专利名称：虚拟墙系统及其方法
技术领域：
本发明涉及移动装置的控制系统和方法，特别地，涉及用于智能型吸尘器的虚拟墙系统及其方法。
背景技术：
现有的智能移动装置，例如智能型吸尘器，均是依预先输入的路线，或以图像识别方式来决定前进的方向、速度及距离。如美国专利申请公开第US2004/0111184号公开了一种智能吸尘器以光束作为虚拟墙的技术。该专利申请的技术方案是将一个光源发射器置于预定位置并朝预定方向发射光束，该智能吸尘器上具有光源接收器用于接收该光束，当智能吸尘器行进至接收到该光束时，即发出转向的信号，以达到不超过该光源发射器的光束所限定的位置，从而具有虚拟墙的效果。然而，这种技术在操作时，该光源发射器必须持续不断地发出光线，才能保证在智能吸尘器经过时，让该智能吸尘器上的光源接收器接收到光束。同时，此专利存在直线性不好的问题，红外线光会有扩散的问题，距离越远，角度越大，并且红外线如果发生反射，很容易误动作。此外，由于移动装置不知道与虚拟墙的距离，会有碰撞虚拟墙的可能。再者，必须不断地使用光源，若该光源发射器使用的是电池电源，则电池消耗速度会很快，而若使用外接电源，则又会有忘记拔插头或电线拖地而可能造成障碍等问题。再如中国发明专利申请第200510071325. X号公开了一种自走装置的虚拟墙系统，其中具有虚拟墙产生装置，该虚拟墙产生装置具有至少一个信号接收器、至少一个音波发射器以及信号控制器。自走装置行进时，信号接收器接收到信号时，信号控制器控制音波发射器发出音波，自走装置上的音波接收器收到音波信号时，控制装置即控制转向装置转向。此结构使用了相对较多的电子元件，导致结构复杂，成本提升，并且增大了设备出现故障的几率。同时，该技术也存在直线性不好的问题。有鉴于此，需要一种改进的虚拟墙系统，以克服现有技术中出现的不足和缺陷。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于移动装置的虚拟墙系统，所述系统包括设置在所述系统内的至少两个超声波振荡器、一个红外信号发射器和计算单元，以及设置在所述移动装置中的一个红外信号接收器和一个超声波接收器。在本发明的一个实施方式中，所述至少两个超声波振荡器发出的超声波信号的频率相同。在优选的实施方式中，超声波振荡器可多于两个，例如是三个或四个，以提高系统的测算精度。在本发明的一个实施方式中，所述红外信号发射器被射频信号发射器取代，相应地，所述红外信号接收器被射频信号接收器取代。在本发明的一个实施方式中，所述两个超声波振荡器相距10至30cm，优选为IOcm0
在本发明优选的实施方式中，所述移动装置为智能吸尘器。本发明的另一个目的在于提供一种用于建立用于移动装置的虚拟墙的方法，所述方法包括(a)向移动装置的红外信号接收器发送红外信号；(b)红外信号接收器接收红外信号并开始计时；(C)经过tO时间，第一超声波振荡器向移动装置的超声波接收器发送第一超声波信号，再经过tl时间，第二超声波振荡器向移动装置的超声波接收器发送第二超声波信号；(d)超声波接收器经TO时间接收到第一超声波信号，再经Tl时间接收到第二超声波信号；(e)根据超声波的传播速度和TO与tO的时间差计算出第一超声波振荡器与移动装置的距离，根据超声波的传播速度和T0+T1与tO+tl的时间差计算出第二超声波振荡器与移动装置的距离；和(f)当第一超声波振荡器与移动装置的距离或第二超声波振荡器与移动装置的距离小于预定值时制动移动装置或使移动装置转向。在本发明的一个实施方式中，所述方法还包括(g)当检测到Tl与tl相等时，可以确定移动装置位于虚拟墙的正前方，从而制动移动装置的步骤。在本发明的一个实施方式中，所述第一超声波信号与所述第二超声波信号具有相同的频率。在本发明的一个实施方式中，所述11时间为5至50毫秒，优选为5至40毫秒，更优选5至20毫秒，进一步优选5至10毫秒，最优选为8毫秒。在本发明的一个实施方式中，所述tO时间为红外信号接收器微处理单元处理所接收到的红外线信号以对红外线信号的有效性进行判断所需的时间，通常为I至5毫秒，优选为2毫秒。