一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型揭示了一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，包括：一光發(fā)射設(shè)備，所述光發(fā)射設(shè)備包括復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)光源，每個(gè)所述發(fā)光源將各自的識(shí)別碼加載到光信號(hào)中進(jìn)行傳送，所述識(shí)別碼為所述發(fā)光源在所述光發(fā)射設(shè)備中的位置信息；一設(shè)置在清潔機(jī)器人上的信號(hào)接收器，用于接收來自所述發(fā)光源的光信號(hào)；一微控制器，用于對(duì)所述信號(hào)接收器接收到的至少三個(gè)所述發(fā)光源的光信號(hào)的強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行計(jì)算處理，得出所述信號(hào)接收器所處的空間位置。本實(shí)用新型利用發(fā)光源在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位功能，從而確定清潔機(jī)器人在室內(nèi)的空間位置，完成對(duì)預(yù)設(shè)的指定路線的自動(dòng)清掃工作，定位方法簡(jiǎn)單方便，定位精度高，極大的減少了人們的家務(wù)勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】和家用清潔領(lǐng)域，尤其涉及一種用于清潔機(jī)器人 的光定位系統(tǒng)。 一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 清潔機(jī)器人是一種配備了微電腦系統(tǒng)的電動(dòng)保潔設(shè)備，它能夠按照人們的設(shè)置清 掃房間的某一特定部分或全部。而清潔機(jī)器人的定位技術(shù)是整個(gè)清潔機(jī)器人的核心技術(shù)。 現(xiàn)有的清潔機(jī)器人通過位置傳感器來進(jìn)行定位，但是由于普通家庭中家具等物件擺放不規(guī) 貝1J，為位置傳感器的定位帶來一定難度，常常發(fā)生定位錯(cuò)誤，產(chǎn)生漏吸現(xiàn)象。另一方面，隨著 LED環(huán)保照明技術(shù)的不斷推廣，LED照明系統(tǒng)取代普通的日光燈是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0003] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提出一種用于清潔機(jī)器人的 光定位系統(tǒng)。
[0004] 本實(shí)用新型的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，包括：
[0006] -光發(fā)射設(shè)備，所述光發(fā)射設(shè)備包括復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)光源，每個(gè)所述發(fā)光源將各自的 識(shí)別碼加載到光信號(hào)中進(jìn)行傳送，所述識(shí)別碼為所述發(fā)光源在所述光發(fā)射設(shè)備中的位置信 息；
[0007] -設(shè)置在清潔機(jī)器人上的信號(hào)接收器，用于接收來自所述發(fā)光源的光信號(hào)；
[0008] -微控制器，用于對(duì)所述信號(hào)接收器接收到的至少三個(gè)所述發(fā)光源的光信號(hào)的強(qiáng) 度和時(shí)間進(jìn)行計(jì)算處理，得出所述信號(hào)接收器所處的空間位置。
[0009] 優(yōu)選的，上述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其中：所述光發(fā)射設(shè)備包括：
[0010] 所述發(fā)光源，用于傳遞加載有所述識(shí)別碼的光信號(hào)；
[0011] -調(diào)制編碼電路，通過對(duì)每個(gè)所述發(fā)光源進(jìn)行調(diào)制，編碼加載到所述發(fā)光源的所 述識(shí)別碼，使得不同的發(fā)光源攜帶不同頻率的識(shí)別碼，而不同的識(shí)別碼對(duì)應(yīng)著在室內(nèi)的不 同位置；
[0012] 一信號(hào)放大電路，將所述調(diào)制編碼電路編碼的識(shí)別碼進(jìn)行放大后發(fā)送至所述發(fā)光 源；
[0013] 一 DC偏置電路，用于為所述發(fā)光源提供DC偏置。
[0014] 優(yōu)選的，上述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其中：所述調(diào)制編碼電路的編 碼格式為相位偏移編碼。
[0015] 優(yōu)選的，上述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其中：所述信號(hào)接收器包括至 少一個(gè)的光電傳感器，用于接收所述發(fā)光源發(fā)出加載有所述識(shí)別碼的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)；
[0016] 濾波電路，用于對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行濾波，過濾掉室內(nèi)其他光線造成的噪聲；
[0017] 放大電路，用于將濾波處理后的所述電信號(hào)進(jìn)行放大；
[0018] 解調(diào)電路，將放大后的所述電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，分離出不同的所述發(fā)光源發(fā)出的信 號(hào)，并且將分離出的不同的所述發(fā)光源發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度以及接收到不同的所述信號(hào)的時(shí)間 發(fā)送給所述微控制器進(jìn)行處理。
