与流程

1.本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种水下清洁机器人及其控制方法和控制装置。


背景技术：

2.现有技术中，水下清洁机器人在进行泳池清洁的时候，需要进行池底和池壁的清洁。在现有技术中，在从池底到池壁过度的爬行过程中，有的机器通常要花较长时间才能完成上墙，上墙效率较低；成功上墙后，由于机器没有稳定控制好行走电机驱动力和水泵电机驱动力，两者配合不佳，导致机器爬行不稳定，贴墙不稳易翻转，影响机器爬墙清扫效率等问题。
3.由上述可得，现有的水下清洁机器人的控制方法由于在爬墙清洁的过程中稳定性低下，所以存在水下清洁机器人的爬墙清扫效率低下的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种水下清洁机器人及其控制方法和控制装置，提高了水下清洁机器人的爬墙清扫效率。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种水下清洁机器人的控制方法，包括：
6.当水下清洁机器人触墙后，获取水下清洁机器人的实时角度变化数据，根据实时角度变化数据计算第一实际上墙时长；
7.当第一实际上墙时长大于预设时长时，提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并根据实时角度变化数据计算第二实际上墙时长；
8.当第二实际上墙时长小于等于预设时长时，控制水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
9.在第一方面的一种可能的实现方式中，在水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
10.获取水下清洁机器人的实时x轴加速度数据；
11.当实时x轴加速度数据发生变化时，提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次，直至实时x轴加速度数据满足预设条件，控制水下清洁机器人的水泵电机以当前转速档次进行池壁清洁。
12.在第一方面的一种可能的实现方式中，在水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
13.获取水下清洁机器人的实时爬墙运行速度，根据实时爬墙运行速度计算第一实际清洁时长；
14.当第一实际清洁时长大于预设清洁时长时，提高水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，并根据实时爬墙运行速度计算第二实际清洁时长；
15.当第二实际清洁时长小于预设清洁时长时，控制水下清洁机器人的行走驱动电机
以当前转速档次进行池壁清洁。
16.在第一方面的一种可能的实现方式中，在当水下清洁机器人触墙后，还包括：
17.提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次。
18.在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括：
19.当水下清洁机器人的出水传感器被触发时，以预设转速差控制驱动水下清洁机器人的左侧行走单元和右侧行走单元。
20.在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括：
21.获取水下清洁机器人的红外传感器所采集的第一距离；
22.当根据第一距离判定水下清洁机器人接近池壁时，降低水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，控制水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
23.本技术实施例的第二方面提供了一种水下清洁机器人的控制装置，包括：计算模块、第一控制模块和第二控制模块；
24.其中，计算模块用于当水下清洁机器人触墙后，获取水下清洁机器人的实时角度变化数据，根据实时角度变化数据计算第一实际上墙时长；
25.第一控制模块用于当第一实际上墙时长大于预设时长时，提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并根据实时角度变化数据计算第二实际上墙时长；
26.第二控制模块用于当第二实际上墙时长小于等于预设时长时，控制水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
27.在第二方面的一种可能的实现方式中，在水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
28.获取水下清洁机器人的实时x轴加速度数据；
29.当实时x轴加速度数据发生变化时，提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次，直至实时x轴加速度数据满足预设条件，控制水下清洁机器人的水泵电机以当前转速档次进行池壁清洁。
30.在第二方面的一种可能的实现方式中，在水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
31.获取水下清洁机器人的实时爬墙运行速度，根据实时爬墙运行速度计算第一实际清洁时长；
