CN110968143B - 一种光电调节电路及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，公开一种光电调节电路及机器人。光电调节电路包括发射电路、接收电路及反馈调节电路。接收电路至少被设置为接收外部环境的反射光信号并产生偏置电压，偏置电压与反射光信号强度呈负相关，反馈调节电路通过至少两种调节模式调节流经发射电路的发射电流，偏置电压与发射电流呈正相关。当外部环境的反射率比较高时，反馈调节电路调低流经发射电路的发射电流，降低了发射电路的输出功率，减小了电路的功耗。当外部环境的反射率比较低时，反馈调节电路调高流经发射电路的发射电流，使得发射电路产生足够的光线，以提高接收电路所接收的反射光信号强度，从而使得光电调节电路可靠地工作。

Description

一种光电调节电路及机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种光电调节电路及机器人。

背景技术

随着机器自动化的高速发展，扫地机器人也成为家庭智能机器人领域的主流产品。

扫地机器人一般均具备有检测功能，比如，检测运行地面的情况，或者，检测是否走到边缘或悬崖。现有的扫地机器人大多数通过发光二极管发射的光信号完成地面检测，其中，地检的发光二极管都是开环控制，恒功率发射，无论在高反射率地面还是在低反射率地面，发光二极管的功率都一样，不能随反射率环境变化调整功率。通常为了机器能在低反射率地面工作，把地检发射功率调得比较高，造成能量的浪费。

发明内容

本发明实施例的一个目的旨在提供一种光电调节电路及机器人，其能够降低电路的功耗。

为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

在第一方面，本发明实施例提供一种光电调节电路，包括：

发射电路，用于发射光信号；

接收电路，至少被设置为接收外部环境的反射光信号并产生偏置电压，所述偏置电压与所述反射光信号强度呈负相关；

反馈调节电路，分别与所述接收电路和所述发射电路电连接；

其中，所述反馈调节电路至少具有两种调节模式，所述反馈调节电路通过所述至少两种调节模式调节流经所述发射电路的发射电流，所述偏置电压与所述发射电流呈正相关，所述发射电流用于激励所述发射电路发射光信号。

在第二方面，本发明实施例还提供一种机器人，包括任一项所述的光电调节电路。

在本发明实施例中，光电调节电路包括发射电路、接收电路及反馈调节电路。其中，发射电路用于发射光信号；接收电路至少被设置为接收外部环境的反射光信号并产生偏置电压，偏置电压与反射光信号强度呈负相关；反馈调节电路分别与所述接收电路和所述发射电路电连接；其中，所述反馈调节电路至少具有两种调节模式，所述反馈调节电路通过所述至少两种调节模式调节流经所述发射电路的发射电流，所述偏置电压与所述发射电流呈正相关，所述发射电流用于激励所述发射电路发射光信号，因此，当外部环境的反射率比较高时，反射回被接收电路所接收的反射光信号强度比较强，一方面，反馈调节电路通过其中一种调节模式调低流经发射电路的发射电流，降低了发射电路的输出功率，减小了电路的功耗。另一方面，当外部环境的反射率比较低时，反射回被接收电路所接收的反射光信号强度比较弱，反馈调节电路通过其中一种调节模式调高流经发射电路的发射电流，使得发射电路能够产生足够的光线，以提高接收电路所接收的反射光信号强度，从而使得光电调节电路可靠地工作。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1a为本发明实施例提供的一种光电调节电路的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的一种光电调节电路的结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的一种反馈调节模式的电路示意图；

图2b为本发明实施例提供的一种电流调节模式的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光电调节电路的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光电调节方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光电调节方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种控制器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供的光电调节电路可设置在任意构造并具有特定功能的机器人，例如扫地机器人、洗地机器人或搬运机器人等。

请参阅图1a，图1a为本发明实施例提供的一种光电调节电路的结构示意图。如图1a所示，所述光电调节电路100包括发射电路101、接收电路102及反馈调节电路103。

发射电路101，用于发射光信号，为所述光电调节电路100提供检测光源。具体的，在发射电路101中，至少采用一个发射器发射光信号，其中，所述发射器包括但不限于是红外线发射器或可见光发射器。

接收电路102，至少被设置为接收外部环境的反射光信号并产生偏置电压，其中，偏置电压与反射光信号强度呈负相关。在一些实施例中，反射光信号强度与外部环境的反射率存在关联，亦即，所述发射电路101发射的光信号经外部环境反射后，部分光信号进入所述接收电路102范围内，高反射率的外部环境表面可以将大部分的光进行反射，而形成光强较大的光信号，诸如光滑的瓷砖、白色墙面等等，其反射回的反射光信号强度比较多而大部分被接收电路102接收。

