CN110514744A - 一种地面介质的判断阈值的修正方法及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种地面介质的判断阈值的修正方法及其检测方法，该修正方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在刚启动移动过程中检测识别地面介质，通过主动收发声音信号来获取当前地面介质的首次检测结果，然后只通过声音接收器被动接收声音信号获取当前地面介质的待调节检测结果，并根据两种检测结果的异同去校正被动接收声音信号情况下的判断阈值，使得待调节检测结果被判断为与首次检测结果一致。同时将修正方法调节修正的判断阈值运用到后续的地面介质检测中，既可以减少机器移动过程中主动收发声音带来的噪声问题，又可以解决机器长期运转过程存在的老化和环境噪声的干扰问题。

Description

一种地面介质的判断阈值的修正方法及其检测方法

技术领域

本发明属于地面介质的检测技术领域，尤其涉及一种地面介质的判断阈值的修正方法以及一种地面介质的检测方法。

背景技术

中国专利2019102688381公开一种地毯检测方法，具体通过声音传感器采集地面介质反射的且来自机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音，根据地毯对声音信号中不同频率段的谐波的吸收效果差异，在声音传感器内部电路的响应频段的限定范围内，挑选地毯吸收散射明显的高频分量的幅度值，并与作为基准幅度值的预设阈值进行比较来完成地毯检测。

但是机器使用一段时间后，各种电机和机械部件会有一些老化，噪声环境也会发生改变，此时，扫地机采集到来自地面反射的音频信号会发生一些变化，使得作为出厂设定的作为基准幅度值的预设阈值不能够适用机器所有的状态，导致机器人通过声音分析对地面介质识别所产生的误差较大。

发明内容

为了克服声音信号检测地面介质检测过程中受机械老化和环境噪声的影响，本发明在中国专利2019102688381的基础上增加声音发射器，配合声音接收器的检测信息修正检测地面介质的参数，从而避免所述移动机器人启动后检测地面介质过程中出现误判，其具体技术方案如下：

一种地面介质的判断阈值的修正方法，该修正方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在刚启动移动的过程中修正检测地面介质的参数；该修正方法包括：步骤1、控制声音发射器发射第一预设频率的声音信号,同时控制声音接收器接收声音信号,然后根据所接收的声音信号的幅度与第一预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的首次检测结果；其中，第一预设判断阈值是实验测试得到的固定经验值，首次检测结果是当前地面介质的类型信息；步骤2、确定首次检测结果后，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，然后根据所接收的声音信号的频域变换结果与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果；其中，第二预设判断阈值是支持调节修正的，待调节检测结果是当前地面介质的类型信息；步骤3、判断首次检测结果与待调节检测结果是否相同，是则保持第二预设判断阈值不变，否则修正第二预设判断阈值，使得返回步骤2获取的待调节检测结果变为与首次检测结果一致，其中，第二预设判断阈值是一个可调节裕量。该技术方案根据首次检测结果与待调节检测结果异同修正第二预设判断阈值,使得在检测当前地面介质的过程中,修正后的判断阈值用于后续检测地面介质的过程中，仅开启声音接收器既可以解决机器主动收发声音带来的噪声问题，又可以解决机器因为长期运转老化而带来的声音分析不准确的问题，避免所述移动机器人启动后检测地面介质过程中出现误判。

进一步地，在所述步骤1中，所述根据所接收的声音信号的幅度与第一预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的首次检测结果的方法包括：从所述步骤1所接收的声音信号中提取出所述第一预设频率的待测信号的幅度；判断所述第一预设频率的待测信号的幅度是否小于所述第一预设判断阈值，是则确定当前地面介质的所述首次检测结果是地毯，否则确定当前地面介质的所述首次检测结果是硬地板；其中，所述第一预设判断阈值用于衡量所述当前地面介质对所述第一预设频率的待测信号的衰减能力；所述第一预设频率的声音信号是声音发射器调制发射的专用频率的声波信号。该技术方案通过接收分析由声音发射器发射并经地面介质反射的第一预设频率的声音信号，使用特定频率的声音信号在地面介质的衰减量情况进行地面介质的检测,克服机械运转老化带来的变化噪声的影响。

进一步地，在所述步骤2中，所述根据所接收的声音信号的频域变换结果与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果的方法包括：控制所述步骤2中所接收的声音信号进行频域变换，再提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值；判断第二预设频率的待测频域信号的幅度值是否小于所述第二预设判断阈值，是则确定当前地面介质的所述待调节检测结果是地毯，否则确定当前地面介质的所述待调节检测结果是硬地板；其中，所述第二预设判断阈值用于衡量当前地面介质对高频段的声音信号的衰减能力；所述第二预设频率是所述声音接收器实时接收的声音信号经过频域变换得到的响应频段内的高频分量。该技术方案充分考虑到地毯对声音信号中不同频率段的谐波的吸收效果不同，在所述声音接收器的响应频段的限定范围内，挑选地毯吸收散射明显的高频分量的幅度值，提高地毯检测的精度，避免外界传导的异常声音所带来的干扰。