32.当第一实际清洁时长大于预设清洁时长时，提高水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，并根据实时爬墙运行速度计算第二实际清洁时长；
33.当第二实际清洁时长小于预设清洁时长时，控制水下清洁机器人的行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
34.本技术实施例的第三方面提供了一种水下清洁机器人，包括：行走轮、行走驱动电机、进水口、出水口、水泵电机、红外传感器和陀螺仪；
35.其中，行走驱动电机用于驱动行走轮；
36.行走轮用于实现水下清洁机器人的爬行；
37.水泵电机用于将水从进水口抽离出出水口，以使水下清洁机器人贴墙爬行；其中，
进水口设置于水下清洁机器人的底部，出水口设置于水下清洁机器人的顶部；
38.红外传感器用于检测水下清洁机器人与前方池壁之间的距离；
39.陀螺仪用于获取水下清洁机器人的实时角度变化数据。
40.相比于现有技术，本发明实施例提供的一种水下清洁机器人及其控制方法和控制装置，所述方法包括：当水下清洁机器人触墙后，获取水下清洁机器人的实时角度变化数据，根据实时角度变化数据计算第一实际上墙时长；当第一实际上墙时长大于预设时长时，提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并根据实时角度变化数据计算第二实际上墙时长；当第二实际上墙时长小于等于预设时长时，控制水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
41.其有益效果在于：本发明实施例当第一实际上墙时长大于预设时长时，将水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次分别提高一档，并重新计算新的实际上墙时长，直至新的实际上墙时长小于等于预设时长，保证水下清洁机器人能够在预设时长内完成上墙，提高了水下清洁机器人的清扫效率。进一步地，在提高行走驱动电机的转速档次，以快速上墙的同时，由于所述水泵电机用于将水从所述进水口抽离出所述出水口，通过提高水泵电机的转速档次，能够保证水下清洁机器人的贴墙爬行；从而保证水下清洁机器人在快速上墙过程中贴墙爬行的稳定性，避免水下清洁机器人在快速上墙过程中由于稳定性低下而导致的机身翻转问题，保证了水下清洁机器人的清扫效率。
42.其次，本发明实施例在水下清洁机器人已成功上墙之后，分别根据实时x轴加速度数据、实时爬墙运行速度对水泵电机转速档次、行走驱动电机转速档次相应进行调整控制，能够在水下清洁机器人在池壁爬行的过程中，根据实际情况对爬墙速度、水泵电机转速进行灵活调整，确保出水口泵水形成的对机器推力与水下清洁机器人爬墙速度相适配，避免推力不足导致水下清洁机器人不能贴墙机身翻转、或推力太大导致水下清洁机器人运行速度太慢等问题发生，确保水下清洁机器人运行状态和运行速度的稳定，高效完成池壁清扫任务。
附图说明
43.图1是本发明一实施例提供的一种水下清洁机器人的控制方法的流程示意图；
44.图2是本发明一实施例提供的一种水下清洁机器人的结构示意图；
45.图3是本发明一实施例提供的一种水下清洁机器人的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.参照图1，是本发明一实施例提供的一种水下清洁机器人的控制方法的流程示意图，包括s101-s103：
48.s101：当水下清洁机器人触墙后，获取水下清洁机器人的实时角度变化数据，根据实时角度变化数据计算第一实际上墙时长。
49.其中，所述角度变化数据具体为垂直角度变化数据。
50.在本实施例中，还包括：
51.获取所述水下清洁机器人的红外传感器所采集的第一距离；
52.当根据所述第一距离判定所述水下清洁机器人接近池壁时，降低所述水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，控制所述水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
53.在本实施例中，在所述当水下清洁机器人触墙后，还包括：
54.提高所述水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次。
55.进一步地，当水下清洁机器人触墙后，便将水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次分别提高一档，同时获取水下清洁机器人的实时角度变化数据，为水下清洁机器人的上墙运动做准备。当实时角度变化数据为零时，判定水下清洁机器人的角度没有变化，再将水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次分别提高一档，直至实时角度变化数据不等于零，即直至水下清洁机器人的角度发生了变化，同时根据实时角度变化数据计算第一实际上墙时长。
56.s102：当第一实际上墙时长大于预设时长时，提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并根据实时角度变化数据计算第二实际上墙时长。
57.s103：当第二实际上墙时长小于等于预设时长时，控制水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
