CN217659605U - 地面清洁设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一地面清洁设备，其中所述地面清洁设备包括设备主机和被搭载于所述设备主机的至少一识别系统，其中所述所述设备主机包括底盘和位于所述底盘上方的主机主体，其中所述识别系统被设置于所述设备主机，并与所述设备主机相电气连接，所述识别系统包括一光谱模组和至少一光源模组，其中所述识别系统的所述光谱模组和所述光源模组被设置于所述底盘，以供所述光源模组发出的光经地面反射后被所述光谱模组接收，通过所述识别系统对地面进行检测。

Description

地面清洁设备

技术领域

本实用新型涉及自动清洁技术领域，尤其涉及一地面清洁设备。

背景技术

随着智能化时代的到来，各种智能设备的产生为人们带来巨大的便利。地面清洁设备，比如扫地机器人，作为一种自动清洁的智能机器人，可以减轻人们的家务负担。但是家庭环境中地板类型不同、各种污渍类型也存在差别，如果无法正确的识别、分辨物质，不仅会使得清洁效果变差，甚至会导致效果适得其反。

现有的地面清洁设备通常是根据设定的清洁模式按照特定的路线对地板进行清洁，但是地面清洁设备在清洁过程中无法判断地面和杂物的类型，比如油渍、尘土或者碎屑。现有的地面清洁设备通常是按照特定的清洁速度沿着设定的路线进行清扫，对于地板污渍多和没有污渍的地方清洁是相同的，这样不仅导致清洁效果不好，而且会很浪费时间。另外，现有的地面清洁设备在清洁过程中也无法判断是否将地板清洁干净，对于污渍较多或者难以除去的污渍会留下明显的痕迹。

扫地机器人可以自动实现对地板的清洁，给人们的生活带来巨大的便利而备受人们欢迎，为了实现自动清洁，一般扫地机器人都会装载多个传感器或模组，实现对需要清洁空间的构建、空间内物质的识别、需要清洁污渍的辨别等功能。例如为了实现建图和避障，扫地机器人可以搭载可以获取深度信息的深度模组，例如双目模组、TOF模组或结构光模组等深度模组；为了物质识别会搭载图像传感器配合算法实现物质识别，搭载超声波传感器实现地板类型的识别等。然而不管是图像传感器、超声波传感器还是深度模组，其识别能力一般需要配合算法来实现，从而使得其识别能力受限，一定程度无法高效、准确进行识别。

实用新型内容

本实用新型的一个主要优势在于提供一地面清洁设备，其中所述地面清洁设备根据光与物质发生相互作用而产生特定光谱，从而可以实现精准的物质识别，有利于提高地面识别准确度。

本实用新型的另一个优势在于提供一地面清洁设备，其中所述地面清洁设备包括一设备主机和被搭载于所述设备主机的至少一识别系统，其中所述识别系统位于所述设备主机的底部，基于物质的光谱特性可以实现精准的物质识别，从而有利于提高识别的精确度。

本实用新型的另一个优势在于提供一地面清洁设备，其中所述识别系统被设置于所述设备主机的边缘内侧，有利于避免环境光对所述识别系统的影响。

本实用新型的另一个优势在于提供一地面清洁设备，其中所述识别系统被设置于所述设备主机的主运动方向的前端，以便通过所述识别系统识别所述地面清洁设备待清洁方向的地面类型和污渍类型。

本实用新型的另一个优势在于提供一地面清洁设备，其中所述识别系统被设置于所述设备主机的底部，通过所述识别系统进行地板类型、污渍类型识别后，采取不同的清洁模式进行清洁，例如从地板进入到地毯，需要增加吸力。

本实用新型的另一个优势在于提供一地面清洁设备，其中所述识别系统还可以被设置于所述设备主机的主运动方向的后端，其中所述识别系统可识别清洁后的地面，以判断所述地面清洁设备在清洁后是否将地面污渍清洁干净，有利于提高所述地面清洁设备的工作效率和清洁力。

依本实用新型的一个方面，能够实现前述目的和其他目的和优势的本实用新型的一种地面清洁设备，包括：

设备主机，其中所述设备主机包括底盘和位于所述底盘上方的主机主体；和

至少一识别系统，其中所述至少一识别系统被设置于所述设备主机，并与所述设备主机相电气连接，所述识别系统包括一光谱模组和至少一光源模组，其中所述识别系统的所述光谱模组和所述至少一光源模组被设置于所述底盘，以供所述光源模组发出的光经地面反射后被所述光谱模组接收，通过所述识别系统对地面进行检测。