进一步地，在所述步骤3中，所述修正第二预设判断阈值的方法包括：当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是硬地板时，增大所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值小于所述第二预设判断阈值，使得返回所述步骤2获得到的所述待调节检测结果被判断为与所述首次检测结果相同；当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是地毯时，保持所述第二预设判断阈值不变，使得返回所述步骤2获得到所述待调节检测结果保持不变；当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是地毯时，减小所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值大于所述第二预设判断阈值，使得返回所述步骤2获得到的所述待调节检测结果被判断为与所述首次检测结果相同；当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是硬地板时，保持所述第二预设判断阈值不变，使得返回所述步骤2获得到所述待调节检测结果保持不变；其中，所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值是所述声音接收器实时接收并经过频域变换获得的信号幅度值。与现有技术中采用一个固定的出厂时预设的判断阈值相比，本技术方案通过对比首次检测结果和待检测结果，在只控制声音接收器被动接收声音信号的情况下，修正所述第二预设判断阈值，使得判断阈值适应当前机器运转产生的噪声变化状态所带来的影响。

进一步地，所述可调节裕量与实时处理得到的所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值存在比例关系，从而保证修正结果的准确性。

一种地面介质的检测方法，该检测方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在移动过程中检测地面介质，其中，移动机器人从启动后就开始检测地面介质；该检测方法包括：步骤S1、控制所述移动机器人执行前述修正方法；步骤S2、在前述首次检测结果与前述待调节检测结果相同时，将所述待调节检测结果作为当前地面介质的有效检测结果，再返回所述步骤1；步骤S3、判断所述步骤1获取的首次检测结果是否与当前地面介质的有效检测结果是否相同，是则继续执行所述步骤2，并将所述步骤2获得的待调节检测结果更新当前地面介质的有效检测结果；否则继续执行所述步骤2和所述步骤3；其中，当前地面介质的有效检测结果是对所述移动机器人在当前地面介质的移动策略起影响作用的检测结果。所述移动机器人从开始启动到后续跨越不同的地面介质的过程中，在确定首次检测结果的基础上动态调整预设判断阈值，克服机器老化产生的声音差异所带来的影响，适应于各种机器老化状态下准确检测识别当前地面介质是否为地毯，进而控制所述移动机器人在清洁作业过程中实时规避地毯。

进一步地，所述否则继续执行所述步骤2和所述步骤3，然后返回步骤S2的方法包括：当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是硬地板时，增大所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值小于所述第二预设判断阈值，然后返回所述步骤2确定出所述待调节检测结果由硬地板变为地毯，将地毯作为所述当前地面介质的有效检测结果；当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是地毯时，保持所述第二预设判断阈值不变，并将地毯作为所述当前地面介质的有效检测结果；当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是地毯时，减小所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值大于所述第二预设判断阈值，然后返回所述步骤2确定出所述待调节检测结果由地毯变为硬地板，将硬地板作为所述当前地面介质的有效检测结果；当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是硬地板时，保持所述第二预设判断阈值不变，并将硬地板作为所述当前地面介质的有效检测结果。与现有技术中采用一个固定的出厂时预设的判断阈值相比，本技术方案通过对比首次检测结果和待检测结果，在只控制声音接收器被动接收声音信号的情况下，修正所述第二预设判断阈值，使得待检测结果适应当前机器运转产生的噪声变化状态所带来的影响，提高所述移动机器人在各种机器老化状态下的地面介质的检测识别能力。

附图说明

图1 是本发明的一种实施例提供的一种地面介质的判断阈值的修正方法的流程图。

图2 是本发明的另一种实施例提供的一种地面介质的判断阈值的修正方法的流程图。

图3是本发明的一种实施例提供的一种地面介质的检测方法的流程图。

具体实施方式

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详细描述。

本发明实施例提供一种地面介质的判断阈值的修正方法，该修正方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在刚启动移动的过程中修正用于检测地面介质的参数，以适应当前机器老化状态。本发明在中国专利2019102688381的基础上增加声音发射器，配合声音接收器的检测信息修正检测地面介质的参数，从而避免所述移动机器人启动后检测地面介质过程中出现误判，其中，声音发射器和声音接收器安装在移动机器人的底盘，用于检测音频信号的传感器，再交由处理器分析音频信号，其中，声音发射器和声音接收器之间通过隔音结构彼此隔开，增强地面介质反射声的检测效果，同时它们也由隔音材料将其与外部的移动机器人的底盘隔离开，从而避免机体传导噪声的影响。