低反射率的外部环境表面将反射较少数量的光，形成光强较小的光信号，诸如地毯、黑色墙面等等，其反射回的反射光信号强度比较小而小部分被接收电路102接收，因此，外部环境的反射率与被接收电路接收的反射光信号强度呈正相关，由于偏置电压与反射光信号强度呈负相关，因此，外部环境的反射率与偏置电压呈负相关，亦即，所述反射光信号的强度将直接影响偏置电压的大小，当接收到的光信号的强度越高，接收电路102产生的偏置电压越小，相反的，当接收到的光信号的强度越低，接收电路102产生的偏置电压越大。可见，接收电路102产生的偏置电压与外部环境的反射率呈负相关。

反馈调节电路103分别与所述接收电路102和所述发射电路101电连接，其中，所述反馈调节电路103配置两种调节模式，所述反馈调节电路103通过所述至少两种调节模式调节流经所述发射电路101的发射电流，所述偏置电压与所述发射电流呈正相关，所述发射电流用于激励所述发射电路发射所述光信号。

具体的，反馈调节电路103与接收电路102连接，接收电路102将产生的偏置电压输出至反馈调节电路103；反馈调节电路103还与发射电路101连接，反馈调节电路103根据接收到的偏置电压，调节流经发射电路的发射电流。其中，偏置电压与发射电流呈正相关，亦即，偏置电压的值越大，发射电路根据较大的偏置电压，上调发射电流；相反的，偏置电压的值越小，发射电路根据较小的偏置电压，下调发射电流。进一步的，发射电流用于激励发射电路发射光信号，发射电流越大，发射的光信号的强度越强，发射电流越小，发射的光信号的强度越弱。

为了更清楚的解释反馈调节电路103的调节功能，以下以高、低两种反射率的外部环境为例，阐述发射电路101、接收电路102及反馈调节电路103之间的调节关系。

当外部环境的反射率为高反射率时，发射电路101反射的光信号由外部环境将大部分的光信号反射至接收电路102范围内，以形成光强较强的光信号；由于外部环境的反射率与接收电路102产生的偏置电压呈负相关，亦即，高反射率的外部环境使得接收电路102产生较小的偏置电压；较小的偏置电压输出至反馈调节电路103，反馈调节电路103根据接收到的偏置电压，调节流经发射电路101的发射电流，其中，偏置电压与发射电流呈正相关，因此，反馈调节电路103根据较小的偏置电压下调发射电流，从而，发射电路101根据下调的发射电流发射出较弱的光信号。

当外部环境的反射率为低反射率时，发射电路101反射的光信号由外部环境将小部分的光信号反射至接收电路102范围内，以形成光强较弱的光信号；由于外部环境的反射率与接收电路102产生的偏置电压呈负相关，亦即，低反射率的外部环境使得接收电路102产生较大的偏置电压；较大的偏置电压输出至反馈调节电路103，反馈调节电路103根据接收到的偏置电压，调节流经发射电路101的发射电流，其中，偏置电压与发射电流呈正相关，因此，反馈调节电路103根据较大的偏置电压上调发射电流，从而，发射电路101根据上调的发射电流发射出较强的光信号。

可见，光电调节电路100可以根据不同发射率的外部环境，动态的调节发射电路101的发射电流。

在本发明实施例中，在外部环境为高反射率时，自动将发射电路的发射电流降低，进而降低了发射电路的输出功率，减小了电路的功耗；并且，发射电路根据反射情况将发射电流调节到合适的大小，延长了发射电路中发光器件的寿命。

总体而言，当外部环境的反射率比较高时，反射回被接收电路所接收的反射光信号强度比较强，一方面，反馈调节电路通过其中一种调节模式调低流经发射电路的发射电流，降低了发射电路的输出功率，减小了电路的功耗。另一方面，当外部环境的反射率比较低时，反射回被接收电路所接收的反射光信号强度比较弱，反馈调节电路通过其中一种调节模式调高流经发射电路的发射电流，使得发射电路能够产生足够的光线，以提高接收电路所接收的反射光信号强度，从而使得光电调节电路可靠地工作。

可以理解的，机器人在运行过程中，可能会通过多种不同反射率的地面，比如，机器人在运行的过程中，将经过浅色瓷砖地面和/或深色地毯和/或浅色木制地面，则由于地面的材质和颜色的不同，使的各种地面的反射率各不相同。为了能进一步的适应多种反射率的地面，请参阅图1b，所述光电调节电路100还包括开关切换电路104与控制器105。

