CN114322868B - 一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法及其系统，垃圾容量检测方法包括如下步骤：对吸尘风机提供的风力进行测量得到对应的风速；根据测量后的风速计算得到超声波传感器发射的超声波在吸尘风机的风力作用下的传播速度并记为超声波实际传播速度；获取超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度差并将其记为第一高度差，获取垃圾箱的高度；通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差；根据超声波实际传播速度、第一高度差、第二高度差与垃圾箱的高度计算得到垃圾容量。上述技术方案降低吸尘风机提供的风力会对超声波的传播速度造成影响，提升超声波传感器测距的准确性，使得垃圾容量更加精确。

Description

一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法及其系统

技术领域

本发明涉及垃圾箱容量检测技术领域，尤其涉及一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法及其系统。

背景技术

清扫机器人，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，自动在地面上完成地板清理工作。例如通过刷子来清扫地面上的杂物，而后通过吸尘风机提供的风力来将杂物吸到垃圾箱中。清扫机器人减轻了人力成本，提高效率。随着近几年科技的发展，清扫机器人在城市环境的治理作业中正逐步代替清洁工人，进行简单而繁重的工作。

清扫机器人利用超声波传感器对垃圾箱的垃圾进行容量检测时，当吸尘风机在运作时，清扫机器人处于吸尘模式，此时吸尘风机提供的风力会对超声波的传播速度造成影响，造成超声波传感器检测到自身与垃圾表面的高度会比实际的偏大或者偏小，影响最后的垃圾容量。

发明内容

为此，需要提供一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法及其系统，解决清扫机器人处于吸尘模式时吸尘风机提供的风力影响垃圾容量准确性的问题。

为实现上述目的，本实施例提供一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，包括如下步骤：

对吸尘风机提供的风力进行测量得到对应的风速；

根据测量后的风速计算得到超声波传感器发射的超声波在吸尘风机的风力作用下的传播速度并记为超声波实际传播速度；

获取超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度差并将其记为第一高度差，获取垃圾箱的高度；

通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差；

根据超声波实际传播速度、第一高度差、第二高度差与垃圾箱的高度计算得到垃圾容量。

进一步地，在所述“并对吸尘风机提供的风力进行标定得到对应的风速”时，还包括如下步骤：

第一次通过超声波传感器检测超声波传感器与垃圾箱内的预设检测点之间的距离并将其记为第一距离，以及获取超声波的传播时间与超声波初始传播速度；

控制吸尘风机提供风力并获取吸尘风机的风向，第二次通过超声波传感器检测超声波传感器与所述垃圾箱内的预设检测点之间的距离并将其记为第二距离，检测完第二距离后关闭吸尘风机；

根据第一距离、第二距离、超声波的传播时间、超声波初始传播速度与吸尘风机的风向计算得到吸尘风机提供的风速。

进一步地，所述超声波初始传播速度通过如下步骤获得：

获取清扫机器人内部的温度；

获取超声波处于所述清扫机器人内部的温度下的速度并作为超声波初始传播速度。

进一步地，在所述“通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差”时，还包括如下步骤：

通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射超声波，并获取经垃圾表面反射回来的反射波；

通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱；

根据所述幅度频谱计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差。

进一步地，还包括如下步骤：

所述超声波传感器为2个，2个超声波传感器分别为第一超声波传感器、第二超声波传感器，通过第一超声波传感器与第二超声波传感器中的一个向垃圾箱内的垃圾发射超声波，然后通过第一超声波传感器与第二超声波传感器中的一个获取经垃圾表面反射回来的反射波。

进一步地，在所述“通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱”后，还包括如下步骤：

提取所述幅度频谱中幅度大于阈值检波线的曲线；

在所述“根据所述幅度频谱计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差”时，还包括如下步骤：

根据幅度大于阈值检波线的曲线来计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差。

进一步地，在所述“通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱”时，还包括如下步骤：

先通过高速ADC采样模块对超声波传感器获取的反射波进行采样；

然后通过傅里叶变换从高速ADC采样模块采样的反射波中提取幅度频谱。

进一步地，在所述“通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差”前，还包括如下步骤：

通过振动机构对垃圾箱进行振动。

进一步地，在所述“通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射超声波”时，还包括如下步骤：

通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射不同强度的超声波。

为实现上述目的，本实施例还提供一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测系统，包括置于清扫机器人内部的垃圾箱、超声波传感器与处理单元；