所述移动机器人用于清扫的过程中，通过转动主刷（风机）而产生很大的声音，这些声音在瓷砖等硬地板，声音的高频信号比较丰富，幅度也比较大，而在地毯上面，声音的高频信号被抑制，同时，整体的声音幅度也变小，通过地面反射、机体传导，被声音接收器接收到。所以，本实施例通过这些特征来区分地面介质是否是地毯。然而，所述移动机器人使用一段时间后，各种电机和机械部件会有一些老化，环境也会发生改变，此时，声音接收器采集到的音频信号随之发生变化，容易出现错误检测。

为了克服声音信号检测地面介质检测过程中受机械老化和环境噪声的影响，本发明实施例提供的适用于所述移动机器人刚启动移动状态下的一种地面介质的判断阈值的修正方法，如图1所示，具体包括：

步骤S101、控制声音发射器发射第一预设频率的声音信号,同时控制声音接收器接收声音信号,然后，通过提取分析第一预设频率处的声音信号的幅度与第一预设判断阈值的关系，来确定当前地面介质的首次检测结果，然后进入步骤S102，其中，第一预设判断阈值是实验测试得到的固定经验值，首次检测结果是当前地面介质的类型信息。当所述移动机器人位于地毯上时，由于地毯的吸收作用较明显，导致反射回的信号幅值减小；而硬地面的吸收较少，因此通过比较声音接收器接收到的反射信号的幅值与第一预设判断阈值的大小关系可以区分出地毯和硬地面。此时，声音接收器提取的第一预设频率处的声音信号以声音发射器发射的第一预设频率的声音信号为主导，但不排除存在外界其他的同频率的噪声影响，由于第一预设频率的声音信号是声音发射器调制发射的专用频率的声波信号，所以外界传播过来的第一预设频率的声音信号极少，提取分析第一预设频率处的声音信号首次检测地面介质没有受到所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音的影响，但不排除会带来少量除了机器运行噪声之外的额外的噪声。

步骤S102、确定首次检测结果后，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，然后根据所接收的声音信号的频域变换结果与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果，然后进入步骤S103，其中，第二预设判断阈值是支持调节修正的，待调节检测结果是当前地面介质的类型信息；通过步骤S101的首次检测确定当前地面介质的类型，这个结果没有受到所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音的影响，但不排除会声音发射器带来少量除了机器运行噪声之外的额外的噪声，所以完成首次检测后，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，此时关闭的声音发射器不会发射所述第一预设频率的声音信号，避免对人耳造成噪声污染。所述声音接收器采集所述移动机器人启动后的一段声音作为分析的样本，此时采集到的声音信号主要来自机器主刷的噪声。由于所述移动机器人移动距离较小，可以认为地面材质尚未发生变化，也就是说还没有从硬地面移动到地毯，或者从地毯移动到硬地面，然后通过分析接收的声音信号再次检测地面介质，将所接收的声音信号进行频域变换，再从频域中提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值，根据该幅度值与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果。

应理解的是，本实施例下，所述移动机器人作为一种清洁机器人，清洁机器人在底盘上装配清洁组件，比如装配主刷用于收集垃圾、内设风机用于吸尘，通常是在拖地作业时容易对地毯造成损坏，所以，移动机器人在刚启动移动的过程中需要进行地面介质的检测识别。所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音会传导到地面并发生反射，在进行清洁作业过程中，主刷、风机运转所产生的声音振幅较大，占主导地位，所以，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，获取到的是所述移动机器人内部的主刷、风机运转时传导到地面并反射回所述声音接收器的声音信号。

步骤S103、判断首次检测结果与待调节检测结果是否相同，是则保持第二预设判断阈值不变，否则修正第二预设判断阈值，然后返回步骤S102，使得返回所述步骤S102实时检测同一地面介质上反射的声音信号所获取的待调节检测结果被判断为与首次检测结果一致。如果判断首次检测结果与待调节检测结果不相同，先将第二预设判断阈值修正为小于当前接收的声音信号的频域变换结果，再返回步骤2以确定待调节检测结果；也可以先将第二预设判断阈值按照可调节裕量进行修正，再返回步骤2与实时接收的声音信号的频域变换结果进行比较。其中，第二预设判断阈值是一个可调节裕量，该可调节裕量是根据接收的声音信号的频域变换结果按一定的比例实验测试得到的经验范围值，可以提高后续修正结果的准确性；第二预设判断阈值的初始值是机器出厂状态下设定的。