根据本实用新型的一个实施例，所述设备主机的所述底盘与所述待清洁地面之间形成一待测空间，其中所述设备主机的所述底盘与地面之间的所述待测空间高度不大于3cm。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别系统位于所述设备主机的前端，其中所述设备主机进一步具有一外边缘，所述识别系统位于所述设备主机的所述外边缘的内侧。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别系统距离所述设备主机前端的所述外边缘的最短距离L大于等于3cm，小于等于10cm。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别系统距离所述外边缘的最短距离L的距离为4～8cm。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别系统距离所述外边缘的最短距离L的距离小于等于4cm。

根据本实用新型的一个实施例，进一步包括一遮光部，其中所述遮光部位于所述设备主机的所述外边缘和所述识别系统之间，所述遮光部从所述设备主机的表面向下延伸。

根据本实用新型的一个实施例，所述遮光部的高度大于等于0.5cm，小于等于1cm。

根据本实用新型的一个实施例，所述光源模组包括至少一发光元件和一光源线路板，其中所述发光元件被固定于所述光源线路板并电导通。

根据本实用新型的一个实施例，所述光源模组进一步包括一匀光件，其中所述匀光件被设置于所述发光元件的前端。

根据本实用新型的一个实施例，所述光谱模组包括一光谱芯片和一光谱线路板，所述光谱芯片被电连接于所述光谱线路板。

根据本实用新型的一个实施例，所述光谱模组进一步包括一光学组件和一支架，其中所述光学组件被设置于所述支架，并由所述支架固定和保持所述光学组件于所述光谱芯片的感光路径。

根据本实用新型的一个实施例，所述光谱模组和所述光源模组的中心间距小于等于5cm。

根据本实用新型的一个实施例，所述识别系统进一步包括一固定框架，其中所述识别系统的所述光源模组和所述光谱模组被设置于所述固定框架，所述光源模组和所述光谱模组被所述固定框架固定于所述底盘。

根据本实用新型的一个实施例，所述支架包括一支架主体和从支架主体向光轴延伸的一支撑部，所述光学组件被固定于所述支撑部，所述光源模组被固定在所述支架的所述支架主体。

通过对随后的描述和附图的理解，本实用新型进一步的目的和优势将得以充分体现。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明和附图得以充分体现。

附图说明

图1是根据本实用新型的第一较佳实施例的一地面清洁设备的整体示意图。

图2是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述地面清洁设备的一识别系统的系统框架示意图。

图3是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述地面清洁设备的另一可选实施方式的示意图。

图4A至图4C是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述地面清洁设备的平面示意图，其示出所述识别系统在所述地面清洁设备底部的位置分布。

图5A和图5B是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述地面清洁设备的所述识别系统的一种可选实施方式的示意图。

图6是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述地面清洁设备的所述识别系统的一光谱芯片的结构框架示意图。

图7A至图7C是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述地面清洁设备的所述识别系统的所述光谱芯片的微观结构示意图。

图8是根据本实用新型上述第一较佳实施例的所述地面清洁设备的所述识别系统的具体实施方式的结构示意图。

图9是根据本实用新型上述第二较佳实施例的识别系统的具体实施方式的结构示意图。

图10是根据本实用新型上述第三较佳实施例的所述地面清洁设备的所述识别系统的具体实施方式的结构示意图。

图11是根据本实用新型上述第四较佳实施例的所述地面清洁设备的所述识别系统的具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参照本实用新型说明书附图之图1至图11所示，依照本实用新型第一较佳实施例的一地面清洁设备在接下来的描述中被阐明。所述地面清洁设备包括设备主机10和被搭载于所述设备主机10的至少一识别系统20，并且所述至少一识别系统20与所述设备主机10相电气连接。所述识别系统20根据光与物质发生相互作用，如吸收、散射、荧光、拉曼等，会产生特定光谱，而每种物质的光谱，都是独一无二的，从而可以实现精准的物质识别。因此，在本实用新型的该优选实施例中，所述地面清洁设备的所述至少一识别系统20基于待测地面的光谱特性识别出所述待测地面的地板类型和地面上的污渍类型，并将所述识别系统传输至所述设备主机10，以便所述设备主机10根据所述识别系统20识别出的所述地板和所述污渍的信息制定相应的清洁策略。

在本实用新型的该优选实施例中，所述识别系统20被设置于所述设备主机10的底部，并且所述识别系统20向待测地板或地面发射特定的光，光经所述地板或地面反射后由所述识别系统20接收，并获取所述反射光的光谱信息，通过所述光谱信息可推断出地板和地面上污渍的类型。

如图2所示，所述识别系统20包括一光谱模组21和至少一光源模组22，其中所述光源模组22邻近于所述光谱模组21，并且所述光谱模组21和所述光源模组22被设置于所述设备主机10的底部。所述光源模组22自所述设备主机10的底部朝地面的方向投射特定的光，光经所述地面或地板反射后形成的反射光被所述光谱模组21接收，其中所述光谱模组21通过所述光谱模组获取的光谱信息可推断出地板类型或物质类别。

