CN112859824B - 地面自移动机器人及提示声音控制方法 - Google Patents
地面自移动机器人及提示声音控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本说明书实施例提供了一种地面自移动机器人及提示声音控制方法，所述地面自移动机器人包括：监测单元，用于监测所述地面自移动机器人的运行状态，并输出状态信号；控制单元，用于当根据所述状态信号确认所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号；电机驱动单元，用于根据所述发声控制信号驱动所述地面自移动机器人的多个电机至少之一发出对应的提示声音。本说明书实施例可以降低地面自移动机器人的状态声音提示成本，简化地面自移动机器人的结构。
Description
技术领域
本说明书涉及地面自移动机器人技术领域，尤其是涉及一种地面自移动机器人及提示声音控制方法。
背景技术
随着电控技术的不断发展，地面自移动机器人越来越广泛地应用于人们的日常生产和生活之中。一些地面自移动机器人上往往设置有发声器件(例如蜂鸣器等)，以用于对地面自移动机器人的状态进行声音提示。例如，当地面自移动机器人出现故障时，发声器件可以发出相应的故障报警声。
发明内容
本说明书实施例的目的在于提供一种地面自移动机器人及提示声音控制方法，以降低地面自移动机器人的状态声音提示成本。
为达到上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种地面自移动机器人，所述地面自移动机器人包括：
监测单元，用于监测所述地面自移动机器人的运行状态，并输出状态信号；
控制单元，用于当根据所述状态信号确认所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号；
电机驱动单元，用于根据所述发声控制信号驱动所述地面自移动机器人的多个电机至少之一发出对应的提示声音。
另一方面，本说明书实施例还提供了一种提示声音控制方法，应用于地面自移动机器人，所述方法包括：
确认地面自移动机器人是否处于指定状态；
当所述地面自移动机器人处于指定状态时，并且确认所述自移动机器人的指定用于发声的电机处于停止状态，输出与所述指定状态对应的发声控制信号，以控制所述地面自移动机器人的多个电机中的至少一个发出对应的提示声音。
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例中，当控制单元确认地面自移动机器人处于指定状态时，可以通过电机驱动单元控制地面自移动机器人的多个电机中的至少一个发出与指定状态对应的提示声音，从而可实现在取消蜂鸣器等发声器件及其相应的声音控制电路的情况下，利用地面自移动机器人原有的电机、控制单元和电机驱动单元，实现地面自移动机器人的状态声音提示功能，因而降低了地面自移动机器人的状态声音提示成本，简化了地面自移动机器人的结构。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本说明书一些实施例中地面自移动机器人的示意图；
图2为本说明书一些实施例中地面自移动机器人的结构框图；
图3a为本说明书一实施例中电机发出的设备启动提示声音的振幅图；
图3b为本说明书一实施例中电机发出的设备故障报警声音的振幅图；
图3c为本说明书一实施例中电机发出的设备按键操作提示声音的振幅图；
图4为本说明书一些实施例中提示声音控制方法的方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。
参考图1所示，本说明书提及的地面自移动机器人100可以在工作区域200内自主移动，以自动执行作业任务。在一些示例性实施例中，所述地面自移动机器人100例如可以为地面清洁机器人(如扫地机、拖地机、扫雪机等)或草地护理机器人(如智能割草机、自动浇灌机、草坪护理机等)等。本申请的发明人发现：为了实现状态声音提示功能，现有地面自移动机器人一般需要配置蜂鸣器等发声器件。此外，为了控制和驱动发声器件，地面自移动机器人还需要配置相应的声音控制电路。然而，这种方式不仅增加了地面自移动机器人的成本，还使得地面自移动机器人的结构变得更加复杂。