本实施例中，首次检测结果可认为是声音发射器通过主动发射用于探测所述第一预设频率的声音信号而获取的地面介质预检测结果，虽然不会受到机器老化的影响，但是会带来除了机器运行噪声之外的额外的噪声，这个额外的噪声是所述第一预设频率的声音信号，它对于人耳而言是噪声；另一方面，地面介质的待调节检测结果来源于对机器运行过程中的主刷、风机运转所产生的声音频谱分析得到，但是随着机器状态的变化（老化），上述机械发出的运行是会有变化的，因此将频谱分析得到的高频段的信号幅度值与固定的出厂时预设的判断阈值进行比较而得到待检测地面介质的检测结果不能够适用所有情况，所以本实施例中使用到所述第二预设判断阈值则需要根据地面介质当前的预检测结果与地面介质当前的再次检测结果进行修正，使得在修正后的预设判断阈值条件下获得的检测结果与首次检测结果一致，从而所述第二预设判断阈值适应当前机器老化状态。本发明实施例将首次检测结果与待调节检测结果异同修正第二预设判断阈值,使得在检测当前地面介质的过程中,修正后的判断阈值可以解决机器因为长期运转老化而带来的声音分析不准确的问题，避免所述移动机器人启动后检测地面介质过程中出现误判。同时，获取第二预设判断阈值后，在同一地面介质上不需要开启声音发射器来发射特定频率的音频信号来探测地面介质的预检测结果，只需使用第二预设判断阈值来判断声音接收器采集的声音信号，就可确定地面介质的类型，减轻声音发射器发射的所述第一预设频率的音频信号对人耳造成噪声污染。

优选地，所述声音接收器可以是MEMS麦克风或驻极体麦克风；所述声音发射器可以是蜂鸣器，具体为压电陶瓷蜂鸣器。

作为一种实施例，如图2所示，所述修正方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在刚启动移动的过程中检测地面介质，具体包括：

步骤S201、控制所述声音发射器发射所述第一预设频率的声音信号；同时控制所述声音接收器接收声音信号，然后将接收的声音信号传输给带通滤波器，由带通滤波器提取出所述第一预设频率的待测信号，并从中提取其所述第一预设频率的待测信号的幅度，然后进入步骤S202。由于第一预设频率的声音信号是声音发射器调制发射的专用频率的声波信号，具备专用性的特点，不容易受到各种机器老化状态带来的变化噪声的影响。所以，外界传播过来的第一预设频率的声音信号极少，没有受到所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音的影响，但不排除会带来少量除了机器运行噪声之外的额外的噪声，所述第一预设频率的声音信号对于人而言是噪声。

步骤S202、判断所述第一预设频率的待测信号的幅度是否小于所述第一预设判断阈值，是则进入步骤S203，否则进入步骤S204。所述声音接收器采集到的声音信号幅值是比较稳定的，而且提取出的经硬地面反射得到的第一预设频率的待测信号的幅值明显高于地毯，因此可以用所述第一预设判断阈值来区分。其中，所述第一预设判断阈值用于衡量所述地面介质对所述第一预设频率的待测频域信号的衰减能力，提取分析所述第一预设频率的声音信号没有受到所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音的影响，所以，这里的第一预设判断阈值可以是预设的固定阈值。

步骤S203、确定当前地面介质的所述首次检测结果是地毯，然后进入步骤S205。所述移动机器人位于地毯的过程中，由于地毯的吸收作用较明显，所以，所述声音信号的反射信号衰减幅度大于第一预设判断阈值；所述移动机器人位于硬地板的过程中，由于硬地板吸收的声波较小，所以所述声音信号的反射信号衰减幅度小于第一预设判断阈值。

步骤S205、控制所述声音发射器关闭，同时控制所述声音接收器接收声音信号，然后进入步骤S207。所述声音接收器用于采集所述移动机器启动后的一段声音作为分析的样本，此时采集到的声音信号主要来自机器主刷经地面反射的噪声，不会产生所述第一预设频率的声音信号，减轻噪声污染。

步骤S207、控制所述步骤S205中所接收的声音信号进行频域变换，再提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值。然后将分析的样本作频域变换以提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值，然后进入步骤S209；本实施例中，声音接收器采集的声音信号在时域上是连续的谐波叠加形成的模拟波形，包括无限多的正弦波叠加在一起而合成，当波形从时域变换到频域时，时域中分解出的每个正弦波对应频域中的一个频率分量，每一个频率分量都有对应的幅度值，其中的高频分量作为后续步骤用于判断地面介质的第二预设频率，本实施例将第二预设频率选取为6KHz，选择6KHz的原因在于高频部分的幅度较小且离散分布，且需要考虑到声音接收器的响应频段的误差允许范围的限制。确保提取出的高频分量的幅度值是有效的。

步骤S209、判断步骤S207获得的第二预设频率的待测频域信号的幅度值是否小于第二预设判断阈值，是则进入步骤S212，否则进入步骤S210。其中，所述第二预设判断阈值是在所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值的基础上设定的可变裕量，机械老化状态的变化会导致传播到所述地面介质的声音信号发生变化，特别是所述第二预设频率上对应的当前振幅相对于初始振幅出现改变。