所述设备主机10包括一底盘11和位于所述底盘11上端的主机主体12，其中所述识别系统20的所述光谱模组21和所述至少一光源模组22被设置于所述设备主机10的所述底盘11。可以理解的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别系统20可被整体地安装于所述设备主机10的所述底盘11，即所述识别系统20的所述光谱模组21和所述至少一光源模组22作为一个整体被安装在所述设备主机10的所述底盘11。可选地，在本申请的另一可选实施方式中，所述识别系统20的所述光源模组22和所述光谱模组21被分别独立地和相互间隔地安装在所述设备主机10的所述底盘11。

进一步，需要说明的是，环境光在工作中进入所述光谱模组，被所述光谱模组所接收，会影响识别效果。因此，为了避免环境光对所述识别系统的影响，所述识别系统20的所述光谱模组21和所述光源模组22组装于所述设备主机10底部，其中为了确保所述扫地机器人的吸力，所述设备主机10的所述底盘11离地面的距离一般较小，例如小于等于3cm，从而可以有效确保吸力足以进行脏污去除同时还可避免环境光进入所述光谱模组21。也就是说，所述地面清洁设备的所述设备主机10和所述地板可以形成一个外界光线无法进入或降低外界环境光进入强度的空间，有效降低环境光进入所述光谱模组21，所述光谱模组21接收的入射光尽可能来自于所述光源模组22。需要理解的是，所述设备主机10的所述底盘11离地面的距离根据实际需求设计亦可以大于3cm，例如3-10cm。

相应地，在本实用新型的该优选实施例中，所述设备主机10可以但不限于一扫地机器人的设备主机。设在工作时，所述地面清洁设备可在待清洁地面200行走，其中所述设备主机10的所述底盘11的下表面距离所述待清洁地面200的上表面之间的距离优选地小于等于3cm。所述设备主机10的所述底盘11与所述待清洁地面200之间形成一可随所述设备主机10移动的待测空间101，其中所述设备主机10的所述底盘11与所述待清洁地面200之间的所述待测空间101高度不大于3cm，即所述设备主机10的所述底盘11的高度不大于3cm，从而可以减少外界环境的光线大量进入到所述待测空间101，进而影响到所述识别系统20的识别精度和准确性。

进一步，所述地面清洁设备具有主运动方向，即地面清洁设备虽然可以多方向运动，但是在清扫过程中会有个主要运动方向F，设所述地面清洁设备的所述设备主机10的前端的朝向即为所述主运动方向F，对应相反方向为后端。优选地所述识别系统20位于所述设备主机10的前端。所述设备主机10可以是圆柱形或其他形状的可行走的清洁设备，其中所述设备主机10进一步具有一外边缘102，其中所述设备主机10的所述外边缘102呈圆环形，所述识别系统20位于所述设备主机10的所述外边缘102的内侧，即位于所述底盘11中心与所述外边缘102之间区域。

更优选地，所述识别系统20距离所述设备主机10前端的所述外边缘102的最短距离L大于等于3cm，小于等于10cm。作为优选地，所述识别系统20距离所述外边缘102的最短距离L的距离为4～8cm。可以理解的是，距离过小会导致外部环境光进入所述光谱模组21，而过大会导致使用扫地机器人工作效果变差。具体而言，现有的地面清洁设备通过传感器进行地板类型、污渍类型识别后，采取不同的清洁模式进行清洁，例如从地板进入到地毯，需要增加吸力，若所述识别系统20离前端边缘的距离过大会导致清洁模式切换有一定延迟，从而影响清洁效果。

值得一提的是，为了预防环境光进入光谱模组21影响识别准确度，基于所述地面清洁设备的吸力保证，所述地面清洁设备底部与地面的距离较小，其与地面几乎可以形成一较为狭小空间，再通过对光谱模组21到地面清洁设备边缘的距离设置，本实用新型可以通过所述光谱模组21的位置设置避免环境光对识别精度影响。

相应地，在本申请的该优选实施例中，所述地面清洁设备的所述设备主机10进一步地设有至少二可切换的清洁模式，即第一清洁模式和第二清洁模式，其中所述设备主机10的所述第一清洁模式与所述第二清洁模式具有不同的清洁力或工作模式，比如吸力不同、清洁力度不同或者根据不同类型的污渍设置对应的清洁模式，以适应不同的清洁场景。作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，所述第一清洁模式吸力较小，适合于地面污渍较少的工作环境；所述第二清洁模式吸力较大，适合于地面污渍较多的工作环境。