开关切换电路104分别与所述接收电路102和所述反馈调节电路相连103，所述开关切换电路104配置有第一闭合状态与第二闭合状态。

控制器105分别与所述开关切换电路104和所述接收电路102电连接，当所述控制器105根据所述偏置电压，选择调节模式，所述调节模式包括反馈调节模式或电流调节模式。

当选择的调节模式为反馈调节模式，控制器105控制所述开关切换电路104处于所述第一闭合状态，所述偏置电压可施加在所述反馈调节电路103，所述反馈调节电路103根据所述偏置电压调节流经所述发射电路101的发射电流。

当选择的调节模式为电流调节模式，所述控制器105控制所述开关切换电路104处于所述第二闭合状态，所述控制器105可向所述反馈调节电路103提供调节电压。所述反馈调节电路103根据所述调节电压，调节流经所述发射电路101的发射电流。

在一些实施例中，所述开关切换电路104用于根据控制器105的控制指令动态切换为第一闭合状态或第二闭合状态。当所述调节模式为反馈调节模式，开关切换电路104为第一闭合状态，所述接收电路通过所述开关切换电路连接所述反馈调节电路，接收电路产生的偏置电压通过开关切换电路104输出至反馈调节电路，使得偏置电压可施加在反馈调节电路，具体调节过程请参看上述光电调节电路实施例的调节过程，在此不再一一赘述。

当所述调节模式为电流调节模式，开关切换电路104为第二闭合状态，开关切换电路104根据控制器的控制指令，断开接收电路102与反馈调节电路103的连接，此时，控制器105通过开关切换电路104连接反馈调节电路103，向反馈调节电路103施加调节电压，所述反馈调节电路103根据所述调节电压，反馈调节流经所述发射电路的发射电流，以使所述发射电路产生预设最大亮度的光信号。

具体的，控制器105中包含有用于产生PWM信号的模块，控制器105输出PWM信号，通过调节PWM信号的占空比来调节调节电压的值，其中，PWM的占空比越高，输出的调节电压越高。优选地，控制器105还包括DAC转换模块，控制器105通过DAC模块将数字信号转换成模拟信号，并由控制器的I/O接口将模拟信号输出作为反馈调节电路的调节电压。

控制器105还与接收电路102连接，控制器105采样接收电路102产生的偏置电压信号，并根据采样的偏置电压信号控制开关切换电路104。在一些实施例中，控制器105中设置有第一预设条件，当检测到所述偏置电压满足第一预设条件时，所述控制器105选择反馈调节模式，控制所述开关切换电路处于所述第一闭合状态；当检测到所述偏置电压未满足第一预设条件时，所述控制器105选择电流调节模式，控制所述开关切换电路处于所述第二闭合状态。

具体的，偏置电压包括发射电路处于发射状态下的第一偏置电压及处于停止发射状态下的第二偏置电压，将第二偏置电压减去第一偏置电压，得到第一电压差值。判断偏置电压是否满足第一预设条件，具体为：在控制器中预设第一电压阈值S1，将计算得到的第一电压差值与第一电压阈值S1进行比较，若第一电压差值大于第一电压阈值S1时，称为偏置电压满足第一预设条件，反之，若第一电压差值小于或等于第一电压阈值S1时，则称偏置电压未满足第一预设条件。进一步的，当偏置电压满足第一预设条件时，控制器105控制开关切换电路104工作在第一开关状态，亦即，反馈调节电路103根据接收电路102产生的偏置电压调节发射电路101的发射电流。当偏置电压未满足第一预设条件时，控制器105输出控制信号断开开关切换电路104与接收电路102的连接，并通过开关切换电路104向反馈调节电路103施加调节电压，根据调节电压，调节流经发射电路的发射电流，以使发射电路产生预设最大亮度的光信号。

可以理解的，上述光电调节电路中，至少包含一个发射电路101，并且，每个发射电路101对应有一个接收电路102和反馈调节电路103。发射电路的发光强度由于个体差异，施加相同电压信号时，其发光的强度无法一致。在本实施例中，控制器105根据各发射电路的个体差异，施加对应的调节电压，以使各发射电路产生预设最大亮度的光信号。

在一些实施例中，当发射电路101产生预设最大亮度的光信号时，首先，控制器105分别获取发射电路101处于发射状态下的第三偏置电压及处于停止发射状态下的第四偏置电压，使用第四偏置电压减去第三偏置电压，得到第二电压差值。

其次，控制器105根据第二电压差值，确定工作模式。举例而言，工作模式包括保护工作模式或正常工作模式，控制器105判断第二电压差值是否小于第二电压阈值，若是，选择工作模式为保护工作模式。若否，选择工作模式为正常工作模式。