步骤S212、确定待调节检测结果为地毯，步骤S203得到的所述首次检测结果是地毯，与该步骤确定的待调节检测结果相同，说明当前的第二预设判断阈值不会因为机械老化产生的变化噪声而发生误判，适应当前机器的状态，然后进入步骤S213。

步骤S213、不修正所述第二预设判断阈值，基于所述修正方法，在所述移动机器人开始移动时的检测结果确定为：所述地面介质为地毯。

步骤S210、确定所述当前地面介质的待调节检测结果为硬地板，此时，步骤S203得到的所述首次检测结果是地毯，与当前确定的待调节检测结果不相同，说明当前的所述第二预设判断阈值因为机械老化产生的噪声而发生误判，不适应当前机器的状态，然后进入步骤S211进行调节。

步骤S211、增大所述第二预设判断阈值，使得所述步骤S207获得的幅度值小于增大后的所述第二预设判断阈值，然后返回步骤S209。或者，按照步骤S207获得的第二预设频率的待测频域信号的幅度值取大于1的比值得到一个裕量，得到一个修正的所述第二预设判断阈值，然后再返回步骤S205（如图2的虚线箭头指向），重新判断所述声音接收器新接收并经过频域变换获得的信号幅度值，从而将确定待调节检测结果修正为地毯。该步骤改变所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值的基础上设定的裕量，经过调节的所述第二预设判断阈值相对于所述待测频域信号的高频段幅度值存在大于1的比例关系。所述裕量在所述移动机器人的运转过程中随着机械老化状态的变化而自动调节，而初始的裕量是经过反复的机械老化测试和噪声测试得到的。有利于校正所述预设判断阈值以适应当前机器的状态，确保地毯检测结果的准确性。

如果出厂设定的所述第二预设判断阈值为50，步骤S207获得的所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值是58，而步骤S203首次检测得到所述地面介质是地毯，步骤S207获得的幅度值大于所述第二预设判断阈值，则步骤S209将所述地面介质的待调节检测结果判断为硬地板，然而这个待调节检测结果与步骤S203首次检测结果不同，说明设定的所述第二预设判断阈值过低了，此时进入步骤S211应上调所述第二预设判断阈值至60，使之大于58，则步骤S209将所述地面介质的待调节检测结果判断为地毯。其中，60是58的基础上按照一定比例获得的结果。说明上调后的所述第二预设判断阈值适应当前机器状态，没有受到机器老化的影响。

如果出厂设定的所述第二预设判断阈值为50，步骤S207获得的所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值是48，而步骤S203首次检测得到所述地面介质是地毯，步骤S207获得的幅度值小于所述第二预设判断阈值，则步骤S209将所述地面介质的待调节检测结果判断为地毯，这个待调节检测结果与步骤S204首次检测结果相同，说明所述第二预设判断阈值适应当前机器状态，没有受到机器老化的影响。

步骤S204、确定当前地面介质的所述首次检测结果是硬地板，然后进入步骤S206。所述移动机器人位于硬地板的过程中，由于硬地板的吸收作用不明显，所以所述第一预设频率的待测信号的反射信号衰减幅度小于所述第一预设判断阈值。

步骤S206、控制所述声音发射器关闭，同时控制所述声音接收器接收声音信号，然后进入步骤S208。所述声音接收器用于采集所述移动机器启动后的一段声音作为分析的样本，此时采集到的声音信号主要来自机器主刷经地面反射的噪声，但没有所述第一预设频率的待测信号造成的噪声污染。

步骤S208、控制所述步骤S206中所接收的声音信号进行频域变换，再提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值。然后将分析的样本作频域变换以提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值，然后进入步骤S214；本实施例中，声音接收器采集的声音信号在时域上是连续的谐波叠加形成的模拟波形，包括无限多的正弦波叠加在一起而合成，当波形从时域变换到频域时，时域中分解出的每个正弦波对应频域中的一个频率分量，每一个频率分量都有对应的幅度值，其中的高频分量作为后续步骤用于判断地面介质的第二预设频率，本实施例将第二预设频率选取为6KHz，选择6KHz的原因在于高频部分的幅度较小且离散分布，且需要考虑到声音接收器的响应频段的误差允许范围的限制。确保提取出的高频分量的幅度值是有效的。

步骤S214、判断步骤S208获得的第二预设频率的待测频域信号的幅度值是否小于第二预设判断阈值，是则进入步骤S215，否则进入步骤S216。其中，所述第二预设判断阈值是在所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值的基础上设定的可变裕量，机械老化状态的变化会导致传播到所述地面介质的声音信号发生变化，特别是所述第二预设频率上对应的当前振幅相对于初始振幅出现改变。