有基于此，为了降低地面自移动机器人实现状态声音提示功能的成本，本申请的发明人对地面自移动机器人进行了相关研究。其中发现，当对电机的定子线圈通入交替换向的电流，在电磁感应的作用下转子产生往复转动(即正反转交替)；而当电流换向频率控制在一定范围(例如20Hz～20000Hz)内时，转子的往复转动能够产生人耳可辨的振动声音(即转子往复转动形成的一种机械噪声)。由于通过对电流换向频率与电流大小进行控制，可以调节这种振动声音的响度与音调，从而使得其可明显区别于转子正常工作时所产生的噪声。据此，可以利用电机发出的这种振动声音作为状态提示声音，从而实现地面自移动机器人的状态声音提示功能。较佳的，所述转子对应的驱动电流频率可以为1500Hz～4000Hz范围内的任意值。
类似的，当对电机的定子线圈通入高频电流(不论电流是否交替换向)，可使得定子线圈产生啸叫(即高频电流使定子线圈产生交变磁场，引起线圈在磁场内振动并压缩周围空气形成的一种电磁噪声)，这种啸叫同样可以明显区别于转子正常工作时所产生的噪声的。因此，也可以利用电机发出的这种啸叫声音作为状态提示声音，从而也可以实现地面自移动机器人的状态声音提示功能。上述两种发声方法中，由于定子线圈固定于特定位置，因此在交变磁场的作用下可振动范围较小，声音的可调节范围相较于转子的往复振动发声较小。
基于上述原理，参考图2所示，本说明书一些实施例的地面自移动机器人可以包括控制单元11、电机驱动单元12、监测单元13、电机20(一般为多个)和电源30。其中，多个电机20中的至少一个电机可以兼做为发声器件(即多个电机20中的至少一个可以作为发声电机，以下称该兼做为发声器件的电机为发声电机)。监测单元13可以用于监测所述地面自移动机器人的运行状态，并输出状态信号；控制单元11可以用于当根据所述状态信号确认所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号；电机驱动单元12可以用于根据所述发声控制信号驱动所述发声电机发出对应的提示声音。从而可实现在取消蜂鸣器等发声器件及其相应的声音控制电路的情况下，利用所述地面自移动机器人原有的监测单元13、电机20、控制单元11和电机驱动单元12等部分，实现地面自移动机器人的状态声音提示功能，因而本说明书实施例降低了地面自移动机器人的状态声音提示成本，并在实现了地面自移动机器人的状态声音提示功能的同时，简化了地面自移动机器人的结构。
在本说明书一些实施例中，所述控制单元11可以包括控制芯片及其外围电路。其中，所述控制芯片可以包括但不限于单片机、微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)等。在本说明书另一些实施例中，所述控制单元11也可是一体化集成的电机控制器。
在本说明书一些实施例中，在地面自移动机器人处于不同的指定状态下，发出的提示声音也应当不同，以便于有效区分各种指定状态。
例如，在一示例性实施例中，当地面自移动机器人进入启动状态时，所述控制单元11可以通过所述电机驱动单元12，控制所述发声电机发出三声连续的提示声音(例如图3a所示)，以提醒用户所述地面自移动机器人已启动。
在另一示例性实施例中，当地面自移动机器人处于故障状态时，所述控制单元11可以通过所述电机驱动单元12，控制所述发声电机周期性发出四声连续的报警声音(例如图3b所示)，以提醒用户所述地面自移动机器人存在故障，需要进行应对处理。
在另一示例性实施例中，当地面自移动机器人处于按键操作状态时，所述控制单元11可以通过所述电机驱动单元12，控制所述发声电机在用户每按下一次操作按键时，就发出一声相对柔和的操作提示声音(例如图3c所示)，以提醒用户所述地面自移动机器人是否响应了用户的操作，等等。
在另一示例性实施例中，当地面自移动机器人处于工作状态切换状态(即从一种工作模式/工况切换进入另一种工作模式/工况)时，所述控制单元11也可以通过所述电机驱动单元12，控制所述发声电机发出声音提示用户。比如当地面自移动机器人完成一项工作后切换进入待机模式时，所述控制单元11可以通过所述电机驱动单元12控制所述发声电机发出提示声音，以提醒用户工作完成。
相应地，为了实现发声电机可以在不同的指定状态下发出不同的提示声音，所述地面自移动机器人的存储器内可以预先存储有多个不同的发声控制信号序列(具体数量可以根据需要配置)，以及设备状态与发声控制信号对应关系表，例如下表1所示：
表1
| 设备状态 | 发声控制信号 |