本发明提供的虚拟墙直线性好，由于能检测与虚拟墙的距离，则可以依据距离来选择Tl时间，从而保证远距离时也有很好的直线效果，从而达到无盲区，也不需要增加任何遮档物来保证直线效果。同时，本发明能检测到移动装置和虚拟墙的距离，从而可以保证不发生碰撞虚拟墙的情况。并且，本发明的虚拟墙的有效距离可以很容易达到5米或以上，覆盖范围更广。当本发明用于智能型吸尘器上时，可作隔离机器清扫的目的，如房间里有不想或不能让智能型吸尘器清扫的区域，则可以用它来作隔离，也可以放置于门口，使智能型吸尘器不跑出需清扫的房间，但又不需要关闭门，能方便人的通行。
图I是本发明的虚拟墙系统的一个实施方式的结构示意图。图2是本发明的虚拟墙系统的一个实施方式的信号时序图。图3是本发明的虚拟墙系统的一个实施方式的原理图。图4是本发明的建立虚拟墙系统的方法的一个实施方式的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。参考图1，该实施例提供一种用于智能吸尘器200的虚拟墙系统，所述系统包括设置在所述系统内的两个超声波振荡器102、103，一个红外信号发射器101和计算单元104，以及设置在所述智能吸尘器200中的一个红外信号接收器201和一个超声波接收器202。
在其他实施例中，所述红外信号发射器101被射频信号发射器取代，相应地，所述红外信号接收器201被射频信号接收器取代。该虚拟墙系统的操作过程如下。首先，红外信号发射器101向智能吸尘器200中的红外信号接收器201发送红外信号。红外信号接收器201接收红外信号并开始计时。经过一定间隔时间，例如2毫秒，第一超声波振荡器102向智能吸尘器200中的超声波接收器202发送第一超声波信号，再经过另一间隔时间，例如8毫秒秒，第二超声波振荡器103向智能吸尘器200的超声波接收器202发送第二超声波信号。计算单元分别根据超声波接收器202接收到第一和第二超声波信号的时间与超声波发出时的时间差乘以超声波传播速度，以获得第一超声波振荡器102与智能吸尘器200的距离和第二超声波振荡器103与智能吸尘器200的距离。当第一超声波振荡器102与智能吸尘器200的距离或第二超声波振荡器103与智能吸尘器200的距离小于预定值时，例如小于IOcm时，表明智能吸尘器200与虚拟墙足够接近，此时需要制动智能吸尘器200或使智能吸尘器200转向，以避免与虚拟墙相撞。在本发明中，第一超声波振荡器102与第二超声波振荡器103以相同的频率发出超声波信号。关于通过时间差值计算智能型吸尘器200与虚拟墙之间距离的更详细描述可参见图3进行。在图3中，为方便描述，省略计算单元104、红外信号生成器201等元件。第一超声波振荡器(A点)和第二超声波振荡器(B点)发射超声波至智能吸尘器(C点)。根据以上描述，可由计算单元104根据时间差分别计算出AC的长度和BC的长度。通过将AC长度或BC长度与系统内的预设值相比较，如果AC长度或BC长度小于或等于该预设值(例如IOcm)时，则需要制动智能吸尘器200或使智能吸尘器200转向，以避免与虚拟墙相撞。当测得AC长度与BC长度相等(即Tl = tl时)，说明C点位于A和B点的中垂线上，即C点位于虚拟墙的正前方，此时需要制动吸尘器200。图2显示了本发明建立虚拟墙的方法的一个实施方式的信号时序图。首先，红外信号发射器101发送红外信号，红外信号接收器201接收红外信号并开始计时。经过to时间，第一超声波振荡器102发送第一超声波信号,再经过11时间,第二超声波振荡器103发送第二超声波信号。超声波接收器202经TO时间接收到第一超声波信号，再经Tl时间接收到第二超声波信号。此时，由于红外信号以光速传播，因而可以忽略从红外信号发送到红外信号接收器201接收所消耗的时间。计算单元通过式(T0-t0) X Ve (Ve表示超声波速)获得第一超声波振荡器102与智能吸尘器200的距离，通过式(T0+Tl-t0-tl) XVe获得第二超声波振荡器103与智能吸尘器200的距离。当第一超声波振荡器102与智能吸尘器200的距离或第二超声波振荡器103与智能吸尘器200的距离小于预定值时，例如小于IOcm时，表明智能吸尘器200与虚拟墙足够接近，此时需要制动智能吸尘器200或使智能吸尘器200转向。在本实施例中，在第二超声波信号发送之后，间隔约2秒的时间，再发送红外信号，如此循环。图4显示了建立虚拟墙的一个实施方式的流程图。该方法包括向移动装置的红外信号接收器发送红外信号的步骤401 ;红外信号接收器接收红外信号并开始计时的步骤