所述超声波传感器位于所述垃圾箱的箱底上方，所述处理单元与所述超声波传感器相连接，所述处理单元用于执行上述任意一项实施例所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法。

区别于现有技术，上述技术方案中，先对吸尘风机提供的风速进行检测，然后再计算出超声波传感器发射出超声波传播的实际速度，降低吸尘风机提供的风力会对超声波的传播速度造成影响，提升超声波传感器测距的准确性，使得垃圾容量更加精确。

附图说明

图1为本实施例中容量检测方法的流程图之一；

图2为本实施例中容量检测方法的流程图之二；

图3为本实施例中容量检测方法的流程图之三；

图4为本实施例中容量检测方法的流程图之四；

图5为本实施例中容量检测方法的流程图之五；

图6为本实施例中傅里叶函数的示意图；

图7为本实施例中第一超声波传感器与第二超声波传感器探测第二高度差的结构示意图；

图8为本实施例中幅度频谱图与阈值检波线的结构示意图之一；

图9为本实施例中幅度频谱图与阈值检波线的结构示意图之二；

图10为本实施例中不同强度的超声波的示意图；

图11为本实施例中在第一区间、第二区间、第三区间上依次为第一强度、0强度、第二强度的超声波的示意图；

图12为本实施例中在第一区间、第二区间、第三区间上依次为第二强度、第一强度、第一强度的超声波的示意图；

图13为本实施例中在第一区间、第二区间、第三区间上依次为第二强度、0强度、第一强度的超声波的示意图。

附图标记说明：

1、第一超声波传感器；

2、第二超声波传感器；

3、垃圾箱；

4、吸尘风机。

具体实施方式

为详细说明本申请可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

请参阅图1至图13，本实施例一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，可以对处于运动过程中的清扫机器人的垃圾箱的容量进行检测。垃圾容量检测方法包括如下步骤：

步骤S101，处理单元对吸尘风机提供的风力进行测量得到对应的风速，如图1所示。风速的测量可以通过风速传感器来实现，或者风速的测量可以通过清扫机器人内置用于检测自身与垃圾表面高度的超声波传感器来实现。

步骤S102，处理单元根据测量后的风速计算得到超声波传感器发射的超声波在吸尘风机的风力作用下的传播速度并记为超声波实际传播速度，如图1所示。因为在检测垃圾容量时，超声波实际传播速度是指超声波在顺风或者逆风时的速度，而顺风或者逆风是吸尘风机的风力的风向取决的。

步骤S104，处理单元获取超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度差并将其记为第一高度差，获取垃圾箱的高度，如图1所示。垃圾箱的高度为垃圾箱的箱底与垃圾箱的顶部敞口之间的距离，也表示着垃圾刚好均匀地堆满垃圾箱所占据的高度。一般来说，是将超声波传感器放置在垃圾箱的箱底的上方，垃圾箱的箱底是平放于清扫机器人的内部。超声波传感器为利用人耳听不到的超声波(20000Hz以上)来作为探测源进行探测的装置。超声波传感器的发射器向某一方向发射超声波，超声波传感器的计时器在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到垃圾箱的垃圾表面就立即返回来，超声波传感器的接收器收到反射波就立即停止计时。根据计时器记录的时间，就可以计算出发射点距障碍物的距离。

步骤S105，处理单元通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差，如图1所示。

步骤S106，处理单元根据超声波实际传播速度、第一高度差、第二高度差与垃圾箱的高度计算得到垃圾容量，公式如下所示：

S＝(x1-y)/x2

公式中，S为垃圾容量，x1为第一高度差，x2为垃圾箱的高度，y为第二高度差，如图1所示。

上述技术方案中，先对吸尘风机提供的风速进行检测，然后再计算出超声波传感器发射出超声波传播的实际速度，降低吸尘风机提供的风力会对超声波的传播速度造成影响，提升超声波传感器测距的准确性，使得垃圾容量更加精确。

