CN207320855U - 充电桩、寻找该充电桩的自动清洁设备以及充电控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种充电桩及寻找该充电桩的自动清洁设备，以及一种充电控制系统，其中，所述充电桩包括：编码控制器和至少两个信号发射装置；其中，所述编码控制器控制所述至少两个信号发射装置按照设定的光信号发射序列发射光信号，并对发射的光信号进行编码；其中，每个信号发射装置发射的光信号经编码后形成对应的辐射编码区域，相邻的信号发射装置发射的光信号形成的辐射编码区域在辐射范围上部分重叠。通过本实用新型实施例，使得自动清洁设备以较低的成本和较为简单的结构，减少了充电桩与自动清洁设备之间的盲区，提高了自动清洁设备的寻桩效率。

Description

充电桩、寻找该充电桩的自动清洁设备以及充电控制系统

技术领域

本实用新型实施例涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种充电桩及寻找该充电桩的自动清洁设备，以及一种充电控制系统。

背景技术

自动清洁设备是智能家用电器的一种，其凭借人工智能技术，实现多种类型的自动清洁操作，为人们的生活提供便利。自动清洁设备使用充电电池作为电源，能够在清洁过程中脱离外部电源，实现自由化的清洁操作。当充电电池的电量低于一定水平时，自动清洁设备需要识别相应的充电桩，并返回识别出的充电桩进行充电。

目前，自动清洁设备多通过自动寻桩设置实现对充电桩的识别和返回充电桩。例如，在一种已有的实现方案中：自动清洁设备的活动区域内，充电桩上安装红外发射器，自动清洁设备上安装有对应的红外接收器，发射器向外发射信号形成返航区域，接收器接收发射信号以进入返航区域并朝向充电桩行进，从而使得自动清洁设备与充电桩对接进行充电。返航区域面积相对较大则更容易使自动清洁设备接收发射信号，以进入该返航区域并与充电桩对正，目前的返航区域在近场区的基础上增加了远场区，即在近场区的基础上扩大出远场区，从而扩大了返航区域的面积。

然而，随着返航区域面积的扩大，自动清洁设备在如此大面积的返航区域内进行返航的准确度就会随之降低，无法保证自动清洁设备进行更加精准的返航。此时，往往需要自动清洁设备创建寻桩和返桩地图，对此，需要增加相应的能够满足性能要求的运算、存储和传感设备，进而导致自动清洁设备的成本和复杂程度的增加。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种充电桩及寻找该充电桩的自动清洁设备，以及一种充电控制系统，以较低的成本和较为简单的结构，减少充电桩与自动清洁设备之间的盲区，提高了自动清洁设备的寻桩效率。

根据本实用新型实施例的一方面，提供了一种充电桩，包括：编码控制器和至少两个信号发射装置；其中，编码控制器控制至少两个信号发射装置按照设定的光信号发射序列发射光信号，并对发射的光信号进行编码；其中，每个信号发射装置发射的光信号经编码后形成对应的辐射编码区域，相邻的信号发射装置发射的光信号形成的辐射编码区域在辐射范围上部分重叠。

可选地，至少两个信号发射装置包括第一信号发射装置和第二信号发射装置，充电桩还包括间隔装置，间隔装置设置于第一信号发射装置和第二信号发射装置之间的中线上，使第一信号发射装置和第二信号发射装置关于该中线对称。

可选地，第一信号发射装置和第二信号发射装置分别包括至少两个信号发射器，第一信号发射装置包括第一信号发射器和第二信号发射器，第二信号发射装置包括第三信号发射器和第四信号发射器，第一信号发射器与第四信号发射器关于中线对称，第二信号发射器和第三信号发射关于中线对称。

可选地，第一信号发射装置发射的光信号经编码后形成第一辐射编码区域，第二信号发射装置发射的光信号经编码后形成第二辐射编码区域；间隔装置对第一信号发射装置发射的光信号和第二信号发射装置发射的光信号进行部分地遮挡，使第一辐射编码区域和第二辐射编码区域在辐射范围上部分重叠。

可选地，紧邻间隔装置两侧的第二信号发射器和第三信号发射器竖直向前设置，远离间隔装置的第一信号发射器和第四信号发射器分别与相邻的信号发射装置呈设定角度设置。

可选地，设定角度为45度。

可选地，至少两个信号发射装置包括奇数个信号发射装置，奇数个信号发射装置以其中一个信号发射装置的中线为对称线对称设置。

可选地，光信号发射序列指示所述至少两个信号发射装置交替或顺序地发射光信号，所述光信号的编码不同。

可选地，在一个周期内，光信号发射序列指示所述至少两个信号发射装置中的每个信号发射装置发射至少两个强度的光信号，并且，在一个周期内的一个时间间隔内每个信号发射装置只发射一种强度的光信号。

可选地，在一个周期的同一时间间隔内，所述至少两个信号发射装置同步发射光信号，所述同步发射光信号强度相同，编码相同，如此形成近场辐射编码区。

可选地，间隔装置为遮光板。

根据本实用新型实施例的再一方面，还提供了一种自动清洁设备，其可在需要充电时自动寻找与其对接的一充电桩，自动清洁设备包括光接收器、信号解析装置和位置确定装置；光接收器、信号解析装置和位置确定装置相互电性连接；其中，光接收器设置在自动清洁设备的壳体上，信号解析装置和位置确定装置收容于自动清洁设备内，光接收器用于接收来自充电桩的光信号并发送给信号解析装置；信号解析装置对光信号进行解析，获取光信号对应的光信号编码序列并将光信号编码序列发送给位置确定装置；位置确定装置存储有区域与编码序列对照表；位置确定装置根据光信号编码序列与存储的区域与编码序列对照表，确定自动清洁设备当前所在区域。