58.其中，当第二实际上墙时长大于预设时长时，再将水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次分别提高一档，并重新计算新的实际上墙时长，直至新的实际上墙时长小于等于预设时长，保证水下清洁机器人能够在预设时长内完成池底到池壁的过度(即完成上墙)，提高了水下清洁机器人的清扫效率。进一步地，在提高行走驱动电机的转速档次，以快速上墙的同时，由于所述水泵电机用于将水从所述进水口抽离出所述出水口，通过提高水泵电机的转速档次，能够保证水下清洁机器人的贴墙爬行；从而保证水下清洁机器人在快速上墙过程中贴墙爬行的稳定性，避免水下清洁机器人在快速上墙过程中由于稳定性低下而导致的机身翻转问题，保证了水下清洁机器人的清扫效率。
59.在一优选实施例中，假设预设时长为3s。若水下清洁机器人以当前的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，在3s之内未成功上墙，判定实际上墙时长大于预设时长，则提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并重新计时，同时判断在新的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次的前提下，水下清洁机器人的实时垂直角度数据是否在3秒内从0
°
变成90
°
，若是，则实际上墙时长小于等于预设时长，停止计时；若否，则在3秒后继续提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并重新计时。
60.进一步地，水下清洁机器人的实时x轴加速度数据大于预设阈值时，判定水下清洁机器人已成功上墙。
61.在本实施例中，在所述水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
62.获取所述水下清洁机器人的实时x轴加速度数据；
63.当所述实时x轴加速度数据发生变化时，提高所述水下清洁机器人的水泵电机的转速档次，直至所述实时x轴加速度数据满足预设条件，控制所述水下清洁机器人的水泵电
机以当前转速档次进行池壁清洁。
64.进一步地，当实时x轴加速度数据发生变化时，判定水下清洁机器人的贴墙稳定性低下，所以需要提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次，直至实时x轴加速度数据满足预设条件，判定所述水下清洁机器人已稳定贴墙爬行。其中，实时x轴加速度数据满足预设条件，具体为：当实时x轴加速度数据属于预设数值范围且不再变化时，判定实时x轴加速度数据满足预设条件；否则，判定实时x轴加速度数据不满足预设条件。
65.在本实施例中，在所述水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
66.获取所述水下清洁机器人的实时爬墙运行速度，根据所述实时爬墙运行速度计算第一实际清洁时长；
67.当所述第一实际清洁时长大于预设清洁时长时，提高所述水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，并根据所述实时爬墙运行速度计算第二实际清洁时长；
68.当所述第二实际清洁时长小于所述预设清洁时长时，控制所述水下清洁机器人的行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
69.其中，预设清洁时长根据实时爬墙运行速度和待清洁的池壁面积计算而得。当实际清洁时长大于预设清洁时长时，提高水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，是为了保证水下清洁机器人能在预设清洁时长内完成池壁的清洁，以保证水下清洁机器人的清洁效率。进一步地，预设清洁时长的计算过程如下：
70.t＝x/(v*z)；
71.其中，t为预设清洁时长，x为待清洁的池壁面积，v为水下清洁机器人的实时爬墙运行速度，z为水下清洁机器人的滚刷宽度。
72.在一具体实施例中，还包括：
73.当所述水下清洁机器人的出水传感器被触发时，判定所述水下清洁机器人处于水线位置，以预设转速差控制驱动所述水下清洁机器人的左侧行走单元和右侧行走单元，以使所述水下清洁机器人掉头爬行。
74.进一步地，以预设转速差控制驱动所述水下清洁机器人的左侧行走单元和右侧行走单元，以使所述水下清洁机器人掉头爬行，具体为：
75.控制左右轮反向转动以达到预设转速差、或两边同向转动但转速不同以达到预设转速差。
76.举例说明：向右转时，控制水下清洁机器人左侧行走单元子转速大于右侧行走单元子转速；向左转时，则控制水下清洁机器人右侧行走单元子转速大于左侧行走单元子转速，掉头过程中，实时检测水下清洁机器人角度变化数据以判断水下清洁机器人是否完成掉头，如完成了，则控制水下清洁机器人直线行走，行走过程中，实时检测水下清洁机器人在x、y、z三轴的角度变化情况，判断水下清洁机器人是否偏离预定路线，如是，则根据实际情况调整左右轮转速差，直到水下清洁机器人按预定路线方向继续前进。
77.为了进一步说明水下清洁机器人的结构，请参照图2，图2是本发明一实施例提供的一种水下清洁机器人的结构示意图，包括：行走单元201、行走驱动电机202、进水口203、出水口204、水泵电机205、测距传感器和加速度传感器；