最后，控制器105根据工作模式，控制机器人执行预设操作，举例而言，当工作模式为保护工作模式，控制机器人执行后退操作和/或报警操作和/或停止行进操作。当工作模式为正常工作模式，控制机器人执行正常操作。

当机器人通过执行后退操作而回归到正常的清洁地面时，为了使得机器人能够及时进入反馈调节模式，在一些实施例中，当工作模式为正常工作模式，控制器105判断第二电压差值是否大于第一电压阈值，若是，获取机器人进入电流调节模式时对应的第一时间点，以及得到第二电压差值对应的第二时间点，并将第二时间点减去第一时间点，得到时长，判断时长是否大于预设时长阈值，若是，控制机器人进入反馈调节模式。

当外部环境为强光环境，即使发射电路处于停止发射状态，接收电路依然能够输出一定的偏置电压，此时的偏置电压会影响到机器人处于反馈调节模式时的反射电流的调节工作。因此，在一些实施例中，当控制器105检测到发射电路101处于停止发射状态，且接收电路102输出偏置电压时，控制器105控制开关切换电路104处于第二闭合状态，于是控制器105通过开关切换电路104连接反馈调节电路103，向反馈调节电路103施加调节电压，所述反馈调节电路103根据所述调节电压，反馈调节流经所述发射电路的发射电流，以使所述发射电路产生预设最大亮度的光信号，以增强抗环境光噪声的能力。

在本发明实施例中，光电调节电路100还包括开关切换电路104和控制器105，控制器105采集接收电路产生的偏置电压信号，判断偏置电压信号是否满足第一预设条件，并根据判断结果将开关切换电路调节至第一闭合状态或第二闭合状态，以使反馈调节电路103根据不同的电压信号调节发射电路101的发射电流，从而，控制器可以根据发射电路的个体差异，动态调节发射电路的调节电压，以使发射电路产生预设最大亮度的光信号。当光电调节电路中包含多个发射电路时，还可以通过调节发射电路的调节电压，使得各发射电路的发光亮度达到一致。

在一些实施例中，请继续参阅图3，所述发射电路包括：发光二极管D1、反馈调节电路103及发射控制电路，所述反馈调节电路103用于根据所述偏置电压，反馈调节流经所述发光二极管D1的发射电流；发射控制电路分别与所述发光二极管D1和所述控制器105电连接，用于根据所述控制器发送的控制信号，控制所述发光二极管的开关状态。

具体的，不同发光二极管D1可对应不同调节电压；当所述开关切换电路104处于所述第二闭合状态时，所述控制器选择与所述发光二极管对应的调节电压施加给反馈调节电路，所述反馈调节电路用于根据所述调节电压，反馈调节流经所述发光二极管的发射电流，以使所述发光二极管产生预设最大亮度的光信号。

发射控制电路用于根据控制器发送的控制信号，控制所述发光二极管D1的开关状态，其中，发射控制电路可以为任意的电力电子元器件，例如场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT、晶闸管SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管GTR等类型，也可以是任意的常用开关，例如接触器、继电器、延时开关、光电开关、轻触开关、接近开关等类型，也可以是上述类型的多种组合形式。

所述反馈调节电路包括开关三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2及运算放大器U1；所述开关三极管Q2的第一端与所述发射电路连接，所述开关三极管Q2的第二端连接通过所述第一电阻R1接地，所述开关三极管Q2的第三端连接通过所述第二电阻R2连接所述运算放大器U1的输出端；所述运算放大器U1的同向输入端连接所述开关切换电路，所述运算放大器U1的反向输入端与所述第一电阻R1及所述开关三极管Q2公共端连接，并构成负反馈电路。

所述接收电路包括：第三电阻R3、光电二极管Q1及信号处理电路，其中，第三电阻R3连接第一电源；光电二极管Q1与所述第三电阻串联，用于接收由外部环境反射回的光信号，并根据所述光信号的强度产生偏置电压；所述信号处理电路的第一端与所述光电二极管Q1及所述第三电阻R3的公共端连接，所述信号处理电路的第二端连接所述开关切换电路，用于输出所述偏置电压，所述信号处理电路的第二端连接所述控制器，所述控制器通过所述第三端采样所述偏置电压。

在一些实施例中，信号处理电路包括放大或滤波电路，用于对光电二极管Q1两端产生的偏置电压信号进行放大或滤波。

在另一些实施例中，所述光电调节电路100还包括有电阻R4和电容C1组成的RC滤波器，用于当PWM频率、R4阻值及C1容值合适时，PWM信号经过RC滤波器后，将调节电压变为直流电压信号，调节电压值的高低由PWM信号的占空比决定，占空比越高，调节电压值越高。进一步的，所述调节电压的值可以根据需要，调整为0到限定的最大值之间的任意值，且其调节过程可以是从0开始慢慢增加直至目标调节电压。