可选地，光接收器包括至少两个大角度光接收器，至少两个大角度光接收器按照设定角度设置在自动清洁设备的壳体周围。

可选地，光接收器包括至少一全角度接收器，至少一全角度接收器设置在自动清洁设备的壳体顶面。

可选地，自动清洁设备还包括光源方向解析装置和对准光接收器；光源方向解析装置与光接收器连接，其对光信号序列进行解析，获取光源方向信息；自动清洁设备根据光源方向信息调整机身直至对准光接收器对准充电桩。

可选地，对准光接收器间隔设置在自动清洁设备的壳体周壁上。

根据本实用新型实施例的再一方面，还提供了一种充电控制系统，包括一充电桩和与该充电桩对接充电的一自动清洁设备，充电桩包括至少两个信号发射装置，至少两个信号发射装置按照设定发射光信号以形成光信号辐射编码区，自动清洁设备包括光接收器和对准光接收器，光接收器接收来自至少两个信号发射装置发射的光信号，自动清洁设备根据接收到的光信号确定位于的辐射编码区，对准光接收器根据辐射编码区调整自动清洁设备与充电桩之间的位置关系，使自动清洁设备朝向充电桩行进。

通过本实用新型实施例提供的方案，在充电桩中设置可以发射光信号的至少两个信号发射装置。通过这种设置，可以将信号发射装置发射的光信号的辐射范围划分为多个区域，包括辐射重叠区域和除重叠区域以外的各自辐射区域。通过对信号发射装置发射的不同光信号进行不同的编码，使得自动清洁设备寻桩和返桩过程中，接收到光信号后，可以根据光信号的编码确定当前所处的区域，进而进行后续的操作，如继续沿当前方向行进或者改换方向后再行进，以行进至距离充电桩较近的区域，最终实现返桩。

相对应地，自动清洁设备无需创建寻桩和返桩地图，在接收到光信号后获取其对应的编码，即可获知当前所在的光信号的辐射区域，进而确定是否需要改换路线行进，直至最终到达充电桩。

可见，通过本实用新型实施例提供的方案，一方面，无需为自动清洁设备提供额外的寻桩和返桩设置，也无需自动清洁设备具有创建坐标地图的能力，并且，任何具有发射光信号功能的信号发射装置如红外光发射装置，均可实现本实用新型实施例的方案，从而减少了充电桩与自动清洁设备之间的盲区，提高了自动清洁设备的寻桩效率。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例一的一种充电桩的结构示意图；

图2是图1所示的充电桩的剖视图；

图3是图1所示实施例中的一种光信号的辐射编码区域的示意图；

图4、图5是另一实施方式的光信号发射装置的布置结构示意图；

图6是图4和图5的光信号发射装置的光信号的辐射编码区的示意图；

图7、图8是根据本实用新型实施例二的一种自动清洁设备的结构示意图；

图9是根据本实用新型实施例二的一种实施方式的自动清洁设备的示意图；

图10、图11是本实用新型实施例二的自动清洁设备的寻桩、返桩过程的示意图；

图12是根据本实用新型实施例二的又一种实施方式的自动清洁设备的示意图；

1、充电桩；101、第一信号发射装置；102、第二信号发射装置；1011、第一信号发射器；1012、第二信号发射器；1021、第三信号发射器；1022、第四信号发射器；108、间隔装置；1081、挡板；111、壳体；110、编码控制器；112、透光部；113、充电接头；2、自动清洁设备；202、对准光接收器；203、大角度光接收器；204、全角度光接收器；M、信号处理装置的对称中线；M2、自动清洁设备的对准线；J1、第一近场区域；Y1、第一远场区域；J2、第二近场区域；Y2、第二远场区域；J3、第三近场区域；Y3、第三远场区域；J4、第四近场区域；Y4、第四远场区域；JD1、第一近场重叠区域；YD1、第一远场重叠区域；JD2、第二近场重叠区域；YD2、第二远场重叠区域；JD3、第三近场重叠区域；YD3、第三远场重叠区域。

具体实施方式

下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本实用新型实施例的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的区域。

本领域技术人员可以理解，本实用新型实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

实施例一

参照图1和图2，示出了根据本实用新型实施例一的充电桩的结构示意图。

本实施例的充电桩1包括大致呈L形的壳体111，其配置于地面、墙壁等固定物体上，壳体111上开设透光部112。

充电桩还包括编码控制器和至少两个信号发射装置，其中，编码控制器控制至少两个信号发射装置按照设定的光信号发射序列发射光信号，并对发射的光信号进行编码；其中，每个信号发射装置发射的光信号经编码后形成对应的辐射编码区域，相邻的信号发射装置发射的光信号形成的辐射编码区域在辐射范围上部分重叠。

本实施例的充电桩通过设置至少两个信号发射装置，每个信号发射装置发射的光信号经编码后形成对应的辐射编码区域，相邻的信号发射装置发射的光信号形成的辐射编码区域在辐射范围上部分重叠，通过编码将辐射区域分成不同的编码区域，配套的自动清洁设备通过分析编码即可区分出自动清洁设备所在的区域，进而可根据区域的不同进行寻桩、返桩操作，无需额外的创建寻桩、返桩地图，也无需增加对应的硬件，可采用任何具有发射光信号功能的信号发射装置如红外光发射装置，可在保证准确地实现寻桩和返桩性能的基础上有效地降低充电桩和自动清洁设备的成本。

在一种可选的实施方式中，至少两个信号发射装置包括第一信号发射装置101和第二信号发射装置102，充电桩1还包括间隔装置108，间隔装置108设置于第一信号发射装置101和第二信号发射装置102之间的中线M上，使第一信号发射装置101和第二信号发射装置102关于该中线M对称。

具体的，如图1至图3中所示，充电桩1包括第一信号发射装置101、第二信号发射装置102和间隔装置108，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102间隔设置在透光部112内，第一信号发射装置101、第二信号发射装置102发出的光信号可穿过透光部112发射出去。间隔装置108设置于第一信号发射装置101和第二信号发射装置之间的中线M上，使第一信号发射装置101和第二信号发射装置102的中心对称。

