CN210990005U - 用于地毯检测的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开用于地毯检测的移动机器人，包括声音收发模块、声音收发模块包括声音发射器和声音接收器，装设在移动机器人的底盘，声音发射器发射探头和声音接收器的接收探头都朝向移动机器人的行走地面。所述声音发射器和所述声音接收器装配在所述底盘开设的向内凹进的所述承载结构中；其中，所述承载结构的开口朝向所述移动机器人行走过程所能覆盖的地面，且所述承载结构内嵌有隔音结构；所述声音发射器和所述声音接收器在所述承载结构中由隔音结构隔开。本实用新型通过主动发射声音结构和被动接收声音结构的组合，降低机器老化和环境噪声对声音接收器的采集信号的影响程度。

Description

用于地毯检测的移动机器人

技术领域

本实用新型属于机器人地毯检测技术领域，尤其涉及一种用于地毯检测的移动机器人。

背景技术

中国专利2019102688894公开一种移动机器人，在机器人主体的底盘装设信号接收探头朝向行走地面的声音传感器，用以检测来自待清洁表面的声音的反射水平，特别是移动机器人内部的清洁组件工作噪声经待清洁表面反射回声音接收传感器，从而判断待清洁表面介质的情况，但是机器因为老化和环境噪声可能会带来声音分析不准确的问题。

因此，如何改进声音传感器的装配结构，来支持老化噪声环境下的地毯检测，成为本领域技术人员急需解决的问题之一。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型在中国专利2019102688894的基础上增加声音发射器，并适应性地改进声音发射器和声音接收器的装配方式，降低机器老化和环境噪声对声音接收器的采集信号的影响程度。现提出以下技术方案：

一种用于地毯检测的移动机器人，该移动机器人包括声音收发模块，声音收发模块包括声音发射器和声音接收器，装设在移动机器人的底盘，声音发射器的发射探头和声音接收器的接收探头都朝向移动机器人的行走地面。本技术方案组合声音发射器和声音接收器的装配结构，减少声音发射器带来的噪声问题，同时降低机器老化和环境噪声对声音接收器的采集信号的影响程度。

进一步地，所述移动机器人包括两个所述声音收发模块和两个承载结构，两个承载结构分别装配在万向轮所在的装配位置的两侧，每个承载结构装配一个所述声音收发模块；其中，以机器人主体的行走方向为前方；所述底盘的前端位置装配有万向轮。从而实现所述移动机器人完全爬上地毯之前检测出地毯的位置，有效地避开地毯。

进一步地，所述声音发射器和所述声音接收器装配在所述底盘开设的向内凹进的所述承载结构中；其中，所述承载结构的开口朝向所述移动机器人行走过程所能覆盖的地面，且所述承载结构内嵌有隔音结构；所述声音发射器和所述声音接收器在所述承载结构中由隔音结构隔开。本技术方案通过隔音结构减少经空间传播直达所述声音接收器的干扰，增强地面反射声音信号的检测效果。

进一步地，所述声音发射器通过填充隔离材料同时隔开所述承载结构和所述隔音结构，所述声音接收器通过填充隔离材料同时隔开所述承载结构和所述隔音结构；其中，所述承载结构的开口不被填充隔离材料包围。该技术方案通过填充隔离材料隔开与机器壳体的接触，减弱机体传导的噪声的干扰。

进一步地，所述填充隔离材料为海绵隔音材料。在机器人内部的清洁组件工作状态下，减小所述声音传感器接收到的机体传导的噪声，增强地面介质反射声音的检测效果。

进一步地，所述声音收发模块包括一个或两个以上所述声音接收器，分布在所述底盘的边缘对应开设的所述承载结构内部。从而多个角度来检测来自地面介质反射的声音信号，提高声音信息采集的覆盖面，增强声音识别度。

进一步地，所述声音发射器的发射探头和所述声音接收器的接收探头平行设置于所述承载结构，从而降低声音收发模块的结构复杂度，提高地毯检测识别的效果。

进一步地，所述声音发射器是一种谐振式声发射传感器，支持发射特定频率的声频信号，其中，特定频率处于人耳可听见的频率范围，声向各向异性较小，减小声波衰减量。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的移动机器人的底盘安装平面示意图。

图2 是本实用新型实施例提供的声音发射器或声音接收器在承载结构中的装配示意图。

图3是本实用新型实施例提供的声音发射器、隔音结构和声音接收器在承载结构中的装配示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细描述。本实用新型提供一种用于地毯检测的移动机器人，在移动机器人的底盘下面安装一个声音收发模块，声音收发模块包括用于发射特定频率的声音信号的声音发射器和能够采集音频信号的声音接收器，声音发射器的发射探头和声音接收器的接收探头都朝向移动机器人的行走地面。声音收发模块借助声音发射器主动发射音频信号并采集反射信号，预先确定地面材质，再关闭声音发射器，由声音接收器被动接收以地面反射声音为主导的信号，在声音发射器和声音接收器的组合结构的支持下，减少声音发射器带来的噪声问题，另外一方面，降低机器老化和环境噪声对声音接收器的采集信号的影响程度。需要说明的是，所述声音收发模块适用于所述移动机器人刚开始移动时进行地毯检测。