78.其中，所述行走驱动电机202用于驱动所述行走单元201；
79.所述行走单元201用于实现所述水下清洁机器人的爬行；
80.所述水泵电机205用于将水从所述进水口203抽离出所述出水口204，所述出水口204与机身所在平面形成的夹角小于等于90度；
81.所述测距传感器用于检测所述水下清洁机器人与前方池壁之间的距离或是否靠近池壁；
82.所述加速度传感器用于获取所述水下清洁机器人的实时角度变化数据。
83.为了进一步说明水下清洁机器人的控制装置，请参照图3，图3是本发明一实施例提供的一种水下清洁机器人的控制装置的结构示意图，包括：计算模块301、第一控制模块302和第二控制模块303；
84.其中，所述计算模块301用于当水下清洁机器人触墙后，获取所述水下清洁机器人的实时角度变化数据，根据所述实时角度变化数据计算第一实际上墙时长；
85.所述第一控制模块302用于当所述第一实际上墙时长大于预设时长时，提高所述水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并根据所述实时角度变化数据计算第二实际上墙时长；
86.所述第二控制模块303用于当所述第二实际上墙时长小于等于所述预设时长时，控制所述水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
87.在本实施例中，在所述水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
88.获取所述水下清洁机器人的实时x轴加速度数据；
89.当所述实时x轴加速度数据发生变化时，说明所述水下清洁机器人贴墙不稳，提高所述水下清洁机器人的水泵电机的转速档次，直至所述实时x轴加速度数据满足预设条件，控制所述水下清洁机器人的水泵电机以当前转速档次进行池壁清洁。
90.在本实施例中，在所述水下清洁机器人已成功上墙之后，还包括：
91.获取所述水下清洁机器人的实时爬墙运行速度，根据所述实时爬墙运行速度计算第一实际清洁时长；
92.当所述第一实际清洁时长大于预设清洁时长时，提高所述水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，并根据所述实时爬墙运行速度计算第二实际清洁时长；
93.当所述第二实际清洁时长小于所述预设清洁时长时，控制所述水下清洁机器人的行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
94.在一具体实施例中，在所述当水下清洁机器人触墙后，还包括：
95.提高所述水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次。
96.在一具体实施例中，还包括：
97.当所述水下清洁机器人的出水传感器被触发时，判定所述水下清洁机器人处于水线位置，以预设转速差控制驱动所述水下清洁机器人的左侧行走单元和右侧行走单元，以使所述水下清洁机器人掉头爬行。
98.在一具体实施例中，还包括：
99.获取所述水下清洁机器人的红外传感器所采集的第一距离；
100.当根据所述第一距离判定所述水下清洁机器人接近池壁时，降低所述水下清洁机器人的行走驱动电机的转速档次，控制所述水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
101.本发明实施例通过计算模块当水下清洁机器人触墙后，获取水下清洁机器人的实
时角度变化数据，根据实时角度变化数据计算第一实际上墙时长；通过第一控制模块当第一实际上墙时长大于预设时长时，提高水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次，并根据实时角度变化数据计算第二实际上墙时长；通过第二控制模块当第二实际上墙时长小于等于预设时长时，控制水下清洁机器人的水泵电机和行走驱动电机以当前转速档次进行池壁清洁。
102.本发明实施例当第一实际上墙时长大于预设时长时，将水下清洁机器人的水泵电机的转速档次和行走驱动电机的转速档次分别提高一档，并重新计算新的实际上墙时长，直至新的实际上墙时长小于等于预设时长，保证水下清洁机器人能够在预设时长内完成上墙，提高了水下清洁机器人的清扫效率。进一步地，在提高行走驱动电机的转速档次，以快速上墙的同时，由于所述水泵电机用于将水从所述进水口抽离出所述出水口，通过提高水泵电机的转速档次，能够保证水下清洁机器人的贴墙爬行；从而保证水下清洁机器人在快速上墙过程中贴墙爬行的稳定性，避免水下清洁机器人在快速上墙过程中由于稳定性低下而导致的机身翻转问题，保证了水下清洁机器人的清扫效率。
103.其次，本发明实施例在水下清洁机器人已成功上墙之后，分别根据实时x轴加速度数据、实时爬墙运行速度对水泵电机转速档次、行走驱动电机转速档次相应进行调整控制，能够在水下清洁机器人在池壁爬行的过程中，根据实际情况对爬墙速度、水泵电机转速进行灵活调整，确保出水口泵水形成的对机器推力与水下清洁机器人爬墙速度相适配，避免推力不足导致水下清洁机器人不能贴墙机身翻转、或推力太大导致水下清洁机器人运行速度太慢等问题发生，确保水下清洁机器人运行状态和运行速度的稳定，高效完成池壁清扫任务。
104.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。