充电桩1还包括编码控制器110，编码控制器110安装在充电桩1内，编码控制器110控制第一信号发射装置101和第二信号发射装置102按照设定的光信号发射序列发射光信号，并对发射的光信号进行编码。第一信号发射装置101发射的光信号经编码后形成第一辐射编码区域，第二信号发射装置102发射的光信号经编码后形成第二辐射编码区域。在本实施例中，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102分别包括一个信号发射器。但在其他的实施方式中，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102也可以分别包括多个信号发射器，包括多个信号发射器的实施方式会在后续进行说明。

间隔装置108对所述第一信号发射装置101发射的光信号和所述第二信号发射装置102发射的光信号进行部分地遮挡。具体地，间隔装置108用于对第一信号发射装置101朝第二信号发射装置102方向发射的光信号，以及第二信号发射装置102朝第一信号发射装置101方向发射的光信号进行部分地遮挡，使第一辐射编码区域和第二辐射编码区域在辐射范围上部分重叠。具体地，第一辐射编码区和第二辐射编码区呈两个扇形区域，并且两个扇形区域在间隔装置的前方形成扇形重叠区域。扇形重叠区域相对于中线M对称。

在一种可选方案中，间隔装置108可以采用遮光板，与其它间隔装置108相比，遮光板实现简单，价格便宜，实现成本低。关于间隔装置108的作用会在后续进行详细的说明。

可选地，其中，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102可以为任意适当的、能够发射光信号的装置，包括但不限于：发射红外光的装置、发射可见光的装置等。优选地，本实用新型实施例中，选择发射红外光的信号发射装置。一方面，红外光的稳定性较好，且价格便宜，实现成本低；另一方面，相较于人眼可见、易受环境影响的可见光，红外光不易受其它光源干扰，且不可见，用户体验更好。

编码控制器110对第一信号发射装置101和第二信号发射装置102发射的光信号进行编码，则在第一信号发射装置101发射的光信号所照射的区域可以接收到该编码的光信号，在第二信号发射装置102发射的光信号所照射的区域可以接收到对应编码的光信号。

可选地，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102发射的光信号具有不同的编码。这样，便于信号接收设备根据编码判断光信号的来源，进而可以对信号接收设备所处的位置进行初步地判断。

可选地，光信号发射序列可以指示信号发射装置按照一定周期循环的地发射光信号，例如，在一个周期内，信号发射装置可以按照设定时间间隔发射信号，设定时间间隔可以由本领域技术人员根据实际需要适当设置，如每隔t秒发射一次信号等，t可以取0.1秒，0.2秒，0.5秒等任意合适的时间，本实用新型实施例不对具体的发射时间间隔进行限制。但光信号发射序列并不限于是按照固定时间间隔发射信号，也可以采用其他的发射规则。

可选地，作为光信号发射序列的一种可行方式，光信号发射序列可指示第一信号发射装置101和第二信号发射装置102以2t时间段为周期循环发射光信号，即，即第一信号发射装置101发射编码为A的光信号，第二信号发射装置102发射编码为B的光信号，A与B采用不同的编码。

这样，充电桩1周围的光辐射编码区域被划分为：只能接收到A信号的第一区域、只能接收到B信号的第二区域，和既能收到A信号也能收到B信号的重叠区域。这样，与充电桩1配合的自动清洁设备就能通过识别到的光信号的编码时间序列对目前所在的位置进行判断。例如，自动清洁设备只能周期性的收到A信号，那么可判断自动清洁设备处于第一区域，同理只能周期性地收到B信号则可判断处于第二区域；如果自动清洁设备能够交替的收到A信号和B信号，则说明自动清洁设备处于重叠区域。

可选地，编码控制器110还可以控制第一信号发射装置101和第二信号发射装置102按照该光信号发射序列的指示顺序循环发射强度相同或者不同的光信号，并且，在一个周期内的一个时间间隔内每个信号发射装置只发射一种强度的光信号。在一个所有信号发射装置都发射了信号的时间间隔内，每个信号发射装置仅以一种强度发射信号，可以避免在一个时间间隔内，一个信号发射装置连续的发射不同强度的信号，造成不同强度信号之间相互干扰。一个周期可包括一个或者至少两个时间间隔。

可选地，在一个周期内，光信号发射序列指示每个信号发射装置发射至少两个强度的光信号。较优地，每个信号发射装置每相邻两次以不同的强度发射光信号。即将一个周期分为至少两个时间间隔，在一个时间间隔内，每个信号发射装置只发射一个强度的光信号，并且在相邻的不同时间间隔，同一信号发射装置发射的光信号的强度不同。

例如，当编码控制器按照光信号发射序列控制第一信号发射装置101和第二信号发射装置102每相邻两次以不同的强度发射光信号时，在每一周期内，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102按照t秒的间隔时间，依次发射A1、B1、A2、B2其中，A1、A2可采用相同或不同的编码，并且A1、A2的光强度不同(也即照射范围不同)；B1、B2可采用相同或不同的编码，并且B1、B2的光强度不同(也即照射范围不同)。A1和B1光信号的强度相同(强光)；A2和B2光信号的强度相同(弱光)。此处所说的周期指的是所有的信号发射装置以不同强度发射完全部的光信号的一个完整循环所用的时间。其中，A1、B1为第一时间间隔，A2、B2为第二时间间隔。

在另一种方式中，还可以采用，A1、B2、A2、B1的方式，其中，A1、B2为第一时间间隔，A2、B1为第二时间间隔。即在一个时间间隔中，不同信号发射器发射的信号强度也可以不相同，但每个信号发射器依然只发射一个强度的信号，而且每个信号发射器在相邻两个时间间隔所发射的光信号的强度不同。

