CN111035322A - 地面识别方法及装置、扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地面识别方法及装置、扫地机器人，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

Description

地面识别方法及装置、扫地机器人

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及地面识别方法及装置、扫地机器人。

背景技术

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在打扫空间内完成地面清理工作。其中，扫地机器人配置有行走机构，自动行走在打扫空间内。目前，随着扫地机器人的广泛应用，扫地机器人所应用的打扫空间的地面类型也日趋丰富。不同的地面类型对应着不同的打扫需求，且不同的地面类型也会影响扫地机器人的行走工作状态。

然而，传统的扫地机器人难以准确识别地面类型，容易导致扫地机器人采用错误的方式清扫地面，造成地面材质的损坏。

发明内容

基于此，有必要针对传统的扫地机器人难以准确识别地面类型，容易导致扫地机器人采用错误的方式清扫地面，造成地面材质的损坏，提供一种地面识别方法及装置、扫地机器人。

一种地面识别方法，包括步骤：

通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号；

获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽；

根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质；其中，各所述波宽范围与各地面材质一一对应。

上述地面识别方法，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

在其中一个实施例中，所述根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质的过程，包括步骤：

根据所述超声波回波信号确定所述待测地面与所述超声波传感器的距离；

在所述距离小于等于预设距离时，根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。

在其中一个实施例中，所述根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质的过程，还包括步骤：

在所述大于预设距离时，判定待测地面存在阶梯。

在其中一个实施例中，所述预设距离大于15cm且小于17cm。

在其中一个实施例中，所述获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽的过程，包括步骤：

获取待测地面的超声波回波信号，将所述超声波回波信号转换为数字信号；

通过分析所述数字信号的时域的回波能量，确定所述超声波回波信号的波宽。

一种地面识别装置，包括：

信号控制模块，用于通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号；

波宽计算模块，用于获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽；

材质确定模块，用于根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质；其中，各所述波宽范围与各地面材质一一对应。

上述地面识别装置，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一实施例的地面识别方法。

上述计算机设备，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一实施例的地面识别方法。

上述计算机存储介质，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

一种扫地机器人，包括机器人本体以及设置在所述机器人本体的超声波传感器；

所述机器人本体被配置为执行上述任一实施例的地面识别方法。

上述扫地机器人，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

在其中一个实施例中，超声波传感器设置在所述机器人本体下表面；

其中，在所述机器人本体放置在水平地面时，所述超声波传感器的离地高度大于等于3cm且小于等于7cm。

附图说明

图1为一实施方式的地面识别方法流程图；

图2为另一实施方式的地面识别方法流程图；

图3为一实施方式的地面识别装置模块结构图；

图4为一实施方式的扫地机器人结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明，以下所描述的实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种地面识别方法。

图1为一实施方式的地面识别方法流程图，如图1所示，一实施方式的地面识别方法包括步骤S100至S102：

S100，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号；

S101，获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽；

S102，根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质；其中，各所述波宽范围与各地面材质一一对应。

其中，通过控制超声波传感器工作，使超声波传感器以特定的角度向待测地面发出超声波信号。在其中一个实施例中，控制超声波传感器以垂直的角度向待测地面发出超声波信号，即超声波信号的方向与待测地面垂直。

在其中一个实施例中，超声波传感器选用高频超声波传感器。以提高超声波信号的分辨率，并降低基于超声波传感器进行测量的盲区。其中，高频超声波传感器的振动频率大于设定频率。一般地，设定频率可根据高频超声波传感器的实际安装位置与安装离地高度确定。在其中一个实施例中，高频超声波传感器的振动频率大于30KHz。需要注意的是，30KHz仅为本实施例特定应用场景下的优选方式，不代表对高频超声波传感器的振动频率的唯一限定。

