一种移动机器人的制作方法

本发明属于机器人地毯检测技术领域，尤其涉及一种移动机器人。

背景技术：

中国专利2016107654250公开一种扫地机器人的地毯判定方法及系统，具体通过在扫地机器人上设置的朝下设置的红外测距传感器采集地面反射的红外光，根据红外光的地面反射率来检测地毯，但是如果扫地机器人在强光环境或者黑色地毯等场景下移动时，容易造成误判；日本专利jp1994141042公开一种扫地机，在扫地机的吸尘口部位安装超声波发射器和接收器，用以检测来自待清洁表面的超声波的反射水平，从而判断待清洁的表面，此时需要额外驱动超声波发射器发射脉冲串波，装配位置的精度要求高。因此，因此，如何使扫地机器人移动过程中准确检测出地毯，成为本领域技术人员急需解决的问题之一。

技术实现要素：

为了克服上述技术缺陷，本发明提出以下技术方案：

一种移动机器人，包括机器人主体和声音传感器，声音传感器装设在机器人主体的底盘，声音传感器的信号接收探头朝向行走地面。该技术方案通过探测地面介质反馈的声音信息来是否检测到地毯，提高地毯检测识别的效果。

进一步地，所述声音传感器装配在所述底盘开设的凹进结构的壳体内部，且所述声音传感器与凹进结构的壳体由填充隔离材料隔开；其中，凹进结构的开口朝下设置且不被填充隔离材料包围。本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对声音传感器采集声音信息的干扰。

进一步地，所述移动机器人包括两个所述声音传感器，分别装配在万向轮所在的装配位置两侧开设的所述凹进结构的壳体内部；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在爬上地毯之前检测出地毯的位置，有效避开地毯。

进一步地，所述移动机器人包括两个以上所述声音传感器，分布在所述底盘的边缘开设的所述凹进结构的壳体内部。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，所述移动机器人包括一个所述声音传感器，装配在所述底盘开设的一个所述凹进结构的壳体内部。检测结构简单，借助一个声音传感器来实现明显的识别效果。

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。

附图说明

图1是本发明实施例提供的移动机器人的底盘安装平面示意图；

图2是本发明实施例提供的声音传感器的装配示意图；

图3是本发明实施例提供的信号处理板和声音传感器的连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。本发明的基本构思为在移动机器人的底盘下面安装一个能够采集音频信号的传感器，再通过机器内部的处理器通过分析音频信号的频谱来检测地面介质类型。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、风机运转的一部分声音会往地面传播，然后再反射回来。当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，所以机器内部的处理器通过这些特征来区分当前行走的地面介质是否为地毯。

需要说明的是，前述的高频信号是,人类的耳朵能听到的最高频率声音信号，达到20khz，或略低于20khz；前述的低频信号是,人类的耳朵能听到的最低频率声音信号，达到20hz,或略高于20hz。

如图1所示，本发明实施例提供一种移动机器人，包括机器人主体、万向轮101和声音传感器203，机器人主体的底盘106的前端位置装配有万向轮101，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的后端位置装配有水箱且水箱的下表面带有抹布（图中未示出），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和水箱可作为所述移动机器人的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，以机器人主体的行走方向为前方，也对应于底盘106的前端。

结合图1和图2可知，机器人主体设有声音传感器203，声音传感器203装配在底盘106开设的凹进结构的壳体201内部，且声音传感器203与凹进结构的壳体201由填充隔离材料202隔开，凹进结构的开口朝下设置且不被填充隔离材料202包围，其形状类似图2的壳体201的形状，壳体201的开口垂直朝向下设置，填充隔离材料202没有覆盖到声音传感器阵列所包括的声音传感器203的下表面，使得在所述移动机器人行走过程中，声音传感器203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。在本实施例中，所述移动机器人的底盘106的开设的凹进结构内设置一个声音传感器203，声音传感器203的信号接收探头朝向行走地面。在一般情况下，声音传感器203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，故可通过声音传感器203判断所述移动机器人当前行走的地面介质是否为地毯。