又例如，编码控制器110还可以控制第一信号发射装置101和第二信号发射装置102分别以强、中、弱三种不同的强度发射光信号时，在每一周期6t时间段内，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102按照t秒的间隔时间，依次发射A1、B1、A2、B2、A3、B3。其中A1，B1为第一时间间隔，A2，B2为第二时间间隔，A3，B3为第三时间间隔。其中，A1、A2、A3可采用相同或不同的编码，并且A1、A2、A3的光强度不同(也即照射范围不同)，优选采用强、中、弱的顺序，但并不限于此；B1、B2、B3可采用相同或不同的编码，并且B1、B2、B3的光强度不同(也即照射范围不同)，优选采用强、中、弱的顺序，但并不限于此。较优地，A1、A2、A3和B1、B2、B3的强、中、弱的强度等级基本相同。采用三种或更多种的强度发射光信号，可以对充电桩1周围区域进行更精细的划分，自动清洁设备根据接收到的光信号的编码时间序列可以对当前位置进行更加精准的判断，进而更合理的规划运动路线，提高寻桩效率。

需要说明的是，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102的信号发射顺序并不限于以上两种顺序循环发射的方式，还可以采用交替循环的方式，例如以两种不同的强度发射光信号时，在每一周期内，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102按照设定时间间隔t，依次发射A1、B1、A2、B2。依次类推。但并不限于此，可以采用任意的本领域能够实现的发射规则周期性地进行信号发射。

本实用新型实施例中，可以采用通用的行业内的对强光和弱光的强度区分标准，也可以根据实际情况自定义设定，如，设定强度大于第一设定强度的光信号为强光信号，设定强度小于第二设定强度的光信号为弱光信号；其中，第一设定强度大于第二设定强度，具体的强度标准由本领域技术人员根据实际需要适当设定，能将强光信号和弱光信号明显区分开来即可，本实用新型实施例对第一设定强度和第二设定强度的具体强度标准不作限制。

可选地，间隔装置108可以是任意适当的具有遮挡光信号功能的装置，以向第一信号发射装置101侧遮挡第二信号发射装置102发射的光信号，向第二信号发射装置102侧遮挡第一信号发射装置101发射的光信号。该装置可以由本领域技术人员根据实际需要设置一定的长度，以使第一信号发射装置101发射的光信号形成的第一照射编码区域，和，第二信号发射装置102发射的光信号形成的第二照射编码区域，这两个照射编码区域在照射范围上部分重叠。其中，部分重叠的范围可以由本领域技术人员根据实际需求设定，便于被自动清洁设备识别，且不易于其它区域相互干扰即可。

以下，以一个具体示例，对本实用新型实施例提供的充电桩1进行示例性说明。

在本示例中，编码控制器110控制第一信号发射装置101和第二信号发射装置102分别以两种不同的强度发射光信号，在每一周期4t内，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102按照t秒的间隔时间，依次发射A1、B1、A2、B2其中，A1、A2可采用相同或不同的编码，并且A1为强光信号、A2为弱光信号，A2的强度约为A1的1/4；B1、B2可采用相同或不同的编码，B1为强光信号、B2为弱光信号，B2的强度约为B1的1/4

在此情况下，A2和B2形成近场辐射编码区域，A1和B1形成远场照射区域。将区域区分为近场辐射编码区域和远场辐射编码区域的目的是使充电设备能够识别自身和充电桩1之间的距离，进而对运动方向和方位进行更精确的控制。下面结合图3对近场辐射编码区域和远场辐射编码区域的具体组成部分予以说明。

发射弱光情况下，近场辐射编码区域包括由第一信号发射装置101单独照射形成的第一近场区域J1，由第二信号发射装置102单独照射形成的第二近场区域J2，以及由第一信号发射装置101和第二信号发射装置102交叉照射形成的第一近场重叠区域JD1。具体如图2中所示，其中，由于间隔装置108的遮挡，第一近场区域J1可接收到A2信号，但无法收到B2信号；第二近场区J2域可接收到B2光，但无法收到A2信号；而第一近场重叠区域JD1既可接收到A2信号，也可接收到B2信号。

发射强光情况下，在远场辐射编码区域中，除上述的近场辐射编码区域以外，在近场辐射编码区域的外部也同样形成了三个区域，包括由第一信号发射装置101单独照射形成的第一远场区域Y1，由第二信号发射装置102单独照射形成的第二远场区域Y2，以及由第一信号发射装置101和第二信号发射装置102交叉照射形成的第一远场重叠区域YD1。本领域技术人员应当理解，实际形成的三个强光辐射编码区域为第一近场区域J1和第一远场区域Y1形成的区域，第二近场区域J2和第二远场区域Y2形成的区域，以及第一近场重叠区域JD1和第一远场重叠区域YD1形成的区域。如图3中所示，其中，第一远场区域Y1可接收到A1信号，但无法收到A2信号，第二远场区域Y2可接收到B1信号，但无法收到B2信号，而第一远场重叠区域YD1既可接收到A1信号，也可接收到B1信号，但是无法收到A2和B2信号。此外，因强光的照射范围可覆盖弱光的照射范围，因此，第一近场区域J1除可接收到A2信号外，还可接收到A1信号；第二近场区域J2除可接收到B2信号外，还可接收到B1信号；而第一近场重叠区域JD1则A2、B2、A1和B1信号均可接收到。

区域与接收信号的关系具体可参考如下表1.