步骤S215、确定待调节检测结果为地毯，此时，步骤S204得到的所述首次检测结果是硬地板，与步骤S215确定待调节检测结果不相同，说明当前的所述第二预设判断阈值因为机械老化产生的噪声而发生误判，不适应当前机器的状态，然后进入步骤S218。

步骤S218、减小所述第二预设判断阈值，使得所述步骤S208获得的幅度值小于减小后的所述第二预设判断阈值，然后返回步骤S214。或者，按照步骤S208获得的所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值取小于1的比值得到一个裕量，得到一个修正的所述第二预设判断阈值，然后再返回步骤S206（如图2的虚线箭头指向），重新判断所述声音接收器新接收并经过频域变换获得的信号幅度值，从而将确定待调节检测结果修正为硬地板。该步骤改变所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值的基础上设定的裕量，经过调节的所述第二预设判断阈值相对于所述待测频域信号的高频段幅度值存在小于1的比例关系。所述裕量在所述移动机器人的运转过程中随着机械老化状态的变化而自动调节，而初始的裕量是经过反复的机械老化测试和噪声测试得到的。有利于校正所述预设判断阈值以适应当前机器的状态，确保地毯检测结果的准确性。

步骤S216、确定待调节检测结果为硬地板，而步骤S204得到的所述首次检测结果是硬地板，与该步骤确定的待调节检测结果相同，说明当前的第二预设判断阈值不会因为机械老化产生的变化噪声而发生误判，适应当前机器的状态，然后进入步骤S217。

步骤S217、不修正所述第二预设判断阈值，基于所述修正方法，在所述移动机器人开始移动时的检测结果确定为：所述地面介质为硬地板。

与现有技术中采用一个固定的出厂时预设的判断阈值相比，本实施例通过对比首次检测结果和待检测结果，在只控制声音接收器被动接收声音信号的情况下，修正所述第二预设判断阈值，使得判断阈值适应当前机器运转产生的噪声变化状态所带来的影响。

需要说明的是，前述实施例提供当前地面介质的首次检测结果不作为所述移动机器人对当前地面介质的有效检测结果，而是将所述第二预设判断阈值修正后得到的待调节检测结果作为所述移动机器人对所述地面介质的有效检测结果。

本发明的又一实施例提供一种地面介质的检测方法，该检测方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在移动过程中检测地面介质，其中，移动机器人从启动后就开始检测地面介质。所述地面介质的检测方法的基本检测原理及判断阈值的使用方式和前述修正方法的实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。

如图3所示，所述检测方法包括：

步骤S301、控制声音发射器发射第一预设频率的声音信号,同时控制声音接收器接收声音信号,然后，通过提取分析第一预设频率处的声音信号的幅度与第一预设判断阈值的关系，来确定当前地面介质的首次检测结果，然后进入步骤S302，其中，第一预设判断阈值是实验测试得到的固定经验值，首次检测结果是当前地面介质的类型信息。由于第一预设频率的声音信号是声音发射器调制发射的专用频率的声波信号，所以外界传播过来的第一预设频率的声音信号极少，提取分析第一预设频率处的声音信号首次检测地面介质没有受到所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音的影响。

本实施例的步骤S301之前，已经执行过一次前述的一种地面介质的判断阈值的修正方法，并保留有所述首次检测结果、修正过的所述第二预设判断阈值，以及修正所述第二预设判断阈值后的所述待调节检测结果。当所述首次检测结果与修正所述第二预设判断阈值后得到的所述待调节检测结果相同，则将修正所述第二预设判断阈值后得到的所述待调节检测结果作为上一次地面介质的有效检测结果，然后再进入步骤S301。

步骤S302、判断当前地面介质的首次检测结果是否与上一次获得的有效检测结果相同，是则当前地面介质没有变化，进入步骤S303；否则当前地面介质发生变化，进入步骤S304，相当于需要重新执行一次前述的步骤S205至步骤S218。

步骤S304、确定首次检测结果后，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，然后根据所接收的声音信号的频域变换结果与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果，然后进入步骤S305，其中，第二预设判断阈值是支持调节修正的，待调节检测结果是当前地面介质的类型信息；通过步骤S301的首次检测确定当前地面介质的类型，这个结果没有受到所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音的影响。完成首次检测后，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，此时采集到的声音信号主要来自机器主刷的噪声。确定首次检测结果的过程中，所述移动机器人移动距离较小，可以认为地面材质尚未发生变化，也就是说还没有从硬地面移动到地毯，或者从地毯移动到硬地面，然后通过分析接收的声音信号再次检测地面介质，将所接收的声音信号进行频域变换，再从频域中提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值，根据该幅度值与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果。