本实施例中，所述移动机器人是清洁机器人，清洁机器人内部安装清洁组件，包括主刷、风机等，所以清洁机器人在行走地面工作时，主刷、风机运转产生的一部分声音在机体内部经空间传导到传感器的位置，而另一部分声音会往地面传播，然后再反射回来。当所述移动机器人在瓷砖等硬地板清洁作业时，地板反射的清洁组件运转声音中的高频信号比较丰富，幅度也比较大，而在地毯表面反射的清洁组件运转声音的高频信号被抑制使得整体的声音幅度变小，所以，所述声音收发模块依靠装配结构，同时开启声音发射器和声音接收器先预判断当前行走的地面介质类型，再关闭声音发射器以减小其发射的声音信号所带来的环境噪声污染，保留开启声音接收器调节判断阈值以修正地面介质的判定结果，仅开启声音接收器的装配结构既可以解决机器主动收发声音带来的噪声问题，又可以解决机器因为长期运转老化而带来的声音分析不准确的问题，适应机器老化和环境噪声对声音接收器的采集信号的影响。本实用新型在中国专利2019102688894的基础上增加声音发射器，并适应性地改进声音发射器和声音接收器的装配方式，降低机器老化和环境噪声对声音接收器的采集信号的影响程度。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种移动机器人，包括机器人主体、万向轮103、左侧的声音收发模块105、右侧的声音收发模块104、滚刷组件102和驱动轮101；机器人主体的底盘106的前端位置装配有万向轮103；机器人主体的底盘106的中间位置装配有滚刷组件102；机器人主体的底盘106的中部位置两侧装配有驱动轮101；机器人主体的底盘106的后端位置还装配有尘盒（图中未示出），尘盒内部安装风机。其中，滚刷组件102和水箱可作为所述机器人主体上设有的可拆卸的清洁组件，不同的清洁组件可以帮助所述移动机器人完成不同的清洁工作。需要说明的是，以万向轮103的行走方向为前方，也对应于底盘106的前端，所述移动机器人完全爬上地毯之前检测出地毯的位置，有效地避开地毯。

如图1所示，声音收发模块105装配在所述万向轮103左侧开设的向内凹进的一个承载结构中，声音收发模块104装配在所述万向轮103右侧开设的向内凹进的另一个承载结构中，由于声音收发模块104和声音收发模块105都装配在底盘106的前端，所以可以实现所述移动机器人在爬上地毯之前检测出地毯的位置，而且，使得所述声音发射器1052通过主动发射音频信号更直接、快速地探测地面材质，有利于后续的所述声音接收器1053采集的反射信号中包含更多来自地面反射的信号，减少机体老化传导的变化噪声，所述声音接收器1053在不同判定阶段采集的声音信号更能反映地面介质情况，有利于及时规避所述移动机器人进入地毯表面。

对于声音收发模块105的内部结构，如图3所示，所述声音发射器1052和所述声音接收器1053装配在所述底盘106开设的向内凹进的承载结构1051中，承载结构1051内嵌有隔音结构1054，所述声音发射1052和所述声音接收器1053在承载结构1051中由隔音结构1054隔开，使得承载结构1051具备两个垂直朝向下设置的开口分别作为所述声音发射器1052的信号出射口和所述声音接收器1053的信号入射口，承载结构1051的开口朝向所述移动机器人行走过程所能覆盖的地面，所述声音接收器1053能够对准地面以接收来自地面介质反射的声音信号，所述声音发射器1052能够对准地面往地面介质发射声音信号。本实施例通过隔音结构1054减少经空间传播直达所述声音接收器1053的干扰，增强地面反射声音信号的检测效果。

优选地，对于所述声音接收器1053在声音收发模块105内部的装配结构，如图2所示，所述声音接收器1053装配在移动机器人的底盘106开设的承载结构1051内部，且所述声音接收器1053与承载结构1051的壳体由填充隔离材料1055隔开，承载结构1051的开口朝下设置且不被填充隔离材料1055包围，填充隔离材料1055没有覆盖到所述声音接收器1053的接收探头，使得在所述移动机器人行走过程中，所述声音接收器1053能够对准地面以接收来自地面介质反射的声音信号。所述填充隔离材料优选为海绵隔音材料。需要说明的是，所述声音接收器1053在未被填充隔离材料1055包围的情况下会接收到承载结构1051传导过来的噪声，此时所述声音接收器1053也接收来自机器人本体行走地面反射的声音，两种声音叠加在一起必然影响检测地面介质反射的声音信号的效果。因此，为了减少承载结构1051传导的噪声影响，增强地面介质反射声音的检测效果，在本实施例中所述声音接收器1053采用海绵等隔音材料来完成隔离安装，以实现所述声音接收器1053隔离承载结构1051的内表面。