待测地面接收超声波传感器发出的超声波信号，反射出的信号即超声波回波信号。其中，超声波传感器发出的超声波信号为周期性信号，即超声波回波信号亦为周期性信号。

获取待测地面的超声波回波信号，确定所述超声波回波信号的波宽。进一步地，根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。一般地，硬质地面如瓷砖地面或模板地面反射的超声波回波信号较强，会引起较大波宽。软质地面例如地毯地面或泡沫地面具备一定的吸波作用，因此软质地面引起的波宽较小。因此，不同地面材质的待测地面引起的波宽均不同，可根据待测地面的地面材质对应的波宽范围，确定测地面的地面材质。即，各所述波宽范围与各地面材质一一对应。

在其中一个实施例中，图2为另一实施方式的地面识别方法流程图，如图2所示，步骤S101中获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽的过程，包括步骤S200和S201：

S200，获取待测地面的超声波回波信号，将所述超声波回波信号转换为数字信号；

其中，通过超声波传感器采集到的超声波回波信号为模拟信号，通过模数转换，将模拟信号形式的超声波回波信号转换为对应的数字信号。

S201，通过分析所述数字信号的时域的回波能量，确定所述超声波回波信号的波宽。

基于数字信号形式的超声波回波信号，在分析数字信号的时域的回波能量，根据回波能量的能量覆盖范围确定数字信号的波宽。一般地，能量覆盖范围与数字信号的波宽呈正向线性相关。作为一个较优的实施方式，可根据数字信号的时域建立时域图，以直观地确定回波能量的能量覆盖范围。基于此，通过分析数字信号的时域的回波能量，省略了时域到频域过程的转换即可确定超声波回波信号的波宽，以降低波宽的计算量，提高波宽计算效率。

在其中一个实施例中，如图2所示，步骤S102中根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质的过程，包括步骤S300和S301：

S300，根据所述超声波回波信号确定所述待测地面与所述超声波传感器的距离；

其中，通过待测地面的超声波回波信号确定所述待测地面与所述超声波传感器的距离。

S301，在所述距离小于等于预设距离时，根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。

在待测地面与所述超声波传感器的距离小于等于预设距离时，判定安装有超声波传感器的设备处于正常工作状态。在判定处于正常工作状态后，再根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质，以节省系统的能耗和计算冗余。

在其中一个实施例中，预设距离大于15cm且小于17cm。作为一个较优的实施方式，预设距离为16cm。需要注意的是，预设距离大于15cm且小于17cm仅为本实施例特定应用场景下的优选方式，不代表对预设距离的唯一限定。

在其中一个实施例中，如图2所示，步骤S102中根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质的过程，还包括步骤S302：

S302，在所述大于预设距离时，判定待测地面存在阶梯。

在待测地面与所述超声波传感器的距离大于预设距离，将待测地面识别为阶梯。其中，阶梯即待测地面与安装有超声波传感器的设备所在的地面存在大于一定高度的高度差。基于此，可将识别出阶梯的结果输出至安装有超声波传感器的设备，以指示安装有超声波传感器的设备(例如扫地机器人)调整行走方式。

上述任一实施例的地面识别方法，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

本发明实施例还提供一种地面识别装置。

图3为一实施方式的地面识别装置模块结构图，如图3所示，一实施方式的地面识别装置，包括模块100、模块101和模块102：

信号控制模块100，用于通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号；

波宽计算模块101，用于获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽；

材质确定模块102，用于根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质；其中，各所述波宽范围与各地面材质一一对应。

在其中一个实施例中，波宽计算模块101包括模块200和模块201：

模数转换模块200，用于获取待测地面的超声波回波信号，将所述超声波回波信号转换为数字信号；

时域计算模块201，用于通过分析所述数字信号的时域的回波能量，确定所述超声波回波信号的波宽。

在其中一个实施例中，材质确定模块102包括模块300、模块301和模块302：

距离计算模块300，用于根据所述超声波回波信号确定所述待测地面与所述超声波传感器的距离；

距离判定模块301，用于在所述距离小于等于预设距离时，根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。

阶梯判定模块302，用于在所述大于预设距离时，判定待测地面存在阶梯。

上述任一实施例的地面识别装置，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

基于如上所述的实施例，在一个实施例中还提供一种计算机设备，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述程序时实现如上述各实施例中的任意一种地面识别方法。