[0019] 優(yōu)選的，上述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其中：所述光發(fā)射設(shè)備為L(zhǎng)ED 發(fā)射設(shè)備，所述發(fā)光源為L(zhǎng)ED燈。
[0020] 本實(shí)用新型的突出效果為：本實(shí)用新型的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，利 用發(fā)光源在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位功能，通過不同位置的發(fā)光源以非?？斓乃俣冗M(jìn)行開 關(guān)操作，進(jìn)行編碼通訊，清潔機(jī)器人上攜帶的光電傳感器通過對(duì)比收到不同位置的發(fā)光源 傳來的信號(hào)，從而確定清潔機(jī)器人在室內(nèi)的空間位置，完成對(duì)預(yù)設(shè)的指定路線的自動(dòng)清掃 工作，定位方法簡(jiǎn)單方便，定位精度高，極大的減少了人們的家務(wù)勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，從而使人們又 更多的時(shí)間用于休息放松。
[0021] 以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳述，以使本 實(shí)用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的LED發(fā)射設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的信號(hào)接收器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的定位原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例：
[0026] 本實(shí)施例的一種用于清潔機(jī)器人的LED定位系統(tǒng)，如圖1?圖2所不，包括：LED發(fā) 射設(shè)備1，LED發(fā)射設(shè)備1包括多個(gè)LED燈10 (圖1中僅示意性表示出一個(gè)LED燈），每個(gè) LED燈10將各自的識(shí)別碼加載到光信號(hào)中進(jìn)行傳送，識(shí)別碼為L(zhǎng)ED燈10在LED發(fā)射設(shè)備1 中的位置信息；設(shè)置在清潔機(jī)器人3上的信號(hào)接收器2,用于接收來自LED燈10的光信號(hào)； 微控制器（MCU) 24,用于對(duì)信號(hào)接收器2接收到的至少三個(gè)LED燈10的光信號(hào)的強(qiáng)度和時(shí) 間進(jìn)行計(jì)算處理，得出信號(hào)接收器2所處的空間位置。
[0027] LED發(fā)射設(shè)備1包括：LED燈10,用于傳遞加載有識(shí)別碼的光信號(hào)；調(diào)制編碼電路 12,通過對(duì)每個(gè)LED燈10進(jìn)行調(diào)制，編碼加載到LED燈10的識(shí)別碼，使得不同的LED燈10 攜帶不同頻率的識(shí)別碼，而不同的識(shí)別碼對(duì)應(yīng)著在室內(nèi)的不同位置；調(diào)制編碼電路12的信 號(hào)編碼格式可以為相位偏移編碼（PSK)，也可以為其他編碼格式。信號(hào)放大電路11，將調(diào)制 編碼電路12編碼的識(shí)別碼進(jìn)行放大后發(fā)送至LED燈10 ;DC偏置電路13,用于為L(zhǎng)ED燈10 提供正常照明所需的DC偏置電壓，使得在沒有任何編碼信號(hào)的時(shí)候LED燈10依然能夠處 于常亮狀態(tài)。
[0028] 信號(hào)接收器2包括多個(gè)光電傳感器20,用于接收LED燈10發(fā)出加載有識(shí)別碼的光 信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；濾波電路21，用于對(duì)電信號(hào)進(jìn)行濾波，過濾掉室內(nèi)其他光線造 成的噪聲；放大電路22,用于將濾波處理后的電信號(hào)進(jìn)行放大；解調(diào)電路23,將放大后的電 信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，分離出不同的LED燈10發(fā)出的信號(hào)，并且將分離出的不同的LED燈10發(fā)出 的信號(hào)強(qiáng)度以及接收到不同的信號(hào)的時(shí)間發(fā)送給微控制器24進(jìn)行處理。
[0029] 本實(shí)施例的一種用于清潔機(jī)器人的LED定位方法，包括以下步驟：
[0030] S1 :調(diào)制編碼電路12對(duì)每個(gè)LED燈10進(jìn)行調(diào)制，編碼LED燈10加載的識(shí)別碼； [0031] S2 :信號(hào)放大電路11將信號(hào)進(jìn)行放大后發(fā)送至LED燈10 ;
[0032] S3 :LED發(fā)射設(shè)備1中的每個(gè)LED燈10將各自的識(shí)別碼加載到光信號(hào)中進(jìn)行傳 送；
[0033] S4 :信號(hào)接收器2上的光電傳感器20接收LED燈10發(fā)出加載有識(shí)別碼的光信號(hào)， 并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0034] S5 :電信號(hào)經(jīng)過濾波電路21進(jìn)行濾波，去掉噪聲；
[0035] S6 :濾波處理后的電信號(hào)經(jīng)過放大電路22進(jìn)行放大；