请参阅图7，以两个超声波传感器为例说明，超声波传感器可以为第一超声波传感器1或者第二超声波传感器2中的一个，二者均位于垃圾箱3的上方，第一高度差记为x1，第二高度差记为y，垃圾箱的高度记为x2。假设x1＝50厘米，x2＝40厘米，y＝30厘米，则垃圾容量＝(50-30)/40＝0.5，则表示垃圾占垃圾箱总容量的一半。

在本实施例中，因为清扫机器人内部配置超声波传感器来获取高度差，所以利用上述传感器先对风速进行测量，求得风速的大小。在所述“并对吸尘风机提供的风力进行标定得到对应的风速”时，还包括如下步骤：

步骤S1011，第一次通过超声波传感器检测超声波传感器与垃圾箱内的预设检测点之间的距离并将其记为第一距离，以及获取超声波的传播时间与超声波初始传播速度，如图2所示。

步骤S1012，处理单元控制吸尘风机提供风力并获取吸尘风机的风向，第二次通过超声波传感器检测超声波传感器与所述垃圾箱内的预设检测点之间的距离并将其记为第二距离，如图2所示。检测完第二距离后可以关闭吸尘风机；

步骤S1013，处理单元根据第一距离、第二距离、超声波的传播时间、超声波初始传播速度与吸尘风机的风向计算得到吸尘风机提供的风速，如图2所示。

请参阅图7，假设吸尘风机4位于垃圾箱3的上方时，吸尘风机提供负压，带动清扫机器人外的垃圾通过进料口进入到垃圾箱中，此时吸尘风机提供的风力的风向与超声波的传播方向相反，即超声波为逆风的。超声波传感器(第一传感器1或者第二传感器2)先在吸尘风机未开启时测量自身与垃圾箱内的预设检测点之间的距离，即第一距离。然后超声波传感器在吸尘风机开启时测量自身与垃圾箱内的预设检测点之间的距离，即第二距离，其中两次超声波的传播时间是相同的，即两侧测量时间相同。通过求得第一距离与第二距离的差值，在将第一距离与第二距离的差值除以测量的时间，即可求得吸尘风机提供的风速。在逆风情况下，超声波实际传播速度为超声波初始传播速度减去吸尘风机提供的风速。超声波属于声波，传播速度取决于传播的温度与介质，例如在15摄氏度的空气中超声波的传播速度为340m/s(米/秒)，在不考虑吸尘风机的影响下，将超声波的传播速度记为超声波初始传播速度。

在某些实施例中，若吸尘风机提供的风力的风向与超声波的传播方向相反，即超声波为顺风的。最后计算的超声波实际传播速度为超声波初始传播速度加上吸尘风机提供的风速。

在本实施例中，所述超声波初始传播速度通过如下步骤获得：

处理单元获取清扫机器人内部的温度，处理单元可以与清扫机器人上的温度传感器相连接，进而获取到清扫机器人的温度。假设外界温度为12摄氏度，因为清扫机器人在运作时会产生热量，使得清扫机器人内的温度大于12摄氏度，导致超声波在清扫机器人传播速度要快于外界(12摄氏度)。所以要获取到超声波实际传播时的温度，进而获取到精确度较高的超声波传播速度，减小测距的误差，提升测距的准确性。

处理单元获取超声波处于所述清扫机器人内部的温度下的速度并作为超声波初始传播速度。具体的，通过如下公式计算得到超声波处于清扫机器人内部的温度下的速度：

V＝331.5+0.607T

公式中，T为清扫机器人内部的温度，V为超声波处于所述清扫机器人内部的温度下的速度。

若常温15℃(摄氏度)下，清扫机器人内部的温度为20℃，即求得超声波处于所述清扫机器人内部的温度下的速度为343.64m/s。

在本实施例中，在所述“通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差”时，容量检测方法还包括如下步骤：