表1不同区域与一个周期内接收的编码序列的对应关系

可见，通过本实施例的方案，在充电桩1中设置编码控制器以及可以发射光信号的第一和第二信号发射装置，以及，位于第一和第二信号发射装置之间的、能够遮挡光信号的间隔装置。通过这种设置，可以将第一和第二信号发射装置发射的光信号的照射范围划分为多个区域，包括两者的照射重叠区域和除重叠区域以外的各自辐射编码区域。通过对信号发射装置发射的不同光信号进行不同的编码，使得自动清洁设备寻桩和返桩过程中，接收到光信号后，可以根据光信号的编码确定当前所处的辐射编码区域，进而进行后续的操作，如继续沿当前方向行进或者改换方向后再行进，以行进至距离充电桩1较近的区域，最终实现返桩。

通过本实用新型实施例提供的充电桩1，一方面，无需为自动清洁设备提供额外的寻桩和返桩设置，也无需自动清洁设备具有创建坐标地图的能力，并且，任何具有发射光信号功能的信号发射装置如红外光发射装置，和具有遮挡光信号功能的间隔装置如遮光板，均可实现本实用新型实施例的方案，从而使得自动清洁设备寻桩和返桩实现简单，实现成本低。

图4和图5中示出了本实用新型实施例的另一种充电桩1的信号发射装置的配置结构，该充电桩1包括两组信号发射装置，其原理与前述的两组信号发射装置的充电桩1的原理类似，不同在于前述的实施方式中，每个信号发射装置包括一个信号发射器，而本实施例中每个信号发射装置包括至少两个信号发射器。下面对该充电桩1的结构和运行方式进行进一步的说明。

间隔装置108两侧分别设有第一信号发射装置101和第二信号发射装置102，第一信号发射装置101和第二信号发射装置102相对于间隔装置108对称设置。其中第一信号发射装置101包括第一信号发射器1011、和第二信号发射器1012，第二信号发射装置102包括第三信号发射器1021和第四信号发射器1022；第一信号发射器1011和第四信号发射器1022相对于中线M对称，第二信号发射器1012和第三信号发射器1021相对于中线M对称设置。第一信号发射器1011和第二信号发射器1012，另一侧设有第三信号发射器1021和第四信号发射器1022分别发射A、B、C、D编码信号，且A、B、C、D编码均不相同。

可选地，如图5所示，第二信号发射器1012和第三信号发射器1021的轴线与中线M基本平行地设置，第一信号发射器1011和第四信号发射器1022的轴线与中线M以预定的夹角向远离中线M的方向倾斜设置，这样四个信号发射器形成四个相互重叠的辐射区域。较优地，远离间隔装置108的第一信号发射器1011和第四信号发射器1022分别与相邻的信号发射器呈设定角度设置，优选地，设定角度为45度，如图5所示。具体地，第一信号发射器1011和第二信号发射器1012的轴线夹角优选为45度，第三信号发射器1021和第四信号发射器1022的轴线夹角优选为45度。但是该预定的夹角并不限于45度，还可以为其他任意适合的角度。

可选地，在间隔装置108的前端还设有挡板1081，挡板1081优选与间隔装置108呈一定夹角设置，优选垂直于间隔装置108，挡板1081可有效地减少与间隔装置108相邻的光信号发射装置，例如第二信号发射器1012和第三信号发射器1021之间信号的相互干扰。以本实施方式为例，挡板1081等长对称分布在间隔装置108的两侧，可选地，挡板1081还可以以非对称方式固定在间隔装置108的两侧，因挡板1081在间隔装置108上的位置可以适当调节，从而使得所形成的第一辐射编码区和第二辐射编码区的形状对应调整，以便以提高接收灯的对准效果，配合自动清洁设备更加准确的通过辐射编码区寻找充电桩。

需要说明的是，四个信号发射器的信号发射顺序并不限于顺序循环发射的方式，还可以采用交替循环的方式，例如以两种不同的强度发射光信号时，在每一周期内，四个信号发射器按照设定时间间隔，依次发射A1、C1、B1、D1、A2、C2、B2、D2等，即在一个时间间隔内不同的信号发射装置发射同一强度的光信号；此外还可以采用A1、B2、C1、D2、A2、B1、C2、D1的方式，即在一个时间间隔内，不同的信号发射装置发射的光信号的强度也不完全相同。依次类推。但并不限于此，可以采用任意的本领域能够实现的发射方式。此外，光信号强度等级也不限于强弱两级，也可以为一级或者三级或者更多。

此外，每组信号发射装置中也不限于包括一个或两个信号发射器，还可以采用更多个信号发射器。

作为另一种可选的实施方式，还可以采用在一个周期的一个时间间隔内，所述至少两个信号发射装置同步发射低强度的光信号，所述同步发射光信号强度相同，编码相同，如此形成近场辐射编码区。

以上面的四个信号发射装置为例，在每一周期5t时间段内，第一信号发射器1011、第二信号发射器1012、第三信号发射器1021和第四信号发射器1022按照t秒的间隔时间，依次发射A1、B1、C1、D1，A1、B1、C1、D1为强光信号；与前面的实施方式不同之处在于，在第5t时间，四个信号发射器同时发射一弱光信号E，E的编码不同于A1、B1、C1、D1。参考前面的实施方式，各个区域与接收到信号的编码序列的关系如下表2：

表2不同区域与一个周期内接收的编码序列的对应关系

这样做的好处在于，可以缩短一个周期的时间，由原来的8t缩短到5t的时间，这样可以大幅的提升定位效率。信号E仅用于识别当前属于近场辐射编码区和远场辐射编码区，而更准确的区域识别通过强光信号A1、B1、C1、D1进行识别。

在另一种图中未示出的实施方式中，信号发射装置还可以包括奇数个信号发射装置，其中奇数个信号发射装置以其中一个信号发射装置的中线为对称线对称设置。即相比上面的偶数个信号发射装置的实施方式，技术个信号发射装置将一个信号发射装置设置在了中线M的位置，这样带充电装置收到中间的信号发射装置发射的信号后，则可判断为位于中线M附近，有利于更迅速的对准中线M的操作。奇数个信号发射装置的区域划分和判断原理同上面两种实施方式的原理基本相同。

总体来说，本实施例的充电桩通过设置编码控制器和两个以上的信号发射装置，并对信号发射装置发射的光信号进行编码，并按照设定的光信号发射序列发射，根据接收到光信号的编码的不同，自动清洁设备可对所处的区域进行准确的识别，并能有迅速，有效地识别并与信号发射装置的对称中线M对准，进而高效的自动完成与充电桩的连接和充电的动作，即减少了充电桩与自动清洁设备之间的盲区，提高了自动清洁设备的寻桩效率。