| 地面自移动机器人进入启动状态 | 发声控制信号序列1 |
| 地面自移动机器人进入关闭状态 | 发声控制信号序列2 |
| 地面自移动机器人处于按键操作状态 | 发声控制信号序列3 |
| 地面自移动机器人处于异常状态 | 发声控制信号序列4 |
| 地面自移动机器人处于工作状态切换状态 | 发声控制信号序列5 |
| ........... | ........... |
当控制单元11根据所述状态信号确认所述地面自移动机器人处于某一指定状态时，可以根据所述指定状态，从设备状态与发声控制信号对应关系表中，匹配出对应的发声控制信号；然后向所述电机驱动单元12输出所述发声控制信号，以使所述电机驱动单元12根据所述发声控制信号，驱动所述发声电机执行对应的转动动作，从而发出对应的提示声音。比如，以上表1中的对应关系为例，当确认所述地面自移动机器人处于异常状态时，所述控制单元11可以匹配出发声控制信号序列4，并向所述电机驱动单元12输出所述发声控制信号序列4。当确认所述地面自移动机器人进入启动状态时，所述控制单元11可以匹配出发声控制信号序列1，并向所述电机驱动单元12输出所述发声控制信号序列1，等等。
本说明书一些实施例中，当确认地面自移动机器人处于指定状态后，在控制所述地面自移动机器人的发声电机发出对应的提示声音之前，可以先确认发声电机的当前状态，以保证发声电机是在停止状态下开始执行发声的；否则，发声电机在作为正常电机运行时直接发声，容易出现驱动矛盾，并可能损坏发声电机。例如，在启动前、待机时或进入关闭准备状态，此时，发声电机处于停止状态，因此可直接输入控制信号控制其发声，而不会出现驱动矛盾。而在发声电机作为正常电机处于工作中时，由于发声电机作为正常电机正处于运行状态，要使其发声，需要先停止其运转(如进行快速的电气刹车，或仅停止其工作驱动待其自然减速)；等到确认电机停止后，再控制其发声。
此外，在本说明书一些实施例中，控制单元11输出的发声控制信号可以为脉冲信号、高电平信号或低电平信号等等，本说明书对此不做限制。例如，在一示例性实施例中，发声控制信号可以选择为脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)信号，通过输出正、反转PWM脉冲信号，所述控制单元11可以控制发声电机进行相应的正、反向转动；通过调节正、反转PWM脉冲信号的交替频率，所述控制单元11可以控制输入至发声电机的电流换向频率；通过调节PWM脉冲信号的占空比，所述控制单元11可以控制输入至发声电机的电流信号的大小和频率。
在本说明书一些实施例中，所述发声电机可以为异步电机、同步电机、步进电机或伺服电机等。相应的，所述电机驱动单元12，可以为异步电机驱动单元、同步电机驱动单元、步进电机驱动单元或伺服电机驱动单元等。此外，在本说明书一些实施例中，所述控制单元11和电机驱动单元12可以是两个分立模块，也可以是集成为一体的模块。
在本说明书另一些实施例中，所述监测单元13可以通过地面自移动机器人上配置的多个不同用途的元器件采集地面自移动机器人的运行状态，并输出状态信号。在一些示例性实施例中，所述元器件例如可以包括但不限于用户可操作的开关、按键、无线模块以及各类传感器等。其中，无线模块例如可以包括但不限于通用分组无线服务(General PacketRadio Servic，GPRS)、射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)、蓝牙(Bluetooth)、近场通信(Near Field Communication，简称NFC)Wi-Fi、Zig-Bee等。所述各类传感器例如可以包括但不限于振动传感器、温度传感器、扭矩传感器、噪音传感器、和/或压力传感器等。
在本说明书一些实施例中，当地面自移动机器人设有多个电机时，发声电机可以是多个电机中的任一处于正常状态的电机。例如，可以首先指定其中一个电机默认作为发声电机，当该电机处于故障状态时，所述控制单元11可以从余下的状态正常的多个电机中，选择一个作为发声电机。如此，相比于现有技术采用一个蜂鸣器作为发声器件而言，本说明书实施例的这种机制可以具有多重保障的优势。