步骤S305、判断首次检测结果与待调节检测结果是否相同，是则保持所述第二预设判断阈值不变，否则修正所述第二预设判断阈值，使得返回所述步骤S304实时检测同一地面介质上反射的声音信号所获取的待调节检测结果变为与首次检测结果一致，然后进入步骤S306。如果判断首次检测结果与待调节检测结果不相同，先将第二预设判断阈值修正为小于当前接收的声音信号的频域变换结果，再返回步骤S304以确定待调节检测结果；也可以先将第二预设判断阈值按照可调节裕量进行修正，再返回步骤S304与实时接收的声音信号的频域变换结果进行比较。其中，第二预设判断阈值是一个可调节裕量，该可调节裕量是根据接收的声音信号的频域变换结果按一定的比例实验测试得到的经验范围值，第二预设判断阈值的初始值是机器出厂状态下设定的。

步骤S303、停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，然后根据所接收的声音信号的频域变换结果与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果，然后进入步骤S306，其中，第二预设判断阈值是支持调节修正的，待调节检测结果是当前地面介质的类型信息；通过步骤S301的首次检测确定当前地面介质的类型，这个结果没有受到所述移动机器人内部的主刷、风机运转时所产生的声音的影响。完成首次检测后，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，此时采集到的声音信号主要来自机器主刷的噪声。确定首次检测结果的过程中，所述移动机器人移动距离较小，可以认为地面材质尚未发生变化，也就是说还没有从硬地面移动到地毯，或者从地毯移动到硬地面，然后通过分析接收的声音信号再次检测地面介质，将所接收的声音信号进行频域变换，再从频域中提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值，根据该幅度值与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果。

步骤S306、将与步骤S301获得的首次检测结果一致的所述待调节检测结果确定为当前地面介质的有效检测结果，然后返回步骤S301继续完成对地面介质的检测。其中，当前地面介质的有效检测结果是对所述移动机器人在当前地面介质的移动策略起影响作用的检测结果。

所述待调节检测结果既来自跨越不同地面介质情况下执行的所述步骤S305，也来自同一地面介质情况下执行的所述步骤S303；当所述待调节检测结果既来自跨越不同地面介质情况下执行的所述步骤S305时，所述待调节检测结果是重新执行一次前述的步骤S205至步骤S218获得的修正判断阈值后的所述待调节检测结果，再将所述待调节检测结果更新上一次地面介质的有效检测结果，作为当前地面介质的有效检测结果；当所述待调节检测结果来自同一地面介质情况下执行的所述步骤S303时，则不需要修正所述第二预设判断阈值，直接使用所述第二预设判断阈值参与执行所述步骤S303以获得所述待调节检测结果，再将所述待调节检测结果更新上一次地面介质的有效检测结果，作为当前地面介质的有效检测结果。

在本实施例中，所述移动机器人可能从开始启动到后续跨越不同的地面介质的过程中，在确定首次检测结果的基础上动态调整预设判断阈值，克服机器老化产生的声音差异所带来的影响，适应于各种机器老化状态下准确检测识别当前地面介质是否为地毯，进而控制所述移动机器人在清洁作业过程中实时规避地毯。

具体地，在所述步骤S305中，当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是硬地板时，增大所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值小于所述第二预设判断阈值，然后返回所述步骤S304确定出所述待调节检测结果由硬地板变为地毯，将地毯作为所述当前地面介质的有效检测结果；当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是地毯时，保持所述第二预设判断阈值不变，并将地毯作为所述当前地面介质的有效检测结果；当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是地毯时，减小所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值大于所述第二预设判断阈值，然后返回所述步骤S304确定出所述待调节检测结果由地毯变为硬地板，将硬地板作为所述当前地面介质的有效检测结果；当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是硬地板时，保持所述第二预设判断阈值不变，并将硬地板作为所述当前地面介质的有效检测结果。需要说明的是，所述步骤S304和所述步骤S305的基本原理相当于前述实施例中的步骤S205至步骤S218。

与现有技术中采用一个固定的出厂时预设的判断阈值相比，本实施例通过对比首次检测结果和待检测结果，在只控制声音接收器被动接收声音信号的情况下，修正所述第二预设判断阈值，使得待检测结果适应当前机器运转产生的噪声变化状态所带来的影响，提高所述移动机器人在各种机器老化状态下的地面介质的检测识别能力。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种地面介质的判断阈值的修正方法，其特征在于，该修正方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在刚启动移动的过程中修正检测地面介质的参数；

该修正方法包括：

步骤1、控制声音发射器发射第一预设频率的声音信号,同时控制声音接收器接收声音信号,然后根据所接收的声音信号的幅度与第一预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的首次检测结果；其中，第一预设判断阈值是实验测试得到的固定经验值，首次检测结果是当前地面介质的类型信息；

步骤2、确定首次检测结果后，停止声音发射器发射声音信号，只控制声音接收器接收声音信号，然后根据所接收的声音信号的频域变换结果与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果；其中，第二预设判断阈值是支持调节修正的，待调节检测结果是当前地面介质的类型信息；