当所述识别系统20识别出所述地面的污渍类型和所述地面或地板的类型后，由所述设备主机10根据所述识别系统20识别出的信息设定或调整清洁模式。作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，当所述识别系统20识别出所述地面的污渍为碎屑时，所述设备主机10调整其清洁模式为吸附清扫模式，以清扫地面的碎屑垃圾，当所述识别系统20识别出所述地面的污渍为油液状污渍时，所述设备主机10调整其清洁工作模式为拖地模式，以清洗地面的油液垃圾。

如图3所示，在本申请的另一可选实施方式中，所述识别系统20距离所述设备主机10前端的所述外边缘102小于等于4cm。所述地面清洁设备进一步包括一遮光部30，其中所述遮光部30位于所述设备主机10的所述外边缘102和所述识别系统20之间，所述遮光部30从所述设备主机10的表面向下延伸。可以理解的是，所述遮光部30主要起到遮光作用，以防止外界光线进入到所述待测空间101，对检测结果产生影响。尤其是，所述识别系统20距离所述设备主机10前端的所述外边缘过近或者所述设备主体10底部距离地面过高，可以设置所述遮光部30对环境光进行遮挡。

作为优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述遮光部30的高度大于等于0.5cm，小于等于1cm，过低会导致遮光效果变差，而过高可能会导致遮光部和地板距离过小从而影响地面清洁设备前进。在个别实施例中，所述遮光部30的底端设置为斜面，从而在地毯上时，遮光部与地毯接触后的阻力可以降低。也就是说，所述遮光部30具有一引导斜面301，其中所述遮光部30的所述引导斜面301自下而上地线外倾斜延伸，当所述遮光部30遇到障碍物时，可通过所述遮光部30的所述引导斜面301减少障碍物的阻碍，便于所述地面清洁设备通过所述障碍物。

在个别实施例中，所述遮光部30为可活动地设置于所述设备主机10的底部，当遇到阻碍时，所述遮光部可以回收实现避障。作为示例的，所述遮光部30被可折叠或可收缩地设置在所述设备主机10的所述底盘11，其中当所述地面清洁设备在运行过程中所述遮光部30遇到障碍物阻碍，所述遮光部30可向内这些至所述设备主机10的所述底盘11，或者被收回至所述设备主机10的内部。

如图4A至图4C所示，在本实用新型的该优选实施例中，所述地面清洁设备的所述识别系统20的数量可以为一、二或多个，并且所述地面清洁设备的所述设备主机10基于所述识别系统20的识别信息针对性的调整其工作模式，以提高所述地面清洁设备的清洁力和工作效率。

在本申请的一个具体示例中，所述识别系统20的数量为一个，其中所述识别系统20被设置在所述设备主机10的前端，通过所述识别系统20识别出位于所述设备主机10主运动方向待清扫地面的地板和清洁物(污渍)的类型，再由所述设备主机10根据所述识别系统识别出的信息调整其工作模式。可选地，在本申请的另一具体示例中，所述识别系统20的数量为一个，其中所述识别系统20被设置在所述设备主机10的后端，通过所述识别系统20识别出位于所述设备主机10已清扫地面的地板和清洁物(污渍)，以判断所述地面清洁设备对已清理过的所述地板是否清洁干净，以便由所述设备主机10根据所述识别系统识别出的信息调整其工作模式。

如图4B所示，在本申请的一个具体示例中，所述识别系统20的数量为二(20a、20b)，其中所述识别系统20被设置在所述设备主机10的前端和后端，通过所述识别系统20识别出位于所述设备主机10主运动方向待清扫地面的地板和清洁物(污渍)的类型，通过所述识别系统20识别出位于所述设备主机10已清扫地面的地板和清洁物(污渍)，以判断所述地面清洁设备对已清理过的所述地板是否清洁干净，再由所述设备主机10根据所述识别系统识别出的信息调整其工作模式。

如图4C所示，在本申请的另一具体示例中，所述识别系统20的数量为四(20a、20b、20c、以及20d)，其中所述识别系统20被设置在所述设备主机10的前端、后端以及两侧，通过不同位置的所述识别系统可以识别出所述地面清洁设备在清洁过程中所述设备主机10主运动方向待清扫地面、已清扫地面以及两侧地面地板和污渍的类型，从而判断出地面是否清洁干净。所述设备主机10根据所述识别系统20识别出的地板和污渍的类型实时地调整其工作模式，有利于提高清洁力和工作效率。

所述光源模组22包括至少一发光元件221和一光源线路板222，其中所述发光元件221被固定于所述光源线路板222并电导通。作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，所述发光元件221可以但不限于LED光源，其中所述发光元件为白光LED，或者特定波长的单色LED，例如红绿蓝+NIR的光学组合。本领域技术人员可以理解的是，在地面识别过程中，由于存在待识别的地板或物质对不同波段的光谱吸收/反射程度不同。因此，如果知道待识别物质的敏感波段(亦可以叫做特征峰所在波段范围)，可以有针对性的选择发射对应波段的发光元件，比如特定波段的LED光源。所述光源模组22进一步还可以包括一匀光件223，其中所述匀光件223被设置于所述发光元件221的前端，由所述匀光件223对所述发光元件221投射出的光进行匀化。