上述计算机设备，通过所述处理器上运行的计算机程序，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

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非易失性的计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各地面识别方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

据此，在一个实施例中还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述各实施例中的任意一种地面识别方法。

上述计算机存储介质，通过其存储的计算机程序，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

本发明实施例还提供一种扫地机器人。

图4为一实施方式的扫地机器人结构示意图，如图4所示，一实施方式的扫地机器人包括机器人本体1000以及设置在所述机器人本体1000的超声波传感器1001；

所述机器人本体1000被配置为执行上述任一实施例的地面识别方法。

其中，机器人本体1000用于执行扫地机器人的清扫工作和行走工作。在设置有超声波传感器1001后，机器人本体1000还被配置为执行上述任一实施例的地面识别方法，以控制超声波传感器1001的控制，在获取到地面识别结果后，对应控制清扫工作和行走工作。

在其中一个实施例中，如图4所示，所述超声波传感器1001设置在所述机器人本体1000下表面；

其中，机器人本体1000下表面为机器人本体1000面向地面的一面，以便于超声波传感器1001向地面发射超声波信号。

其中，在所述机器人本体1000放置在水平地面时，所述超声波传感器1001的离地高度h大于等于3cm且小于等于7cm。

在其中一个实施例中，超声波传感器选用高频超声波传感器，其中高频超声波传感器的选定可根据以下步骤确定：

1、根据选定的高频超声波传感器的驱动芯片的设定规格，计算出高频超声波传感器的匹配电阻和匹配电容的理论值；

2、修改匹配电阻值和匹配电容值(以不同大小值的电阻或电容替换)，对一特定距离的目标进行测量，并获取探芯的余震信号、回波信号；

3、基于匹配电阻或匹配电容的理论值，在一定范围内，按不同的修改值去修改电路上的匹配电阻、匹配电容，重复步骤2，直到挑选出余震信号最小、回波信号合适的匹配最优值和匹配电容最优值。

4、将最优值的匹配电阻和匹配电容配置至选定的高频超声波传感器，作为设置在所述机器人本体1000的超声波传感器1001。

上述任一实施例的扫地机器人，通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，准确识别地面类型，以使扫地机器人可根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式，防止地面的损坏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种地面识别方法，其特征在于，包括步骤：

通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号；

获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽；

根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质；其中，各所述波宽范围与各地面材质一一对应。

2.根据权利要求1所述的地面识别方法，其特征在于，所述根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质的过程，包括步骤：

根据所述超声波回波信号确定所述待测地面与所述超声波传感器的距离；

在所述距离小于等于预设距离时，根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。

3.根据权利要求2所述的地面识别方法，其特征在于，所述根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质的过程，还包括步骤：

在所述大于预设距离时，判定待测地面存在阶梯。

4.根据权利要求2或3所述的地面识别方法，其特征在于，所述预设距离大于15cm且小于17cm。

5.根据权利要求1所述的地面识别方法，其特征在于，所述获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽的过程，包括步骤：

获取待测地面的超声波回波信号，将所述超声波回波信号转换为数字信号；

通过分析所述数字信号的时域的回波能量，确定所述超声波回波信号的波宽。

6.一种地面识别装置，其特征在于，包括：

信号控制模块，用于通过超声波传感器将待测地面发出超声波信号；

波宽计算模块，用于获取待测地面的超声波回波信号，并确定所述超声波回波信号的波宽；

材质确定模块，用于根据所述波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质；其中，各所述波宽范围与各地面材质一一对应。

7.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任意一项所述的地面识别方法。

8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述的地面识别方法。

9.一种扫地机器人，其特征在于，包括机器人本体以及设置在所述机器人本体的超声波传感器；

所述机器人本体被配置为执行权利要求1至5任意一项所述的地面识别方法。

10.根据权利要求9所述的扫地机器人，其特征在于，所述超声波传感器设置在所述机器人本体下表面；

其中，在所述机器人本体放置在水平地面时，所述超声波传感器的离地高度大于等于3cm且小于等于7cm。

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