以下将详细阐述开关切换电路104处于第一闭合状态或第二闭合状态时，光电调节电路100中各电子元件的信号变化：

当开关切换电路104处于第一闭合状态时，接收电路102通过开关切换电路104连接反馈调节电路103。由于运算放大器U1的输出端连接其反向输入端而构成负反馈，发光二极管D1的发射电流随外部环境反射率变化而变化。假设运算放大器U1的同向输入端电压为U+,运算放大器U1的反向输入端电压为U-，由于运算放大器满足虚短的特性，即电压U+等于电压U-。电压U+的值由第三电阻R3和光电二极管Q1决定，光电二极管Q1接收到的红外光越强，产生的偏置电压越低，从而电压U+越低。发光二极管D1的发射电流I＝U-/R1，由于U+＝U-，故发光管电流I＝U+/R1，可见，发光二级管D1的发射电流与光电二极管Q1产生的偏置电压相关。具体调节过程如下：发光二级管D1亮度增加→光电二极管Q1接收的红外光增加→电压U+减小→电压U-减小→发光二极管D1电流减小→发光二极管D1亮度减小→光电二极管Q1接收的红外光减小→电压U+增大→电压U-增大→发光二极管D1电流增大→发光二极管D1亮度增大。发光二级管D1亮度和光电二极管Q1输出电压总是相互限制，始终保持平衡状态，因此，发光二极管的亮度根据外部环境的反射光强度变化而变化。同时，控制器105还实时采集偏置电压信号，并根据偏置电压计算第一电压差值，当第一电压差值小于第一电压阈值S1时，控制器105将输出控制信号将开关切换电路104的闭合状态切换成第二闭合状态。

当开关切换电路104处于第二闭合状态时，控制器105断开接收电路102与反馈调节电路103的连接，控制器105根据发光二极管D1的个体差异，向反馈调节电路103施加对应大小的调节电压，以使发光二极管D1产生预设最大亮度的光信号。同时，光电二极管Q1根据接收到的光信号产生偏置电压，控制器105实时采集偏置电压信号，并根据偏置电压计算第一电压差值。若第一电压差值不再小于第一电压阈值S1，控制器输出的调节电压继续维持在限定的最大值，持续一定时间后，控制器105将输出控制信号将开关切换电路104的闭合状态切换成第一闭合状态，以降低功耗。若第一电压差值小于第二电压阈值S2，则判断遇到悬崖，并执行后退、停止或报警等保护动作。

请参阅图4，本发明实施例提供的一种光电调节方法，所述方法应用于具有上述光电调节电路构造的机器人，所述方法包括：

S41、当所述开关切换电路处于所述第一闭合状态时，获取施加在所述反馈调节电路的偏置电压；

具体的，发射电路发射的光信号经外部环境反射后，部分光信号进入接收电路范围内，可以理解的，进入接收电路范围的光信号的多少与外部环境的反射率有关，低反射率的外部环境表面将反射较少数量的光，形成光强较小的光信号，例如深色的毛毯或深色的瓷砖。相反的，高反射率的外部环境表面可以将大部分的光进行反射，而形成光强较大的光信号。进一步的，所述反射光信号的强度将直接影响偏置电压的大小，当接收到的光信号的强度越高，接收电路产生的偏置电压越小，相反的，当接收到的光信号的强度越低，接收电路产生的偏置电压越大。可见，接收电路产生的偏置电压与外部环境的反射率呈负相关。

S42、根据所述偏置电压，确定调节模式，所述调节模式包括反馈调节模式或电流调节模式；

在一些实施例中，确定调节模式的方式比较繁多，举例而言，所述偏置电压包括所述发射电路处于发射状态下的第一偏置电压及处于停止发射状态下的第二偏置电压，首先，控制器使用所述第二偏置电压减去所述第一偏置电压，得到第一电压差值。接着，控制器根据所述第一电压差值，确定调节模式。

例如，控制器累加每个所述发射电路对应的第一偏置电压，得到第一总偏置电压，将所述第一总偏置电压除以所述发射电路的总数量，得到第一平均电压。接着，控制器还累加每个所述发射电路对应的第二偏置电压，得到第二总偏置电压，将所述第二总偏置电压除以所述发射电路的总数量，得到第二平均电压。最后，将所述第二平均电压与所述第一平均电压作减法运算，得到第一电压差值。