所述光谱模组21包括一光谱芯片211和一光谱线路板212，所述光谱芯片211被电连接于所述光谱线路板212，所述光谱芯片211用以接收所述光源模组22投射光被待识别物质反射后的光，获取对应的光谱信息，从而识别待识别物质。进一步，所述光谱模组21进一步包括一光学组件213，其中所述光学组件213位于所述光谱芯片211的光学路径上，对被反射的光进行调整。可以理解的是，所述光学组件213可以实施为镜头和/或匀光件等，例如可以实施为镜头和匀光件的组合，镜头对反射光进行调整，匀光件对至少部分反射光进行匀化。所述光谱模组21进一步包括支架214，其中所述支架214被设置于所述光谱线路板212，所述光学组件213被所述支架214固定并保持在所述光谱芯片211的感光路径。

值得一提的是，所述光谱模组21和所述光源模组22的中心间距小于等于5cm，优选地小于等于3cm，中心对应可以理解为光谱模组的镜头的中心及光源模组的发光元件的物理中心。优选地，所述光源模组22关于所述光谱模组21呈对称分布，可以沿圆环、方形环、或者左右多点对称分布，即在本实用新型中可以具有一个或多个发光元件，分布于所述光谱模组21的周围。更优选地，所述光谱模组21的光谱芯片的光轴和所述光源模组22的所述发光元件221的光轴是平行设置，亦可以采取小角度的设置，可预防投射光分布不均匀。

如图6所示，所述光谱芯片211包括一滤光结构2111和一图像传感器2112，其中所述滤光结构2111位于所述图像传感器2112的感光路径上，所述滤光结构2111优选地为频域或者波长域上的宽带调制的滤光结构2111。各处滤光结构2111不同波长的透过率不完全相同。需要说明的是，滤光结构2111优选为宽谱调制的滤光结构2111，但也可以为窄带滤光结构2111；进一步，所述滤光结构2111可以是超表面、光子晶体、纳米柱、多层膜、染料、量子点、MEMS(微机电系统)、FP etalon(FP标准具)、cavity layer(谐振腔层)、waveguidelayer(波导层)、衍射元件等具有滤光特性的结构或者材料。例如，在本申请实施例中，所述滤光结构2111可以是中国专利CN201921223201.2中的调制单元，即所述滤光结构2111由调制孔构成。图像传感器2112可以是CMOS图像传感器(CIS)、CCD、阵列光探测器等。所述光谱模组211进一步包括数据处理单元2113，所述数据处理单元2113可以是MCU、CPU、GPU、FPGA、NPU、ASIC等处理单元，其可以将图像传感器生成的数据导出到外部进行处理亦可以集成于所述图像传感器2112对光谱信息直接进行处理。

本实用新型以所述滤光结构2111实施为中国专利CN201921223201.2中的调制单元为例进行说明，所述光谱芯片211将入射光在不同波长λ下的强度信号记为f(λ)，滤光结构的透射谱曲线记为T(λ)，光谱芯片具有m组的滤光结构，每一组透射谱互不相同，又称“结构单元”，整体可记为Ti(λ)(i＝1,2,3,…,m)。每一组滤光结构下方都有相应的物理像素，探测经过滤光结构调制的光强信息Ii。在本申请中以一个物理像素对应一组结构单元为例进行说明，但是不限定于此，在其它实施例中，也可以是多个物理像素为一组对应于一组结构单元。

入射光的频谱分布和图像传感器的测量值之间的关系可以由下式表示：

Ii＝Σ(f(λ)·Ti(λ)·R(λ))

其中R(λ)为图像传感器的响应，记为：

Si(λ)＝Ti(λ)·R(λ)

则上式可以扩展为矩阵形式：

其中，Ii(i＝1,2,3,…,m)是待测光透过宽带滤光结构后图像传感器的响应，分别对应m个图像传感器的光强信息，又称m个“物理像素”，其是一个长度为m的向量。S是系统对于不同波长的光响应，由滤波结构透射率和图像传感器响应的量子效率两个因素决定。S是矩阵，每一个行向量对应一个结构单元对不同波长入射光的响应，这里，对入射光进行离散、均匀的采样，共有n个采样点。S的列数与入射光的采样点数相同。这里，f(λ)即是入射光在不同波长λ的光强，也就是待测量的入射光光谱。