当然，在本说明书其他实施例中，根据需要，发声电机也可以是两个及以上(即两个及以上电机同时进行同步发声)，本说明书对此不作限定。例如，对于声音的响度有要求的情况，当地面自移动机器人设有m个电机时，可以将其中的n个作为发声电机(即n个电机同时进行同步发声)，其中，m和n均为正整数，m≥n，且n>1。具体而言，在现有技术中，若单个蜂鸣器出现故障，则地面自移动机器人在指定状态下将无法发出提示声音；而在本说明书实施例中，若默认作为发声电机的电机故障时，由于所述控制单元11还可以从地面自移动机器人余下的状态正常的电机中选择一个作为发声电机，从而可以通过这种主备用模式提高地面自移动机器人的状态声音提示的可靠性。例如，以智能割草机为例，多数智能割草机配置有三个电机(即一个刀盘驱动电机和两个行走轮驱动电机)，智能割草机的电机控制器可以从中选择任意一个作为发声电机。当智能割草机中作为发声电机的电机故障时，智能割草机的电机控制器还可以从余下的两个电机(这里假设余下的两个电机均为正常状态)中选择一个作为发声电机。
在本说明书另一些实施例中，当地面自移动机器人设有多个电机时，可以根据各个电机的负荷、性能等从中指定一个电机作为发声电机，以在实现地面自移动机器人的状态声音提示功能的同时，尽量减少或避免对电机的正常工作造成影响。可见，在主备用模式(即指定电机作为发声电机)下，可以有利于地面自移动机器人发挥更佳的性能。因此，当所述指定电机恢复正常状态时，所述控制单元11可以将所述指定电机恢复作为发声电机。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
参考图4所示，与上述的地面自移动机器人实施例对应，本说明书一些实施例的提示声音控制方法可以包括如下步骤：
S401、确认地面自移动机器人是否处于指定状态。
S402、确认发声电机是否处于停止状态。
S403、当地面自移动机器人处于指定状态且发声电机处于停止状态时，匹配并输出与指定状态对应的发声控制信号。
S404、驱动发声电机发出对应的提示声音。
在本说明书一些实施例的提示声音控制方法中，所述当所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号，包括：
当所述地面自移动机器人处于指定状态，且所述发声电机处于停止状态时，根据所述指定状态，从预先存储的设备状态与发声控制信号对应关系表中，匹配并输出与所述指定状态对应的发声控制信号；
所述电机对应的电机驱动单元根据所述发声控制信号，驱动所述电机发出对应的提示声音。
在本说明书一些实施例的提示声音控制方法中，所述指定状态包括以下中的任意一种：
所述地面自移动机器人进入启动状态；
所述地面自移动机器人进入关闭状态；
所述地面自移动机器人处于按键操作状态；
所述地面自移动机器人处于工作状态切换状态；
所述地面自移动机器人处于异常状态。
在本说明书一些实施例的提示声音控制方法中，所述提示声音包括转子往复转动形成的机械噪声。
在本说明书一些实施例的提示声音控制方法中，所述转子对应的驱动电流频率范围为20Hz～20000Hz。
在本说明书一些实施例的提示声音控制方法中，所述转子对应的驱动电流频率范围为1500Hz～4000Hz。
在本说明书一些实施例的提示声音控制方法中，所述提示声音包括定子线圈磁场变化形成的电磁噪声。
在本说明书一些实施例的提示声音控制方法中，所述多个电机中的至少一个包括：指定的兼做为发声器件的电机。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其对于方法实施例而言，由于其基本相似于设备/装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见设备/装置实施例的部分说明即可。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。
Claims (16)
1.一种地面自移动机器人，其特征在于，所述地面自移动机器人包括：
监测单元，用于监测所述地面自移动机器人的运行状态，并输出状态信号；
控制单元，用于当根据所述状态信号确认所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号；
电机驱动单元，用于根据所述发声控制信号驱动所述地面自移动机器人的多个电机中的至少一个发出对应的提示声音；