控制器判断所述第一电压差值是否大于第一预设阈值S1；若是，选择所述调节模式为反馈调节模式；若否，选择所述调节模式为电流调节模式。具体的，预设第一电压阈值S1，将计算得到的第一电压差值与第一电压阈值S1进行比较，若第一电压差值大于第一电压阈值S1时，则设置调节模式为反馈调节模式，反之，若第一电压差值小于或等于第一电压阈值S1时，则设置调节模式为电流调节模式。

S43、根据所述调节模式，控制所述反馈调节电路调节流经所述发射电路的发射电流。

当调节模式为反馈调节模式时，控制开关切换电路工作在第一闭合状态，亦即，反馈调节电路根据接收电路产生的偏置电压调节发射电路的发射电流。

在本实施例中，当调节模式为反馈调节模式时，接收电路产生的偏置电压与外部环境的反射率呈负相关，调节原理如下：

当外部环境的反射率为高反射率时，发射电路反射的光信号由外部环境将大部分的光信号反射至接收电路范围内，以形成光强较强的光信号；由于外部环境的反射率与接收电路产生的偏置电压呈负相关，亦即，高反射率的外部环境使得接收电路产生较小的偏置电压；较小的偏置电压输出至反馈调节电路，反馈调节电路根据接收到的偏置电压，调节流经发射电路的发射电流，其中，偏置电压与发射电流呈正相关，因此，反馈调节电路根据较小的偏置电压下调发射电流，从而，发射电路根据下调的发射电流发射出较弱的光信号。

当外部环境的反射率为低反射率时，发射电路反射的光信号由外部环境将小部分的光信号反射至接收电路范围内，以形成光强较弱的光信号；由于外部环境的反射率与接收电路产生的偏置电压呈负相关，亦即，低反射率的外部环境使得接收电路产生较大的偏置电压；较大的偏置电压输出至反馈调节电路，反馈调节电路根据接收到的偏置电压，调节流经发射电路的发射电流，其中，偏置电压与发射电流呈正相关，因此，反馈调节电路根据较大的偏置电压上调发射电流，从而，发射电路根据上调的发射电流发射出较强的光信号。

可见，当调节模式为反馈调节模式时，可以根据不同发射率的外部环境，动态的调节发射电路的发射电流，特别是在外部环境为高反射率时，自动将发射电路的发射电流降低，进而降低了发射电路的输出功率，减小了电路的功耗。

当调节模式为电流调节模式时，控制所述开关切换电路处于所述第二闭合状态，并通过开关切换电路向反馈调节电路施加调节电压，根据调节电压，调节流经发射电路的发射电流，以使发射电路产生预设最大亮度的光信号。

在本实施例中，当调节模式为电流调节模式时，向反馈调节电路施加调节电压，反馈调节电路根据调节电压，反馈调节流经发射电路的发射电流，以使发射电路产生预设最大亮度的光信号。发射电路的发光强度由于个体差异，施加相同电压信号时，其发光的强度无法达到一致，因此，根据发射电路的个体差异，施加对应的调节电压，以使各发射电路产生预设最大亮度的光信号，使得发射电路的发光亮度达到一致。

作为优选的，向反馈调节电路输出PWM信号，通过调节PWM信号的占空比来调节输出调节电压的值；或者，通过DAC模块将数字信号转换成模拟信号，并由I/O接口将模拟信号输出作为反馈调节电路的调节电压。

在本发明实施例中，当所述开关切换电路处于所述第一闭合状态时，获取施加在所述反馈调节电路的偏置电压；根据所述偏置电压，确定调节模式，所述调节模式包括反馈调节模式或电流调节模式；根据所述调节模式，控制所述反馈调节电路调节流经所述发射电路的发射电流。当调节模式为反馈调节模式时，可以根据不同发射率的外部环境，动态的调节发射电路的发射电流，特别是在高反射率外部环境时，自动将发射电路的发射电流降低，进而降低了发射电路的输出功率，减小了电路的功耗；当调节模式为电流调节模式时，根据发射电路的个体差异，施加对应的调节电压，以使发射电路产生预设最大亮度的光信号，使得多个发射电路的发光亮度达到一致。

请参阅图5，当所述调节模式为电流调节模式时，所述方法还包括：

S51、选择与每个所述发射电路对应的目标调节电压；

S52、施加所述目标调节电压至所述反馈调节电路，以使所述反馈调节电路用于根据所述目标调节电压，反馈调节流经所述发射电路的发射电流，以产生预设最大亮度的光信号。

具体的，发射电路的发光强度由于个体差异，施加相同电压信号时，其发光的强度无法一致，因此，根据发射电路的不同发光强度施加不同调节电压，以使各个发射电路产生预设最大亮度的光信号。