步骤S1051，处理单元通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射超声波，并获取经垃圾表面反射回来的反射波，如图3所示。

步骤S1053，处理单元通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱，如图3所示。傅里叶变换表示能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数(正弦和/或余弦函数)或者它们的积分的线性组合，傅里叶函数的函数如图6所示。幅度频谱指各个分量的幅度随着频率的变化。

步骤S1055，处理单元根据所述幅度频谱计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差，如图3所示。

如此，超声波传感器可以对多类的物体(诸如垃圾袋、树叶、食物、书籍等)进行检测，检测效果较佳。通过傅里叶变换从反射波中提取幅度频谱，可以排除外界声音、清扫机器人在移动过程中产生的震动、部件的共振等干扰，准确地获取反射波中所需要频率的信息，之后对反射波里的信息进行简单、快速、高效、准确分析，可以获得准确性较佳的垃圾容量。

清扫机器人在运动过程中吸尘电机、行走电机、刷子等部件的声音都会产生干扰，超声波传感器采用40KHz(千赫兹)的频率，之后采用傅里叶变换可以提取到40KHz的幅度频谱，并轻松排除了其它频率点的干扰，比如20KHz、58KHz、80KHz等信号。傅里叶变换可以对反射波里的信息进行简单、快速、高效、准确分析，并降低反射波中的信号干扰。另外，傅里叶变换还可以剔除直流信号的干扰，直流信号频率为0Hz频谱。

在本实施例中，容量检测方法还包括如下步骤：步骤S103，判断清扫机器人是否处于吸尘模式，如图5所示；若是则进入步骤S104，对垃圾箱垃圾容量进行检测；若否则可以检测垃圾箱垃圾容量，也可以不检测垃圾箱垃圾容量。吸尘模式是指清扫机器人的吸尘风机运作，吸尘风机的电机带动叶片高速旋转，在密封的壳体内产生空气负压，吸取尘屑到垃圾箱中。

在本实施例中，清扫机器人垃圾箱内装填的是种类不一的垃圾，垃圾表面的高度是不平坦的，如果仅利用一个超声波传感器进行检测，效率较于低下，而且误差也会增加。为了进一步提升第一高度差的准确性，容量检测方法还包括如下步骤：所述超声波传感器为2个，2个超声波传感器分别为第一超声波传感器、第二超声波传感器，处理单元通过第一超声波传感器与第二超声波传感器中的一个向垃圾箱内的垃圾发射超声波，处理单元通过第一超声波传感器与第二超声波传感器中的一个获取经垃圾表面反射回来的反射波。需要说明的是，第一超声波传感器为一体式的超声波传感器并具有发射器、接收器与计时器，第二超声波传感器为一体式的超声波传感器并具有发射器、接收器与计时器。

方式一为：处理单元通过第一超声波传感器向某个位置的垃圾发射超声波，而后处理单元通过第一超声波传感器获取到经垃圾表面反射回来的反射波。另外，处理单元通过第二超声波传感器向某个位置的垃圾发射超声波，而后处理单元通过第二超声波传感器获取到经垃圾表面反射回来的反射波。

方式二为：处理单元通过第一超声波传感器向某个位置的垃圾发射超声波，而后处理单元通过第二超声波传感器获取到经垃圾表面反射回来的反射波。或者，处理单元通过第二超声波传感器向某个位置的垃圾发射超声波，而后处理单元通过第一超声波传感器获取到经垃圾表面反射回来的反射波。

需要说明的是，通过两个的超声波传感器可以获得到多个的第二高度差的数据，进而得到多个的垃圾容量数据。例如：可以单独通过第一超声波传感器检测位于第一超声波传感器左侧方向的一个探测点(记为第一探测点)与第一超声波传感器之间的第二高度差(记为第二高度差a)，之后通过第二高度差a可计算得到一个垃圾容量数据；继续单独通过第二超声波传感器检测位于第二超声波传感器右侧方向的一个探测点(记为第二探测点)与第二超声波传感器之间的第二高度差(记为第二高度差b)，之后通过第二高度差b可计算得到一个垃圾容量数据；接着可通过第一超声波传感器与第二超声波传感器的配合来检测位于第一超声波传感器与第二超声波传感器之间的探测点(记为第三探测点)与第一超声波传感器之间的第二高度差(记为第二高度差c)，之后通过第二高度差c可计算得到一个垃圾容量数据；最后计算三个垃圾容量的平均值，将所述平均值作为垃圾容量。如此，检测方法可以计算得到结果较为准确的垃圾容量，避免垃圾箱已经堆积了大量的垃圾而不自知。例外，可以通过上述的方式来概率推理每个探测点在垃圾里的分布。