步骤3、判断首次检测结果与待调节检测结果是否相同，是则保持第二预设判断阈值不变，否则修正第二预设判断阈值，使得返回步骤2获取的待调节检测结果变为与首次检测结果一致，其中，第二预设判断阈值是一个可调节裕量。

2.根据权利要求1所述修正方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述根据所接收的声音信号的幅度与第一预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的首次检测结果的方法包括：

从所述步骤1所接收的声音信号中提取出所述第一预设频率的待测信号的幅度；

判断所述第一预设频率的待测信号的幅度是否小于所述第一预设判断阈值，是则确定当前地面介质的所述首次检测结果是地毯，否则确定当前地面介质的所述首次检测结果是硬地板；

其中，所述第一预设判断阈值用于衡量所述当前地面介质对所述第一预设频率的待测信号的衰减能力；所述第一预设频率的声音信号是声音发射器调制发射的专用频率的声波信号。

3.根据权利要求2所述修正方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述根据所接收的声音信号的频域变换结果与第二预设判断阈值的关系来确定当前地面介质的待调节检测结果的方法包括：

控制所述步骤2中所接收的声音信号进行频域变换，再提取出第二预设频率的待测频域信号的幅度值；

判断第二预设频率的待测频域信号的幅度值是否小于所述第二预设判断阈值，是则确定当前地面介质的所述待调节检测结果是地毯，否则确定当前地面介质的所述待调节检测结果是硬地板；

其中，所述第二预设判断阈值用于衡量当前地面介质对高频段的声音信号的衰减能力；所述第二预设频率是所述声音接收器实时接收的声音信号经过频域变换得到的响应频段内的高频分量。

4.根据权利要求3所述修正方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述修正第二预设判断阈值的方法包括：

当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是硬地板时，增大所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值小于所述第二预设判断阈值，使得返回所述步骤2获得到的所述待调节检测结果被判断为与所述首次检测结果相同；

当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是地毯时，保持所述第二预设判断阈值不变，使得返回所述步骤2获得到所述待调节检测结果保持不变；

当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是地毯时，减小所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值大于所述第二预设判断阈值，使得返回所述步骤2获得到的所述待调节检测结果被判断为与所述首次检测结果相同；

当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是硬地板时，保持所述第二预设判断阈值不变，使得返回所述步骤2获得到所述待调节检测结果保持不变；

其中，所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值是所述声音接收器实时接收并经过频域变换获得的信号幅度值。

5.根据权利要求1所述修正方法，其特征在于，所述可调节裕量与实时处理得到的所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值存在比例关系。

6.一种地面介质的检测方法，其特征在于，该检测方法用于控制装配有声音发射器和声音接收器的移动机器人在移动过程中检测地面介质，其中，移动机器人从启动后就开始检测地面介质；

该检测方法包括：

步骤S1、控制所述移动机器人执行权利要求1至5任一项所述修正方法；

步骤S2、在权利要求1至5任一项所述首次检测结果与权利要求1至5任一项所述待调节检测结果相同时，将所述待调节检测结果作为当前地面介质的有效检测结果，再返回权利要求1至5任一项所述步骤1；

步骤S3、判断权利要求1至5任一项所述步骤1获取的首次检测结果是否与当前地面介质的有效检测结果是否相同，是则继续执行权利要求1至5任一项所述步骤2，并将所述步骤2获得的待调节检测结果更新当前地面介质的有效检测结果；否则继续执行权利要求1至5任一项所述步骤2和所述步骤3，然后返回步骤S2；

其中，当前地面介质的有效检测结果是对所述移动机器人在当前地面介质的移动策略起影响作用的检测结果。

7.根据权利要求6所述检测方法，其特征在于，所述否则继续执行权利要求1至5任一项所述步骤2和所述步骤3，然后返回步骤S2的方法包括：

当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是硬地板时，增大所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值小于所述第二预设判断阈值，然后返回所述步骤2确定出所述待调节检测结果由硬地板变为地毯，将地毯作为所述当前地面介质的有效检测结果；

当所述首次检测结果是地毯，且所述待调节检测结果是地毯时，保持所述第二预设判断阈值不变，并将地毯作为所述当前地面介质的有效检测结果；

当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是地毯时，减小所述第二预设判断阈值，直到所述第二预设频率的待测频域信号的幅度值大于所述第二预设判断阈值，然后返回所述步骤2确定出所述待调节检测结果由地毯变为硬地板，将硬地板作为所述当前地面介质的有效检测结果；

当所述首次检测结果是硬地板，且所述待调节检测结果是硬地板时，保持所述第二预设判断阈值不变，并将硬地板作为所述当前地面介质的有效检测结果。