[0036] S7 :放大后的電信號(hào)經(jīng)過解調(diào)電路23進(jìn)行解調(diào)，分離出不同的LED燈10發(fā)出的信 號(hào)，并且將分離出的不同的LED燈10發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度以及接收到不同的信號(hào)的時(shí)間發(fā)送給 微控制器24 ;
[0037] S8 :微控制器24對(duì)接收到的三個(gè)LED燈10的信號(hào)強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行計(jì)算處理，得出 信號(hào)接收器2的空間位置。
[0038] 如圖3所示，是本實(shí)施例的定位原理，假設(shè)清潔機(jī)器人3處于室內(nèi)三個(gè)LED燈 1〇(分別為L(zhǎng)1，L2，L3)的照射范圍內(nèi)。L1通過PSK編碼或其他編碼形式編碼，將所在的空 間位置信息加載到其光信號(hào)中。同樣的道理，L2和L3亦將各自所在的空間位置信息編碼 到光信號(hào)中。清潔機(jī)器人3頂部的光電傳感器20將接收到的來自Ll，L2, L3的光信號(hào)轉(zhuǎn) 換為電信號(hào)，經(jīng)過濾波電路濾波和放大電路放大之后傳遞給解調(diào)電路。解調(diào)電路將LI，L2， 和L3的信號(hào)進(jìn)行分離，并根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度和到達(dá)時(shí)間計(jì)算出清潔機(jī)器人3距離三個(gè)LED燈 10(L1，L2, L3)的距離分別為Wl，W2, W3。之后，位于微控制器中的軟件根據(jù)三邊定位的原 理來判斷出清潔機(jī)器人3的空間位置進(jìn)行定位，微控制器24通過計(jì)算可以確定清潔機(jī)器人 3是否處于規(guī)劃的清掃路徑上，判斷下一步的行進(jìn)方向和距離，從而引導(dǎo)清潔機(jī)器人3按照 指定路線完成清理工作。清潔機(jī)器人3的位置的具體計(jì)算方法如下：
[0039] 設(shè) Ll，L2, L3 三個(gè) LED 燈 10 的坐標(biāo)分別為（Xp yp z)、（x2, y2, z2)和（x3, y3, z3)， 清潔機(jī)器人3的坐標(biāo)為（xe，ye，zj，根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算出LED燈10到光電傳感 器20的距離分別為cU cU，cU ;

【權(quán)利要求】
1. 一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其特征在于包括： 一光發(fā)射設(shè)備，所述光發(fā)射設(shè)備包括復(fù)數(shù)個(gè)的發(fā)光源，每個(gè)所述發(fā)光源將各自的識(shí)別 碼加載到光信號(hào)中進(jìn)行傳送，所述識(shí)別碼為所述發(fā)光源在所述光發(fā)射設(shè)備中的位置信息； 一設(shè)置在清潔機(jī)器人上的信號(hào)接收器，用于接收來自所述發(fā)光源的光信號(hào)； 一微控制器，用于對(duì)所述信號(hào)接收器接收到的至少三個(gè)所述發(fā)光源的光信號(hào)的強(qiáng)度和 時(shí)間進(jìn)行計(jì)算處理，得出所述信號(hào)接收器所處的空間位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其特征在于：所述光發(fā) 射設(shè)備包括： 所述發(fā)光源，用于傳遞加載有所述識(shí)別碼的光信號(hào)； 一調(diào)制編碼電路，通過對(duì)每個(gè)所述發(fā)光源進(jìn)行調(diào)制，編碼加載到所述發(fā)光源的所述識(shí) 別碼； 一信號(hào)放大電路，將所述調(diào)制編碼電路編碼的識(shí)別碼進(jìn)行放大后發(fā)送至所述發(fā)光源； 一 DC偏置電路，用于為所述發(fā)光源提供DC偏置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其特征在于：所述調(diào)制 編碼電路的編碼格式為相位偏移編碼。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其特征在于：所述信號(hào) 接收器包括至少一個(gè)的光電傳感器，用于接收所述發(fā)光源發(fā)出加載有所述識(shí)別碼的光信 號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)； 濾波電路，用于對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行濾波，去掉噪聲； 放大電路，用于將濾波處理后的所述電信號(hào)進(jìn)行放大； 解調(diào)電路，將放大后的所述電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，分離出不同的所述發(fā)光源發(fā)出的信號(hào)，并 且將分離出的不同的所述發(fā)光源發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度以及接收到不同的所述信號(hào)的時(shí)間發(fā)送 給所述微控制器進(jìn)行處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于清潔機(jī)器人的光定位系統(tǒng)，其特征在于：所述光發(fā) 射設(shè)備為L(zhǎng)ED發(fā)射設(shè)備，所述發(fā)光源為L(zhǎng)ED燈。
【文檔編號(hào)】G01S5/16GK203881936SQ201420223701
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】孫慧明, 王輝 申請(qǐng)人:蘇州昭創(chuàng)光電技術(shù)有限公司