优选的，所述第一超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度相同于第二超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度，使得第二高度差是便于计算的。因为此时所述第一超声波传感器与所述第二超声波传感器是位于同一平面上，且这个平面是平行于垃圾箱的箱底所在的平面。第一超声波传感器、第二超声波传感器与探测点之间形成一个等腰三角形，根据预先获取到第一超声波传感器与第二超声波传感器之间的距离(三角形的底边边长)、第一超声波传感器与探测点的距离(三角形的腰长)即可计算得到第二高度差。

在某些实施例中，所述第一超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度可以不同于第二超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度，即第一超声波传感器与第二超声波传感器是上下设置的。

需要说明的是，第一超声波传感器与第二超声波传感器的探测角度要覆盖整个垃圾箱，使得两个超声波传感器可以对多个位置进行检测。

在本实施例中，在所述“通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱”后，容量检测方法还包括如下步骤：

步骤1054，提取所述幅度频谱中幅度大于阈值检波线的曲线，如图4所示。

在所述“根据所述幅度频谱计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差”时，还包括如下步骤：

步骤1055，根据幅度大于阈值检波线的曲线来计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差，如图4所示。

请参阅图7、图8与图9，阈值检波线根据远距信号弱和近处信号强及一些干扰信号配置一个触发值，阈值检波线可以根据需求而设定，处理单元通过阈值检波线可以切割到想要的超声波发射的角度，超声波发射的角度是发射波与竖直面之间的夹角。图8中的阈值检波线对应的幅值大于图9中的阈值检波线对应的幅值。优选的，超声波发射的角度在30°以下，即第一超声波传感器的探测范围在30°以下；或者：第二超声波传感器的探测范围在30°以下。阈值检波线对应的幅度越大，提取到幅度大于阈值检波线的曲线所对应的超声波发射的角度是越小的，超声波发射的角度越小，超声波所作用的探测点的面积越小；超声波发射的角度越大，超声波所作用的探测点的面积越大。超声波发射的角度在幅度频谱中对应的是θ，如图7、图8与图9所示。如此，检测方法可以灵活地调节超声波发射角度的功能，可以适用于不同形状的垃圾桶，因为清扫机器人内的垃圾桶的高度较低，宽度也较小，需要精度更大的检测方法。

在本实施例中，在所述“通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱”时，容量检测方法还包括如下步骤：步骤S1052，先通过高速ADC(Analog-to-Digital Converter，模拟-数字转换器)采样模块对超声波传感器获取的反射波进行采样，如图4所示。在步骤S1053时，通过傅里叶变换从高速ADC采样模块采样的反射波中提取幅度频谱，如图4所示。高速ADC采样模块在处理过程通常不会引起额外的噪声和信号失真。需要说明的是，超声波传感器获取的反射波的信号可以通过接收放大电路送入到高速ADC采样模块中。采样完成后进行傅立叶变换提取指定的信号的频谱。

在某些实施例中，可以通过二极管倍压检波、电压比较器检波的方式来对超声波传感器获取的反射波进行采样，但是效果均不如高速ADC采样模块的好。二极管倍压检波缺点在于检波输入电压要求比较高，锗二极管也要0.2-0.3V(伏特)才能工作，而且也无法消除直流信号的干扰。采用电压比较器检波缺点在于，虽然检波输入电压可以设的比较低，但对直流信号干扰无也是无法滤除的。