当所述发射电路产生预设最大亮度的光信号时，分别获取所述发射电路处于发射状态下的第三偏置电压及处于停止发射状态下的第四偏置电压；使用所述第四偏置电压减去所述第三偏置电压，得到第二电压差值；根据所述第二电压差值，确定工作模式；根据所述工作模式，控制所述机器人执行预设操作。

其中，所述工作模式包括保护工作模式或正常工作模式，所述根据所述工作模式，控制所述机器人执行预设操作包括：

当所述工作模式为保护工作模式，控制所述机器人执行后退操作和/或报警操作和/或停止行进操作；

当所述工作模式为正常工作模式，控制所述机器人执行正常操作。

具体的，当所述工作模式为正常工作模式时，判断所述第二电压差值是否大于所述第一预设阈值S1；若是，获取所述机器人进入所述电流调节模式时对应的第一时间点，以及得到所述第二电压差值对应的第二时间点，并将所述第二时间点减去所述第一时间点，得到时长，判断所述时长是否大于预设时长阈值，若是，控制所述机器人进入反馈调节模式，若否，继续获取第二电压差值，根据第二电压差值，进一步的确认工作模式。

根据第二电压差值，进一步的确认工作模式，将第二电压差值与第二预设阈值S2进行比较。具体的，判断所述第二电压差值是否小于第二预设阈值S2；若是，选择所述工作模式为保护工作模式；若否，选择所述工作模式为正常工作模式。

其中，第二电压差值的获取方法如下：所述使用所述第四偏置电压减去所述第三偏置电压，得到第二电压差值，具体的，累加每个所述发射电路对应的第三偏置电压，得到第三总偏置电压；将所述第三总偏置电压除以所述发射电路的总数量，得到第三平均电压；累加每个所述发射电路对应的第四偏置电压，得到第四总偏置电压；将所述第四总偏置电压除以所述发射电路的总数量，得到第四平均电压；将所述第四平均电压与所述第三平均电压作减法运算，得到第二电压差值。

当所述工作模式为保护工作模式时，控制所述机器人执行后退操作和/或报警操作和/或停止行进操作。

在本发明实施例中，所述调节模式为电流调节模式时，根据各发射电路的不同发光强度施加不同调节电压，以使各个发射电路产生预设最大亮度的光信号，同时，采集发射电路处于发射状态和停止发射状态下的偏置电压，计算电压差值，根据电压差值进一步的确定机器人的工作模式。

作为本发明实施例的另一方面，本发明实施例提供一种控制器。请参阅图6，该控制器60包括：一个或多个处理器61以及存储器62。其中，图6中以一个处理器61为例。

处理器61和存储器62可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

存储器62作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的光电调节方法对应的程序指令/模块。处理器61通过运行存储在存储器62中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行上述各个实施例的光电调节方法。

存储器62可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器62可选包括相对于处理器61远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器61。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述程序指令/模块存储在所述存储器62中，当被所述一个或者多个处理器61执行时，执行上述任意方法实施例中的光电调节方法，例如，从而执行上述各个实施例的光电调节方法。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使服务器执行如上任一项所述的光电调节方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被服务器执行时，使所述服务器执行任一项所述的光电调节方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件的方式来实现。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为Flash、EEPROM、磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种光电调节电路，其特征在于，包括：

发射电路，用于发射光信号；

接收电路，至少被设置为接收外部环境的反射光信号并产生偏置电压，所述偏置电压与所述反射光信号强度呈负相关；

反馈调节电路，分别与所述接收电路和所述发射电路电连接；

开关切换电路，分别与所述接收电路和所述反馈调节电路相连，并配置有第一闭合状态与第二闭合状态；

控制器，分别与所述开关切换电路和所述接收电路电连接，用于根据所述偏置电压，选择调节模式，所述调节模式包括反馈调节模式和电流调节模式；

当选择的调节模式为反馈调节模式，所述控制器控制所述开关切换电路处于所述第一闭合状态，所述偏置电压可施加在所述反馈调节电路，所述反馈调节电路根据所述偏置电压调节流经所述发射电路的发射电流；

当选择的调节模式为电流调节模式，所述控制器控制所述开关切换电路处于所述第二闭合状态，所述控制器为所述反馈调节电路提供调节电压，所述反馈调节电路根据所述调节电压，调节流经所述发射电路的发射电流；