在本实施例中，所述移动机器人的底盘106开设的承载结构内设置所述声音接收器1053，所述声音接收器1053的信号接收探头朝向行走地面。在一般情况下，所述声音接收器1053与地面的距离是固定的。本实施例中，所述移动机器人是清洁机器人，清洁机器人在行走地面清洁作业时，其内部的主刷、风机运转所产生的一部分声音会往地面传播，然后再反射回来，由于这些声音信号的地面反射率随着地面的材质的不同而有所差异，比如:硬质地板或地砖的信号反射率会比地毯大很多，且地毯的声音信号吸收效果好，减振效果明显，故可通过所述声音接收器1053判断所述移动机器人当前行走的地面介质是否为地毯。

然而随着机械的老化，主刷、风机运转往地面传播的声音会发生变化，比如滚刷组件102长期工作运转，机械老化现象的出现导致滚刷组件102内部的主刷转动产生噪音会变化，既通过机体传导到承载结构1051，也传播到地面并发生反射。本实施例调整判断所述移动机器人当前行走的地面介质是否为地毯的标准，则需要借助所述声音发射器1052主动发射音频信号实现预先探测地面介质类型才能修正地毯的判定标准，让所述声音接收器1053采集的声音信号不受机械老化带来的噪声变化的影响。当借助所述声音发射器1052主动发射音频信号并让所述声音接收器1053采集的声音信号时，所述声音接收器1053采集的声音信号具备专用性，不受机械老化的影响。所以，后续在所述声音发射器1052停止发射音频信号并让所述声音接收器1053继续采集声音信号的情况下，本实用新型申请的结构借助所述声音接收器1053采集来自所述声音发射器1052所的发射音频信号来修正判定结果。

在前述结构的基础上，所述声音收发模块包括一个或两个以上所述声音接收器1053，分布在所述底盘106的边缘开设的所述承载结构内部，可以从多个角度来检测来自地面介质反射的声音信号，进而识别地毯位置，例如是在机器的正前方，还是在侧面，提高检测的全面性和准确性，使得机器避免从各种地面介质跨越入地毯。

前述涉及到所述声音发射器是一种谐振式声发射传感器，支持发射特定频率的声频信号，其中，特定频率处于人耳可听见的频率范围，声向各向异性较小，减小声波衰减量。所以，所述声音发射器1052不属于超声波发射器，则所述声音接收器1053也不是超声波接收器。优选地，所述声音接收器可以是MEMS麦克风或驻极体麦克风；所述声音发射器可以是蜂鸣器，具体为压电陶瓷蜂鸣器。

优选地，所述声音发射器1052的发射探头和所述声音接收器1053的接收探头平行设置于所述承载结构1051，从而降低声音收发模块的结构复杂度，提高地毯检测识别的效果。所述声音接收器1053和所述声音发射器1052也可互成一定的角度以配合前述结构来增强反射自地面的声音检测效果。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种用于地毯检测的移动机器人，其特征在于，该移动机器人包括声音收发模块，声音收发模块包括声音发射器和声音接收器，装设在移动机器人的底盘，声音发射器发射探头和声音接收器的接收探头都朝向移动机器人的行走地面。

2.根据权利要求1所述移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括两个所述声音收发模块和两个承载结构，两个承载结构分别装配在万向轮所在的装配位置的两侧，每个承载结构装配一个所述声音收发模块；

其中，以机器人主体的行走方向为前方；所述底盘的前端位置装配有万向轮。

3.根据权利要求2所述移动机器人，其特征在于，所述声音发射器和所述声音接收器装配在所述底盘开设的向内凹进的所述承载结构中；

其中，所述承载结构的开口朝向所述移动机器人行走过程所能覆盖的地面，且所述承载结构内嵌有隔音结构；所述声音发射器和所述声音接收器在所述承载结构中由隔音结构隔开。

4.根据权利要求3所述移动机器人，其特征在于，所述声音接收器通过填充隔离材料同时隔开所述承载结构和所述隔音结构；其中，所述承载结构的开口不被填充隔离材料包围。

5.根据权利要求4所述移动机器人，其特征在于，所述填充隔离材料为海绵隔音材料。

6.根据权利要求2所述移动机器人，其特征在于，所述声音收发模块包括一个或两个以上所述声音接收器，分布在所述底盘的边缘对应开设的所述承载结构内部。

7.根据权利要求3所述移动机器人，其特征在于，所述声音发射器的发射探头和所述声音接收器的接收探头平行设置于所述承载结构。

8.根据权利要求1至7任一项所述移动机器人，其特征在于，所述声音发射器是一种谐振式声发射传感器，支持发射特定频率的声频信号，其中，特定频率处于人耳可听见的频率范围。

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