所述控制单元还用于确认所述提示声音的电机是否处于停止状态，当所述地面自移动机器人处于指定状态且所述提示声音的电机处于停止状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号，以驱动所述提示声音的电机发出对应的提示声音；
所述提示声音包括转子往复转动形成的机械噪声。
2.如权利要求1所述的地面自移动机器人，其特征在于，所述输出与所述指定状态对应的发声控制信号，包括：
根据所述指定状态，从预先存储的设备状态与发声控制信号对应关系表中，匹配对应的发声控制信号；
向所述电机驱动单元输出所述发声控制信号，以使所述电机驱动单元根据所述发声控制信号，驱动所述电机发出对应的提示声音。
3.如权利要求1所述的地面自移动机器人，其特征在于，所述指定状态包括以下中的任意一种：
所述地面自移动机器人进入启动状态；
所述地面自移动机器人进入关闭状态；
所述地面自移动机器人处于按键操作状态；
所述地面自移动机器人处于工作状态切换状态；
所述地面自移动机器人处于异常状态。
4.如权利要求1所述的地面自移动机器人，其特征在于，所述当根据所述状态信号确认所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号，包括：
当根据所述状态信号确认所述地面自移动机器人处于指定状态，且所述至少一个电机处于停止状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号。
5.如权利要求1所述的地面自移动机器人，其特征在于，所述转子对应的驱动电流频率范围为20Hz～20000Hz。
6.如权利要求1所述的地面自移动机器人，其特征在于，所述转子对应的驱动电流频率范围为1500Hz～4000Hz。
7.如权利要求1所述的地面自移动机器人，其特征在于，所述提示声音包括定子线圈磁场变化形成的电磁噪声。
8.如权利要求1所述的地面自移动机器人，其特征在于，所述地面自移动机器人包括地面清洁机器人或草地护理机器人。
9.一种提示声音控制方法，其特征在于，应用于地面自移动机器人，所述方法包括：
确认地面自移动机器人是否处于指定状态；
当所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号，以控制所述地面自移动机器人的多个电机中的至少一个发出对应的提示声音；
所述方法还包括确定所述提示声音的电机是否处于停止状态，当所述地面自移动机器人处于指定状态且所述提示声音的电机处于停止状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号，以驱动所述提示声音的电机发出对应的提示声音；
所述提示声音包括转子往复转动形成的机械噪声。
10.如权利要求9所述的提示声音控制方法，其特征在于，所述输出与所述指定状态对应的发声控制信号，包括：
根据所述指定状态，从预先存储的设备状态与发声控制信号对应关系表中，匹配对应的发声控制信号；
向所述电机对应的电机驱动单元输出所述发声控制信号，以使所述电机驱动单元根据所述发声控制信号，驱动所述电机发出对应的提示声音。
11.如权利要求10所述的提示声音控制方法，其特征在于，所述指定状态包括以下中的任意一种：
所述地面自移动机器人进入启动状态；
所述地面自移动机器人进入关闭状态；
所述地面自移动机器人处于按键操作状态；
所述地面自移动机器人处于工作状态切换状态；
所述地面自移动机器人处于异常状态。
12.如权利要求10所述的提示声音控制方法，其特征在于，所述当所述地面自移动机器人处于指定状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号，包括：
当所述地面自移动机器人处于指定状态，且所述至少一个电机处于停止状态时，输出与所述指定状态对应的发声控制信号。
13.如权利要求9所述的提示声音控制方法，其特征在于，所述转子对应的驱动电流频率范围为20Hz～20000Hz。
14.如权利要求9所述的提示声音控制方法，其特征在于，所述转子对应的驱动电流频率范围为1500Hz～4000Hz。
15.如权利要求9所述的提示声音控制方法，其特征在于，所述提示声音包括定子线圈磁场变化形成的电磁噪声。
16.如权利要求11所述的提示声音控制方法，其特征在于，所述地面自移动机器人包括地面清洁机器人或草地护理机器人。
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