在本实施例中，检测方法还包括如下步骤：重复进行上述步骤，得到多个的垃圾容量，计算多个的垃圾容量的平均值，将所述平均值作为垃圾容量。当超声波传感器为一个时，通过多次测量得到多个的垃圾容量，之后对多个的垃圾容量求平均，以获得最后较为准确的垃圾容量。当超声波传感器为2个时，根据第一传感器测量到的第二高度差计算得到至少一个垃圾容量，根据第一传感器测量到的第二高度差计算得到至少一个垃圾容量，之后求平均得到最终的垃圾容量。如此，可以减小检测带来的误差，使得垃圾容量更加准确。

在本实施例中，在所述“通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差”前，容量检测方法还包括如下步骤：通过振动机构对垃圾箱进行振动。需要说明的是，当振动机构在运行时清扫机器人处于振尘模式。因为清扫机器人通过负压机构将垃圾吸到垃圾箱中时，清扫机器人垃圾箱内装填的是种类不一的垃圾，垃圾的分布不均匀，导致一边垃圾多，另一边垃圾少。通过振动机构对垃圾箱进行周期性的振动，让垃圾的表面趋于平整，如此每个超声波传感器测量的第二高度差的差异较小。

在本实施例中，在所述“通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射超声波”时，容量检测方法还包括如下步骤：通过超声波传感器(第一超声波传感器或者第二超声波传感器)向垃圾箱内的垃圾发射不同强度的超声波。如此，第一超声波传感器或者第二超声波传感器发送这种脉冲作为特殊编码，之后可以做到自体识别回波，提升抗干扰的能力，避免清扫机器人在运动过程中吸尘电机、行走电机、刷子等部件的声音都会产生干扰。

在本实施例中，所述不同强度的超声波包括在第一区间(1st)、第二区间(2nd)与第三区间(3nd)上具有第一强度(以1表示)与第二强度(以2表示)组合生成的超声波，所述第一强度小于第二强度。第一强度代表发射10V(伏特)强度的超声波，第二强度代表发射20V(伏特)强度的超声波，0强度表示不发射超声波；第一强度代表发射5V(伏特)强度的超声波，第二强度代表发射10V(伏特)强度的超声波，0强度表示不发射超声波。

在本实施例中，在3个序列脉冲中可以有27种组合，其中以零电流电平开始的组合将被丢弃，在剩余的18个编码中，包含所有三个的相同值的两个符号也是相同的丢弃的。其余16个编码都以非零电流电平开始，并且至少有一个转换，如图10所示。这些特征点保证任何响应数据包在数据包的开头有一个转换，并且每个响应数据包中至少有一个转换象征每个3序列进行对4位信息编码。

具体的，第一超声波传感器可以发送在第一区间(如图11的1st)、第二区间(如图11的2nd)、第三区间(如图11的3nd)上依次为第一强度、0强度、第二强度的超声波，如图11所示；或者，第一超声波传感器可以发送在第一区间(如图12的1st)、第二区间(如图12的2nd)、第三区间(如图12的3nd)上依次为第二强度、第一强度、第一强度的超声波，如图12所示；或者，第一超声波传感器可以发送在第一区间(如图13的1st)、第二区间(如图13的2nd)、第三区间(如图13的3nd)上依次为第二强度、0强度、第一强度的超声波……

在本实施例中，处理模块在收到反射波时会从反射波提取出目标波形，目标波形与发射的超声波的波形类似，例如发射波的强度为图11所示的第一强度、0强度、第二强度，那么从目标波形的形状与第一强度、0强度、第二强度波形的形状类似。

尤其的，容量测量方法可以对低速形式的清扫机器人的垃圾箱进行容量检测。

在本实施例中，处理单元通过通信模块(诸如CAN通信模块、RS485通信模块、WI-FI模块等)接收清扫机器人的总线状态，进而获取清扫机器人的运行状态。清扫机器人的运行状态包括吸尘模式、振尘模式、充电模式等。处理单元为具有数据处理功能的电子元件，包括但不限于：微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、中央处理器(Central processingUnit，CPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)、数字信号处理器(DigitalSignal Process,DSP)。