在实际应用中，系统的响应参数S已知，通过图像传感器的光强读数I，利用算法反推可以得到输入光的频谱f(可以理解为光谱恢复)，其过程可以视具体情况采用不同的数据处理方式，包括但不限于：最小二乘、伪逆、均衡、最小二范数、人工神经网络等。本实用新型可以用输入光的频谱f去实现物质识别，亦可以直接通过光强读数I结合算法实现物质识别。

如图7A至图7C所示，在本实用新型光谱芯片示例，所述光谱芯片211包括至少一滤光结构2111和一图像传感器2112，所述滤光结构2111被设置于所述图像传感器2112的感光路径上，所述滤光结构2111具有多个微纳结构，所述微纳结构实施为调制孔、调制柱、调制线等结构，进一步所述光谱芯片211还可以包括一透光层2114，所述透光层2114位于所述滤光结构2111和所述图像传感器2112之间，即所述透光层2114形成于所述图像传感器2112表面，其具有平整的表面从而便于形成所述滤光结构。如图7A所示，所述微纳结构实施为调制孔示意图。

如图7B所示，所述光谱芯片211亦可以实施为多层结构，即所述光谱芯片211具有多层滤光结构层2111，如图为两层滤光结构层为例，所述光谱芯片包括2112图像传感器、第一滤光结构层2111a和第二滤光结构层2111b，所述第一滤光结构层2111a、第二滤光结构层2111b依次位于所述图像传感器2112的感光路径，其中所述第一滤光结构层2111a和第二滤光结构层2111b分布形成所述滤光结构2111。进一步，所述光谱芯片211包括透光层2114、连接层2115以及保护层2116，其中所述透光层2114位于所述图像传感器2112和第二滤光结构层2111b之间，所述连接层2115位于所述第一滤光结构层2111a和第二滤光结构层2111b之间，所述保护层2116位于所述第一滤光结构层2111a上方用以保护第一滤光结构层2111a。其中，所述第一滤光结构层2111a、所述第二滤光结构层2111b为高折射率材料，所述透光层2114、所述连接层2115和保护层2116的折射率小于滤光结构层的折射率。其中，所述调制孔优选地填充有填充物，所述填充物可以为低折射率材料。

如图7C所示，在本实用新型的该优选实施例中，所述光谱芯片211具有调制区域2117和非调制区域2118，其中所述调制区域2117是所述图像传感器的光学路径上设置有滤光结构，而非调制区域2118则对应不设置滤光结构，即入射光在调制区域2117会经过滤光结构调制再被图像传感器接收。而非调制区域2118则不会被调制，例如图像传感器为CMOS芯片时，所述非调制区域2118直接实施为黑白像素(即CMOS芯片上不设置拜耳阵列)。优选地，所述调制区域2117可以获取到光谱信息，所述非调制区域2118获取到图像信息。在本实用新型的个别实施例中，非调制区域2118也可以实施为拜耳阵列、微透镜阵列、凸透镜、凹透镜、菲尼尔透镜等，对入射光进行调整。如图，所述光谱芯片的中心区域实施为调制区域2117。

所述光谱芯片211的所述调制区域217用以获取入射光的光谱信息用以物质识别或辨认，而所述非调制区域2118则可以用以成像，即非调制区域其功能与现有常规图像传感器一致。因此，在本实施例所述光谱芯片211同时具备获取光谱信息和图像信息能力。

参照本实用新型说明书附图之图8所示，依照本实用新型第一较佳实施例的所述识别系统20在接下来的描述中被阐明。所述识别系统20包括光源模组22和光谱模组21，所述光源模组22和所述光谱模组21分别被组装于所述地面清洁设备的所述设备主机10的底部。

所述光源模组22包括至少一发光元件221和一光源线路板222，所述发光元件221被固定于所述光源线路板222并电导通，所述发光元件可选用LED，其中所述发光元件为白光LED，或者特定波长的单色LED，例如红绿蓝+NIR的光学组合。需要说明的是，由于存在待识别的地板或物质对不同波段的光谱吸收/反射程度不同。因此，如果知道待识别物质的敏感波段(亦可以叫做特征峰所在波段范围)，可以有针对性的选择发射对应波段的发光元件。所述光源模组22进一步还可以包括一匀光件223，其中所述匀光件223位于所述发光元件221的前端，并对发光元件221投射出的光进行匀化。优选地，所述光源模组22可以实施为一个或多个，并且当所述光源模组22的数量为多个时，所述光源模组22以等间地和环绕地排布于所述光谱模组21的周边。