其中，所述偏置电压与所述发射电流呈正相关，所述发射电流用于激励所述发射电路发射光信号。

2.根据权利要求1所述的光电调节电路，其特征在于，所述控制器用于根据所述偏置电压，选择调节模式包括：

判断所述偏置电压是否满足第一预设条件；

若是，所述控制器选择反馈调节模式；

若否，所述控制器选择电流调节模式。

3.根据权利要求2所述的光电调节电路，其特征在于，所述偏置电压包括所述发射电路处于发射状态下的第一偏置电压及处于停止发射状态下的第二偏置电压，所述控制器判断所述偏置电压是否满足第一预设条件包括：

使用所述第二偏置电压减去所述第一偏置电压，得到第一电压差值；

判断所述第一电压差值是否大于第一电压阈值。

4.根据权利要求3所述的光电调节电路，其特征在于，所述反馈调节电路用于根据所述调节电压，反馈调节流经所述发射电路的发射电流，以产生预设最大亮度的光信号。

5.根据权利要求4所述的光电调节电路，其特征在于，当所述发射电路产生预设最大亮度的光信号时，所述控制器还用于：

分别获取所述发射电路处于发射状态下的第三偏置电压及处于停止发射状态下的第四偏置电压；

使用所述第四偏置电压减去所述第三偏置电压，得到第二电压差值；

根据所述第二电压差值，确定工作模式；

根据所述工作模式，控制机器人执行预设操作。

6.根据权利要求5所述的光电调节电路，其特征在于，所述工作模式包括保护工作模式和正常工作模式，所述控制器用于根据所述工作模式，控制所述机器人执行预设操作包括：

当所述工作模式为保护工作模式，控制所述机器人执行后退操作和/或报警操作和/或停止行进操作；

当所述工作模式为正常工作模式，控制所述机器人执行正常操作。

7.根据权利要求5所述的光电调节电路，其特征在于，所述控制器根据所述第二电压差值，确定工作模式包括：

判断所述第二电压差值是否小于第二电压阈值；

若是，选择所述工作模式为保护工作模式；

若否，选择所述工作模式为正常工作模式。

8.根据权利要求7所述的光电调节电路，其特征在于，当所述工作模式为正常工作模式，所述控制器还用于：

判断所述第二电压差值是否大于所述第一电压阈值；

若是，获取所述机器人进入所述电流调节模式时对应的第一时间点，以及得到所述第二电压差值对应的第二时间点，并将所述第二时间点减去所述第一时间点，得到时长，判断所述时长是否大于预设时长阈值，若是，控制所述机器人进入反馈调节模式。

9.根据权利要求1所述的光电调节电路，其特征在于，

当检测到所述发射电路处于停止发射状态，且所述接收电路输出偏置电压时，所述控制器控制所述开关切换电路处于所述第二闭合状态。

10.根据权利要求1至9任一项所述的光电调节电路，其特征在于，所述发射电路包括：

发光二极管，与所述反馈调节电路电连接，所述反馈调节电路用于根据所述偏置电压，反馈调节流经所述发光二极管的发射电流；

发射控制电路，分别与所述发光二极管和所述控制器电连接，用于根据所述控制器发送的控制信号，控制所述发光二极管的开关状态。

11.根据权利要求10所述的光电调节电路，其特征在于，

当所述开关切换电路处于所述第二闭合状态时，所述控制器选择与所述发光二极管对应的调节电压施加给反馈调节电路，所述反馈调节电路用于根据所述调节电压，反馈调节流经所述发光二极管的发射电流，以使所述发光二极管产生预设最大亮度的光信号。

12.根据权利要求1至9任一项所述的光电调节电路，其特征在于，

所述反馈调节电路包括开关三极管、第一电阻、第二电阻及运算放大器；

所述开关三极管的第一端与所述发射电路连接，所述开关三极管的第二端通过所述第一电阻接地，所述开关三极管的第三端通过所述第二电阻连接所述运算放大器的输出端；

所述运算放大器的同向输入端连接所述开关切换电路，所述运算放大器的反向输入端与所述第一电阻及所述开关三极管的公共端连接，并构成负反馈电路。

13.根据权利要求12所述的光电调节电路，其特征在于，所述接收电路包括：

第三电阻，连接第一电源；

光电二极管，与所述第三电阻串联，用于接收由外部环境反射回的光信号，并根据所述光信号的强度产生偏置电压；

信号处理电路，所述信号处理电路的第一端与所述光电二极管及所述第三电阻的公共端连接，所述信号处理电路的第二端连接所述开关切换电路，用于输出所述偏置电压，所述信号处理电路的第三端连接所述控制器，所述控制器通过所述信号处理电路的第三端采样所述偏置电压。

14.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至13任一项所述的光电调节电路。

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