在滚刷组件102工作状态下，由于滚刷组件102内部的主刷转动会产生噪音并通过壳体201传导，所以声音传感器203在未被填充隔离材料202包围的情况下会接收到壳体201传导过来的噪声，此时声音传感器203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，为了减少壳体201传导的噪声影响，增强地面介质反射声音的检测效果，在本实施例中声音传感器203采用海绵等隔音材料来完成隔离安装，以实现所述声音传感器阵列隔离壳体201的表面。

优选地，所述移动机器人包括两个声音传感器，分别为图1中的左声音传感器105和右声音传感器104，左声音传感器105装配在所述万向轮103所在的装配位置的左侧开设的所述凹进结构的壳体201内部，右声音传感器104装配在所述万向轮103所在的装配位置的右侧开设的所述凹进结构的壳体201内部，由于左声音传感器105和右声音传感器104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，使得声音检测更有效，防止机器进入地毯表面。在前述结构的基础上，所述声音传感器阵列还可以包括两个以上声音传感器203，分布在所述底盘106的边缘开设的所述凹进结构的壳体201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。

优选地，所述声音传感器阵列可以只包括一个声音传感器203，装配在所述底盘106开设的一个所述凹进结构的壳体201内部。该结构的设置比较简单，可以用来识别地毯，实现地毯检测功能，也可以用来避开地毯，节约装置的成本。

如图3所示，机器人主体设有存在电性连接的声音传感器和信号处理板，声音传感器可以是麦克风，具有一定的频率响应段，不能响应超声波和次声波。声音传感器将地面反射的声音信号转换为电信号，并传输给信号处理板。其中，信号处理板包括一个微处理器和放大器，在本实施例中，该微处理器是专用于进行音频分析的机器人主控芯片am380s，放大器则是来自意法半导体的低成本的四路运算放大器lm324，放大器的信号输入端连接声音传感器阵列的信号输出端，即对应声音传感器203的信号输出端；放大器的信号输出端连接微处理器的信号输入端。该放大器设置一个增益值且内部包括低通滤波器，放大器用于将采集的声音信号对应的电压或功率按照设定的增益值放大，并滤除对声音信号分析不具有贡献价值的高频噪声信号，从而实现对采集的原始声音信号的复原和增强。

如图3所示，微处理器的内部包括依次电性连接的模数转换模块、频谱分析模块和判断模块，模数转换模块、频谱分析模块和判断模块是所述微处理器内部依赖程序代码配置相应功能的电路。具体地，模数转换模块用于将放大器的信号输出端的模拟信号转为数字信号，即采样放大处理的连续的语音模拟信号，然后转换为二进制的离散数字信号，ad转换器是是由一个比较器、d/a转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成。模数转换模块将转换的数字信号交由频谱分析模块作时频域转换处理，主要是进行傅里叶变换，即数字信号的时频域转换，从而得到频谱图上不同幅度的信号，故频谱分析模块内置数字信号处理算法。最后，频谱分析模块将频域上高频信号的幅度值和低频信号的幅度值传输给判断模块，其中，高频信号的频率值接近人类的耳朵能听到声音信号的最高频率20khz,低频信号的频率值接近人类的耳朵能听到声音信号的最低频率20hz；判断模块将两种幅度值分别与预先设定的相应阈值进行比较，根据比较结果得到所述移动机器人行走地面介质的识别情况，并由所述微处理器的信号输出端输出，作为所述移动机器人规划路径或工作方式的中断信号，以避免爬上地毯。因为所述移动机器人在硬地面行走时，所述声音传感器203接收的音频高频信号没有抑制，幅值比较高，在地毯表面行走时，地毯会吸收音频信号，特别是高频信号，使得所述声音传感器203接收的信号总体的幅值降低比较大，所述判断模块通过阈值的判断，可以很好的检测出来地毯。其中，前述的时域、频谱图是所述声音传感器采集的声音信号的属性特征。

本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本系统中，pc通过实现因特网对设备或者装置远程控制，精准的控制设备或者装置每个操作的步骤。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，并且程序产生的文件或文档具有可统计性，产生数据报告等。应该注意的是上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明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；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。