所述光谱模组21包括一光谱芯片211和一光谱线路板212，所述光谱芯片211被电连接于所述光谱线路板212，所述光谱芯片211用以接收所述光源模组22投射光被待识别物质反射后的光，获取对应的光谱信息，从而识别待识别物质。进一步，所述光谱模组21进一步包括光学组件213，其中所述光学组件213位于所述光谱芯片211的光学路径上，对被反射的光进行调整，所述光学组件213可以实施为镜头和/或匀光件等，例如可以实施为镜头和匀光件的组合，镜头对反射光进行调整，匀光件对至少部分反射光进行匀化。所述光谱模组21进一步可以包括支架214，其中所述支架214被设置于所述光谱线路板212，并且所述光学组件213被所述支架固定并保持在所述光谱芯片211的所述感光路径。

值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别系统20被设置在所述设备主机10的所述底盘11，其中所述识别系统20的所述光谱模组21和所述光源模组22分别被以相互独立地安装在所述底盘11。作为示例的，在本实用新型的该优选实施例中，所述光谱模组21和所述光源模组22被嵌入到所述底盘11，并且所述光谱模组21和所述光源模组22位于所述底盘11的上方，可有效避免所述地面清洁设备在运行过程中所述识别系统20收到损伤。

优选地，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别系统20的所述光源模组22的数量为多个，其中所述光源模组22以相互对称的方式布置在所述光谱模组21的周围，所述光源模组22环绕于所述光谱模组21的外侧。

参照本实用新型说明书附图之图9所示，依照本实用新型第二较佳实施例的所述识别系统20在接下来的描述中被阐明。所述识别系统20包括光源模组22和光谱模组21，所述光源模组22和所述光谱模组21分别被组装于所述地面清洁设备的所述设备主机10的底部。所述光源模组22包括至少一发光元件221和一光源线路板222，所述发光元件221被固定于所述光源线路板222并电导通。所述光谱模组21包括一光谱芯片211和一光谱线路板212，所述光谱芯片211被电连接于所述光谱线路板212，所述光谱芯片211用以接收所述光源模组22投射光被待识别物质反射后的光，获取对应的光谱信息，从而识别待识别物质。

与上述第一较佳实施例不同的是，所述识别系统20进一步包括一固定框架23，其中所述识别系统20的所述光源模组22和所述光谱模组21被设置于所述固定框架23，由所述固定框架23将所述光源模组22固定在所述光谱模组21的周边。值得一提的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述固定框架23具有一透视窗口230，其中所述识别系统20的所述光源模组22和所述光谱模组21正对于所述固定框架23的所述透视窗口230，以通过所述固定框架23的所述透视窗口230发射和接收光线。所述识别系统20的所述光源模组22和所述光谱模组21被固定于所述固定框架23。

可以理解的是，在本实用新型的该优选实施例中，所述固定框架23可被固定于所述设备主机10的所述底盘11，其中所述光源模组22和所述光谱模组21通过所述固定框架23组成一体式的结构，再被组装于所述设备主机10的底部。

参照本实用新型说明书附图之图10所示，依照本实用新型第三较佳实施例的所述识别系统20在接下来的描述中被阐明。所述识别系统20包括光源模组22和光谱模组21，所述光源模组22和所述光谱模组21分别被组装于所述地面清洁设备的所述设备主机10的底部。所述光源模组22包括至少一发光元件221和一光源线路板222，所述发光元件221被固定于所述光源线路板222并电导通。所述光谱模组21包括一光谱芯片211和一光谱线路板212，所述光谱芯片211被电连接于所述光谱线路板212，所述光谱芯片211用以接收所述光源模组22投射光被待识别物质反射后的光，获取对应的光谱信息，从而识别待识别物质。

与实施例一不同之处在于，所述光谱模组21和所述光源模组22共用线路板，即所述光源模组22的所述光源线路板222与所述光谱模组21的所述光谱线路板212为一体式结构。

详细地说，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别系统20的所述发光元件221和所述光谱芯片211被设置于所述线路板，其中所述发光元件221位于所述光谱芯片211的外侧。所述识别系统20的所述光谱模组21进一步包括一光学组件213和支撑所述光学组件213的一支架214，其中所述光学组件213被所述支架214支撑在所述光谱芯片211的感光路径。

所述识别系统20的所述发光元件221位于所述支架214的外侧，作为优选地，所述发光元件221与所述光谱模组21的所述光谱芯片211具有相互平行的光轴方向。

参照本实用新型说明书附图之图11所示，依照本实用新型第四较佳实施例的所述识别系统20在接下来的描述中被阐明。所述识别系统20包括一光谱模组21和被设置于所述光谱模组的至少一光源模组22，所述光源模组22和所述光谱模组21分别被组装于所述地面清洁设备的所述设备主机10的底部。与上述较佳实施例不同点在于，所述光源模组22的安装位置，在本实用新型的该优选实施例中，所述识别系统20的所述光源模组22位于所述光谱模组21的前端，并沿平行于所述光谱模组感光路径的方向向外发射光线。