处理单元与超声波传感器(第一超声波传感器、第二超声波传感器)相连接，处理单元控制超声波传感器(第一超声波传感器、第二超声波传感器)运作。处理单元开启通过升压泵电路进行偏压选择，给超声波传感器按编码脉冲设置好的参数，即可发射超声波信号。处理单元与高速ADC采样模块相连接，处理单元控制高速ADC采样模块进行采样。处理单元分别与通信模块相连接，用于获取清扫机器人的运行状态。

本实施例还提供一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测系统，包括置于清扫机器人内部的垃圾箱、超声波传感器与处理单元。所述超声波传感器位于所述垃圾箱的箱底上方，所述处理单元与所述超声波传感器相连接，所述处理单元用于执行上述任意一种实施例所述的清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

对吸尘风机提供的风力进行测量得到对应的风速；

根据测量后的风速计算得到超声波传感器发射的超声波在吸尘风机的风力作用下的传播速度并记为超声波实际传播速度；

获取超声波传感器与垃圾箱的箱底之间的高度差并将其记为第一高度差，获取垃圾箱的高度；

通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差；

根据超声波实际传播速度、第一高度差、第二高度差与垃圾箱的高度计算得到垃圾容量；

在所述对吸尘风机提供的风力进行测量得到对应的风速时，还包括如下步骤：

第一次通过超声波传感器检测超声波传感器与垃圾箱内的预设检测点之间的距离并将其记为第一距离，以及获取超声波的传播时间与超声波初始传播速度；

控制吸尘风机提供风力并获取吸尘风机的风向，第二次通过超声波传感器检测超声波传感器与所述垃圾箱内的预设检测点之间的距离并将其记为第二距离，检测完第二距离后关闭吸尘风机；

根据第一距离、第二距离、超声波的传播时间、超声波初始传播速度与吸尘风机的风向计算得到吸尘风机提供的风速。

2.根据权利要求1所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，所述超声波初始传播速度通过如下步骤获得：

获取清扫机器人内部的温度；

获取超声波处于所述清扫机器人内部的温度下的速度并作为超声波初始传播速度。

3.根据权利要求1所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，在所述通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差时，还包括如下步骤：

通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射超声波，并获取经垃圾表面反射回来的反射波；

通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱；

根据所述幅度频谱计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差。

4.根据权利要求3所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，还包括如下步骤：

所述超声波传感器为2个，2个超声波传感器分别为第一超声波传感器、第二超声波传感器，通过第一超声波传感器与第二超声波传感器中的一个向垃圾箱内的垃圾发射超声波，然后通过第一超声波传感器与第二超声波传感器中的一个获取经垃圾表面反射回来的反射波。

5.根据权利要求3或4所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，在所述通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱后，还包括如下步骤：

提取所述幅度频谱中幅度大于阈值检波线的曲线；

在所述根据所述幅度频谱计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差时，还包括如下步骤：

根据幅度大于阈值检波线的曲线来计算得到超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差。

6.根据权利要求3或4所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，在所述通过傅里叶变换从超声波传感器获取的反射波中提取幅度频谱时，还包括如下步骤：

先通过高速ADC采样模块对超声波传感器获取的反射波进行采样；

然后通过傅里叶变换从高速ADC采样模块采样的反射波中提取幅度频谱。

7.根据权利要求1所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，在所述通过超声波传感器获取超声波传感器与垃圾箱内的垃圾表面的高度差并将其记为第二高度差前，还包括如下步骤：

通过振动机构对垃圾箱进行振动。

8.根据权利要求1所述的一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法，其特征在于，在通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射超声波时，还包括如下步骤：

通过超声波传感器向垃圾箱内的垃圾发射不同强度的超声波。

9.一种清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测系统，其特征在于，包括置于清扫机器人内部的垃圾箱、超声波传感器与处理单元；

所述超声波传感器位于所述垃圾箱的箱底上方，所述处理单元与所述超声波传感器相连接，所述处理单元用于执行权利要求1至8任意一种所述的 清扫机器人垃圾箱的垃圾容量检测方法。

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