在此基础上，本实施例的充电桩还通过控制信号发射装置发射不同强度的信号，将区域进一步划分为近场、远场等由远及近的多个层次，结合强度和编码序列，可以对区域进行更加精细的划分，可以更有效的提升自动清洁设备的寻桩和返桩效率。

在此基础上，本实施例的充电桩在中线M上设置了信号发射装置，可以更有效的引导自动清洁设备更准确更快捷的对准中线M，更有效的提升了寻桩和返桩效率。

实施例二

对应于实施例一中所示的充电桩，本实用新型实施例还提供了一种与实施例一的充电桩配合的自动清洁设备。

参照图7至图9，示出了根据本实用新型实施例二的一种自动清洁设备2的结构示意图。

参照图7、8，示例性地示出了本实施例中的一种自动清洁设备2的结构示意图。其中，自动清洁设备2可以为扫地机器人、拖地机器人等。该自动清洁设备2可以包含处理器、感知系统、驱动系统；此外，自动清洁设备2还包括设备主体、清洁系统、能源系统和人机交互系统。

其中，设备主体包括前向部分和后向部分，具有近似圆形形状(前后都为圆形)，也可具有其他形状，包括但不限于前方后圆的近似D形形状。

感知系统包括光接收器；优选地，感知系统还可包括位于设备主体的前向部分的缓冲器(图中未示出)、悬崖传感器(图中未示出)和其它传感器，例如，红外传感器(图中未示出)、磁力计(图中未示出)、加速度计(图中未示出)、陀螺仪(图中未示出)、里程计(图中未示出)等，向处理器提供自动清洁设备2的相应信息。

设备主体的前向部分可承载缓冲器，在清洁过程中通过驱动系统的驱动轮模块推进自动清洁设备2在地面行走时，缓冲器经由传感器系统，例如红外传感器，检测自动清洁设备2的行驶路径中的一或多个事件(或对象)，机器人可通过由缓冲器检测到的事件(或对象)，例如障碍物、墙壁，而控制驱动轮模块使自动清洁设备2来对所述事件(或对象)做出响应，例如远离障碍物。

清洁系统可为干式清洁系统和/或湿式清洁系统。作为干式清洁系统，主要的清洁功能源于滚刷结构、尘盒结构、风机结构、出风口以及四者之间的连接部件所构成的清扫系统。与地面具有一定干涉的滚刷结构将地面上的垃圾扫起并卷带到滚刷结构与尘盒结构之间的吸尘口前方，然后被风机结构产生并经过尘盒结构的有吸力的气体吸入尘盒结构。干式清洁系统还可包含具有旋转轴的边刷，旋转轴相对于地面成一定角度，以用于将碎屑移动到清洁系统的滚刷区域中。

自动清洁设备2自身携带的能源系统包括设备主体上的充电电池。其中，充电电池可以包括镍氢电池和锂电池等。充电电池可以连接有充电控制电路、电池组充电温度检测电路和电池欠压监测电路，充电控制电路、电池组充电温度检测电路、电池欠压监测电路再与单片机控制电路相连。自动清洁设备2通过设置在设备本体侧方或者下方的充电电极与充电桩1连接进行充电。

人机交互系统包括设备主体面板上的按键，按键供用户进行功能选择；还可以包括显示屏和/或指示灯和/或喇叭，显示屏、指示灯和喇叭向用户展示当前机器所处状态或者功能选择项；还可以包括手机客户端程序。

自动清洁设备2通过能源系统为自动清洁设备2提供能源，通过人机交互系统与用户交互，接收用户的操作指令，处理器根据用户的操作指令，以及感知系统获取清洁过程中需要的信息并进行处理，并通过驱动系统驱动自动清洁设备2运动，以使用其清洁系统进行相应的清洁操作。

本实施例的自动清洁设备还包括光接收器、信号解析装置和位置确定装置；光接收器、信号解析装置和位置确定装置相互电性连接；其中，光接收器设置在自动清洁设备的壳体上，信号解析装置和位置确定装置收容于自动清洁设备内，光接收器用于接收来自充电桩的光信号并发送给信号解析装置；信号解析装置对光信号进行解析，获取光信号对应的光信号编码序列并将光信号编码序列发送给位置确定装置；位置确定装置存储有区域与编码序列对照表；位置确定装置根据光信号编码序列与存储的区域与编码序列对照表，确定自动清洁设备当前所在区域。

此外，自动清洁设备还包括光源方向解析装置和对准光接收器；光源方向解析装置与对准光接收器连接，其对光信号序列进行解析，获取光源方向信息；自动清洁设备根据光源方向信息调整机身直至对准光接收器202对准充电桩。

可选地，对准光接收器202间隔设置在自动清洁设备的壳体周壁上。

请参阅图9，在一种较优的实现方式中，光接收器包括围绕该对准光接收器202设置的三个大角度光接收器203。

对准光接收器202数量为二，该对准光接收器202是一种高对准精度小角度接收器，其可在较小角度范围内接收光信号，进行精准对桩操作。对准光接收器202设置在自动清洁设备2与充电结合位置正对的方向上，当对准光接收器202与信号发射装置的对称中线M对准后，此时自动清洁设备2的对准线M2与信号发射装置的对称中线M对准，自动清洁设备2的充电接口可以与充电桩1的充电接头113准确的对准，进而保证自动清洁设备2与充电桩1的精准对接，并完成充电的接合。

在具体设置时，三个大角度光接收器203可以设置在自动清洁设备2的没有设置对准光接收器202的另外三个方向上，优选地，三个大角度光接收器203与对准光接收器202(两个为一组)每隔90度设置一个，如图9中所示，但在实际应用中，该均匀并不是绝对均匀，在适当误差范围内均可，如在0度位置设置对准光接收器202，在85度位置设置第一个大角度光接收器203，在180度位置设置第二个大角度光接收器，在270度位置设置第三个大角度光接收器等等，只需保持基本均匀即可。较优地，三个大角度光接收器203的中心和对准光接收器202的中心均位于同一横截面。较优地，对准光接收器设置在自动清洁设备2的正前方，三个大角度光接收器203分别设置在自动清洁设备2的左侧、右侧和后侧。