详细地说，所述光谱模组21包括一光谱芯片211和一光谱线路板212，所述光谱芯片211被电连接于所述光谱线路板212，所述光谱芯片211用以接收所述光源模组22投射光被待识别物质反射后的光，获取对应的光谱信息，从而识别待识别物质。所述光谱模组21进一步包括一光学组件213和支撑所述光学组件213的一支架214，其中所述支架214被设置于所述光谱线路板212，并且所述光学组件213被所述支架214支撑在所述光谱芯片211的感光路径的前方。

所述支架214具有一通孔2140，其中所述光学组件213被固定在所述支架214的所述通孔2140，其中所述支架214的所述通孔2140正对于所述光谱芯片211的感光路径。

所述支架214包括一支架主体2141和从支架主体2141向光轴延伸的一支撑部2142，所述光学组件213被固定于所述支撑部2142。所述光源模组22被固定在所述支架214的所述支架主体2141，其中所述光源模组22在所述光谱模组21的端部并沿同一光轴方向向外发射探测光。

所述光源模组22包括至少一发光元件221和电连接于所述发光元件221的一光源线路板222，其中所述发光元件221被固定于所述支撑部2142的上端。优选地，所述发光元件221对称排布于所述支撑部2142上端，可以理解为围绕光学组件213基本对称排布，例如3个发光元件呈现120°排布，4个呈现90°排布等。所述光源模组22的所述光源线路板22被贴附在所述支撑部2142的端部，通过所述光源线路板222将所述发光元件221电导通。可选地，在本申请的气体可选实施方式中，所述光源线路板222可以通过软板、金属线等导通于所述光谱模组21的所述光谱线路板212。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整并有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (15)

1.地面清洁设备，其特征在于，包括：

设备主机，其中所述设备主机包括底盘和位于所述底盘上方的主机主体；和

至少一识别系统，其中所述识别系统被设置于所述设备主机，并与所述设备主机相电气连接，所述识别系统包括一光谱模组和至少一光源模组，其中所述识别系统的所述光谱模组和所述光源模组被设置于所述底盘。

2.根据权利要求1所述的地面清洁设备，其中所述设备主机的所述底盘与待清洁地面之间形成一待测空间，其中所述设备主机的所述底盘与地面之间的所述待测空间高度不大于3cm。

3.根据权利要求1所述的地面清洁设备，其中所述识别系统位于所述设备主机的前端，其中所述设备主机进一步具有一外边缘，所述识别系统位于所述设备主机的所述外边缘的内侧。

4.根据权利要求3所述的地面清洁设备，其中所述识别系统距离所述设备主机前端的所述外边缘的最短距离L大于等于3cm，小于等于10cm。

5.根据权利要求3所述的地面清洁设备，其中所述识别系统距离所述外边缘的最短距离L的距离为4～8cm。

6.根据权利要求3所述的地面清洁设备，其中所述识别系统距离所述外边缘的最短距离L的距离小于等于4cm。

7.根据权利要求6所述的地面清洁设备，进一步包括一遮光部，其中所述遮光部位于所述设备主机的所述外边缘和所述识别系统之间，所述遮光部从所述设备主机的表面向下延伸。

8.根据权利要求7所述的地面清洁设备，其中所述遮光部的高度大于等于0.5cm，小于等于1cm。

9.根据权利要求1至8任一所述的地面清洁设备，其中所述光源模组包括至少一发光元件和一光源线路板，其中所述发光元件被固定于所述光源线路板并电导通。

10.根据权利要求9所述的地面清洁设备，其中所述光源模组进一步包括一匀光件，其中所述匀光件被设置于所述发光元件的前端。

11.根据权利要求1至8任一所述的地面清洁设备，其中所述光谱模组包括一光谱芯片和一光谱线路板，所述光谱芯片被电连接于所述光谱线路板。

12.根据权利要求11所述的地面清洁设备，其中所述光谱模组进一步包括一光学组件和一支架，其中所述光学组件被设置于所述支架，并由所述支架固定和保持所述光学组件于所述光谱芯片的感光路径。

13.根据权利要求12所述的地面清洁设备，其中所述光谱模组和所述光源模组的中心间距小于等于5cm。

14.根据权利要求12所述的地面清洁设备，其中所述识别系统进一步包括一固定框架，其中所述识别系统的所述光源模组和所述光谱模组被设置于所述固定框架，所述光源模组和所述光谱模组被所述固定框架固定于所述底盘。

15.据权利要求12所述的地面清洁设备，其中所述支架包括一支架主体和从支架主体向光轴延伸的一支撑部，所述光学组件被固定于所述支撑部，所述光源模组被固定在所述支架的所述支架主体。

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