大角度光接收器203可接受一定角度范围的光信号。优选地，三个大角度光接收器203设置为接收范围基本覆盖自动清洁设备2周向范围。也就是说无论光信号从周向的哪个方向照射过来，都会有至少一个大角度光接收器203能够接收到光信号。

实用新型实施例中的信号解析装置用于实现对各个大角度光接收器203接收的光信号进行解析，获取光信号对应的光信号编码序列，并将光信号编码序列发送给位置确定装置。位置确定装置中预存有区域与光信号的编码序列的对照表(具体可参考实施例一的表1、表2)以及充电桩1发射光信号的周期的时间长度，这样位置确定装置可将收到的光信号的编码序列与预存的对照表相比较，根据编码序列从对照表中找出对应的区域，那么即可确定目前自动清洁设备2所处的准确区域。

下面结合图10和图11，并以充电桩1采用两个信号发射装置的实施例为例对自动清洁设备2的寻桩和返桩过程进行详细的说明。

自动清洁设备2的三个大角度光接收器203实时地检测光信号，信号解析装置对检测到的光信号进行解析。如图10中所示，此时左侧的大角度光接收器203接收到了光信号并发送给信号解析装置，在一个周期4t内，信号解析装置对左侧的大角度光接收器203收到的光信号解析后确定其编码序列为B1，然后将编码序列B1发送给位置确定装置，位置确定装置根据B1和存储的区域与编码序列对照表，确定自动清洁设备2目前所处的准确区域为第二远场区域Y2。

同时，光源方向解析装置根据左侧的大角度光接收器203检测的光源方向，判断出第二信号发射装置102朝左侧的大角度光接收器203发射的光线与自动清洁设备2的对准线M2的夹角θ1。自动清洁设备结合目前所处的区域以及夹角θ1，进而可以得出目前自动清洁设备2的对准线M2所处的方向。

在获得了所处的区域和方向信息后，自动清洁设备可以进一步对运动方向进行调整，使自动清洁设备2朝信号发射装置的对称中线M方向运动，在运动过程中根据三个大角度光接收器203所检测到的区域和方向信息实时的对运动方向进行修正，不断调整自身的运动方向以及自身的角度。当自动清洁设备2运动到信号发射装置的对称中线M附近后，调节自动清洁设备2的位置，使对准光接收器202正对充电桩1，并将对准光接收器202实现与第一信号发射装置101和第二信号发射装置102的精确对准，使自动清洁设备2的对准线M2与信号发射装置的对称中线M重合，如图11所示。在保持自动清洁设备2的对准线M2与信号发射装置的对称中线M重合的状态下，自动清洁设备2继续朝充电桩1运动，最终，自动清洁设备2的充电接口与充电桩1的充电接头相接合，完成寻桩和返桩动作。

可选地，当两个以上的大角度光接收器203都接收到光信号时，信号解析装置和光源方向解析装置分别对每个大角度光接收器的光信号的编码序列以及夹角θ1进行分析比较，分别判定每个大角度光接收器203所处的区域以及自动清洁设备2的对准线M2所处的方向，可获得更准确的所处区域和方向信息。

在与具有四个或者更多偶数个信号发射装置的充电桩1相配合时，自动清洁设备2的寻桩和返桩的原理与两个信号发射装置的充电桩1的原理基本相同，在此不再重复说明。

在与信号发射装置为奇数个，并且在信号发射装置的对称中线M上设有一个信号发射装置的充电桩1相配合时，自动清洁设备2在寻桩和返桩时，使对准光接收器202对准中间的信号发射装置，相比较对准光接收器202与间隔装置108两侧的信号发射装置对准的方案，可以更准确和快速的实现对准，提高寻桩和返桩的效率。

在另一种实施方式中，自动清洁设备2的光接收器还可以采用一个全角度光接收器204。如图12所示，相比较多个大角度光接收器203的方案，采用全角度光接收器204的优势在于，1个全角度光接收器即可完成周向范围内所有光信号的接收和光源方向的判断，无需设置多个大角度光接收器203，可以简化自动清洁设备2的外形以及电路设计，降低自动清洁设备2的生产成本。采用全角度光接收器204的寻桩和返桩原理与采用大角度光接收器203的寻桩和返桩原理基本相同，在此不再重复说明。

本实施例的自动清洁设备2，通过光接收器获取光信号，通过信号解析装置解析光信号编码序列，并通过光源方向解析装置获取光源的方向，进而判断自身相对于充电桩1的相对位置以及自身的方向，然后调整运动方向和自身的角度，并通过对准光接收器202对准信号发射装置的对称中线M，使得自身的对准线M2与信号发f射装置的对称中线M，进而保证自动清洁设备2与充电桩1的准确接合，减少了充电桩与自动清洁设备之间的盲区，提高了自动清洁设备的寻桩效率。

实施例三

实施例三提供了一种充电桩充电的控制系统，包括一充电桩和与该充电桩对接充电的一自动清洁设备，充电桩包括至少两个信号发射装置，至少两个信号发射装置按照设定发射光信号以形成光信号辐射编码区，自动清洁设备包括光接收器和对准光接收器，光接收器接收来自至少两个信号发射装置发射的光信号，自动清洁设备根据接收到的光信号确定位于的辐射编码区，对准光接收器根据辐射编码区调整自动清洁设备与充电桩之间的位置关系，使自动清洁设备朝向充电桩行进。

通过本实施例，本实施例的充电桩充电的控制系统中，减少了充电桩与自动清洁设备之间的盲区，提高了自动清洁设备的寻桩效率。

需要指出，根据实施的需要，可将本实用新型实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本实用新型实施例的目的。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型实施例的区域。

以上实施方式仅用于说明本实用新型实施例，而并非对本实用新型实施例的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型实施例的精神和区域的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型实施例的范畴，本实用新型实施例的专利保护区域应由权利要求限定。

Claims (18)

1.一种充电桩，其特征在于所述充电桩包括编码控制器和至少两个信号发射装置；

所述编码控制器与所述至少两个信号发射装置电性连接，所述信号发射装置间隔设置在所述充电桩上，所述编码控制器控制所述至少两个信号发射装置按照设定的光信号发射序列发射光信号，并对发射的光信号进行编码；

其中，每个所述信号发射装置发射的光信号经编码后形成对应的辐射编码区域，相邻的所述信号发射装置发射的光信号形成的辐射编码区域在辐射范围上部分重叠。

2.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于所述至少两个所述信号发射装置包括第一信号发射装置和第二信号发射装置，所述充电桩还包括间隔装置，所述间隔装置设置于所述第一信号发射装置和所述第二信号发射装置之间的中线上，使所述第一信号发射装置和所述第二信号发射装置关于该中线对称。

3.根据权利要求2所述的充电桩，其特征在于所述第一信号发射装置和所述第二信号发射装置分别包括至少两个信号发射器，所述第一信号发射装置包括第一信号发射器和第二信号发射器，所述第二信号发射装置包括第三信号发射器和第四信号发射器，所述第一信号发射器与所述第四信号发射器关于所述中线对称，所述第二信号发射器和所述第三信号发射关于所述中线对称。

4.根据权利要求2所述的充电桩，其特征在于所述第一信号发射装置发射的光信号经编码后形成第一辐射编码区域，所述第二信号发射装置发射的光信号经编码后形成第二辐射编码区域；

所述间隔装置对所述第一信号发射装置发射的光信号和所述第二信号发射装置发射的光信号进行部分地遮挡，使所述第一辐射编码区域和所述第二辐射编码区域在辐射范围上部分重叠。

5.根据权利要求3所述的充电桩，其特征在于紧邻所述间隔装置两侧的所述第二信号发射器和所述第三信号发射器竖直向前设置，远离所述间隔装置的所述第一信号发射器和所述第四信号发射器分别与相邻的信号发射装置呈设定角度(θ)设置。

6.根据权利要求5所述的充电桩，其特征在于所述设定角度(θ)为45度。

7.根据权利要求1所述的充电桩，其特征在于所述至少两个信号发射装置包括奇数个信号发射装置，所述奇数个信号发射装置以其中一个信号发射装置的中线为对称线对称设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的充电桩，其特征在于所述光信号发射序列指示所述至少两个信号发射装置交替或顺序地发射光信号，所述光信号的编码不同。

9.根据权利要求8所述的充电桩，其特征在于在一个周期内，光信号发射序列指示所述至少两个信号发射装置中的每个信号发射装置发射至少两个强度的光信号，并且，在一个周期内的一个时间间隔中每个信号发射装置只发射一种强度的光信号。

10.根据权利要求8所述的充电桩，其特征在于在一个周期内，光信号发射序列指示所述至少两个信号发射装置中的每个信号发射装置发射同一强度的光信号，并且，在一个周期内的一个时间间隔中每个信号发射装置只发射一种强度的光信号。

11.根据权利要求1-7任一项所述的充电桩，其特征在于在一个周期的同一时间间隔内，所述至少两个信号发射装置同步发射光信号，所述同步发射光信号强度相同，编码相同，如此形成近场辐射编码区。

12.根据权利要求3-6任一项所述的充电桩，其特征在于所述间隔装置为遮光板，所述间隔装置上设置挡板。

13.一种自动清洁设备，其可在需要充电时自动寻找与其对接的一充电桩，其特征在于所述自动清洁设备包括光接收器、信号解析装置和位置确定装置；

所述光接收器、所述信号解析装置和所述位置确定装置相互电性连接；

其中，所述光接收器设置在自动清洁设备的壳体上，所述信号解析装置和位置确定装置收容于所述自动清洁设备内，所述光接收器用于接收来自所述充电桩的光信号并发送给所述信号解析装置；

所述信号解析装置对所述光信号进行解析，获取所述光信号对应的光信号编码序列并将所述光信号编码序列发送给位置确定装置；所述位置确定装置存储有区域与编码序列对照表；

所述位置确定装置根据所述光信号编码序列与存储的区域与编码序列对照表，确定所述自动清洁设备当前所在区域。

14.根据权利要求13所述的自动清洁设备，其特征在于所述光接收器包括至少两个大角度光接收器，所述至少两个大角度光接收器按照设定角度设置在所述自动清洁设备的壳体周围。

15.根据权利要求13所述的自动清洁设备，其特征在于所述光接收器包括至少一全角度接收器，所述至少一全角度接收器设置在所述自动清洁设备的壳体顶面。

16.根据权利要求14或15所述的自动清洁设备，其特征在于所述自动清洁设备还包括光源方向解析装置和对准光接收器；

所述光源方向解析装置与所述光接收器连接，其对所述光信号序列进行解析，获取光源方向信息；所述自动清洁设备根据光源方向信息调整机身直至所述对准光接收器对准所述充电桩。

17.根据权利要求16所述的自动清洁设备，其特征在于所述对准光接收器间隔设置在所述自动清洁设备的壳体周壁上。

18.一种充电控制系统，其特征在于所述充电控制系统包括一充电桩和与该充电桩对接充电的一自动清洁设备，所述充电桩包括至少两个信号发射装置，所述至少两个信号发射装置按照设定发射光信号以形成光信号辐射编码区，所述自动清洁设备包括光接收器和对准光接收器，所述光接收器接收来自所述至少两个信号发射装置发射的光信号，所述自动清洁设备根据接收到的光信号确定位于的辐射编码区，所述对准光接收器根据辐射编码区调整自动清洁设备与所述充电桩之间的位置关系，使自动清洁设备朝向充电桩行进。