402;经过tO时间，第一超声波振荡器向移动装置的超声波接收器发送第一超声波信号，再经过tl时间，第二超声波振荡器向移动装置的超声波接收器发送第二超声波信号的步骤
403;超声波接收器经TO时间接收到第一超声波信号，再经Tl时间接收到第二超声波信号的步骤404 ;根据超声波的传播速度和TO与tO的时间差计算出第一超声波振荡器与移动装置的距离，根据超声波的传播速度和T0+T1与tO+tl的时间差计算出第二超声波振荡器与移动装置的距离的步骤405 ;当第一超声波振荡器与移动装置的距离或第二超声波振荡器与移动装置的距离小于预定值时制动移动装置或使移动装置转向的步骤406 ;和当检测到Tl与tl相等时，可以确定移动装置位于虚拟墙的正前方，从而制动移动装置的步骤407。本发明用于智能型吸尘器上时，可作隔离机器清扫的目的，如房间里有不想或不能让智能型吸尘器清扫的区域，则可以用它来作隔离，也可以放置于门口，使智能型吸尘器不跑出需清扫的房间，但又不需要关闭门，能方便人的通行。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种用于移动装置的虚拟墙系统，其特征在于，所述系统包括设置在所述系统内的至少两个超声波振荡器、一个红外信号发射器和计算单元，以及设置在所述移动装置中的一个红外信号接收器和一个超声波接收器。
2.根据权利要求I所述的虚拟墙系统，其特征在于，所述至少两个超声波振荡器发出的超声波信号的频率相同。
3.根据权利要求I所述的虚拟墙系统，其特征在于，所述红外信号发射器被射频信号发射器取代，相应地，所述红外信号接收器被射频信号接收器取代。
4.根据权利要求I所述的虚拟墙系统，其特征在于，所述移动装置为智能吸尘器。
5.一种用于建立用于移动装置的虚拟墙的方法，所述方法包括 (a)向移动装置的红外信号接收器发送红外信号； (b)红外信号接收器接收红外信号并开始计时； (C)经过tO时间，第一超声波振荡器向移动装置的超声波接收器发送第一超声波信号，再经过tl时间，第二超声波振荡器向移动装置的超声波接收器发送第二超声波信号； (d)超声波接收器经TO时间接收到第一超声波信号，再经Tl时间接收到第二超声波信号; (e)根据超声波的传播速度和TO与tO的时间差计算出第一超声波振荡器与移动装置的距离，根据超声波的传播速度和T0+T1与tO+tl的时间差计算出第二超声波振荡器与移动装置的距离； (f)当第一超声波振荡器与移动装置的距离或第二超声波振荡器与移动装置的距离小于预定值时制动移动装置或使移动装置转向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括(g)当检测到Tl与tl相等时，可以确定移动装置位于虚拟墙的正前方，从而制动移动装置的步骤。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述第一超声波信号与所述第二超声波信号具有相同的频率。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述tl时间为5至50毫秒。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述tl时间为8毫秒。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述tO时间为红外信号接收器微处理单元处理所接收到的红外线信号以对红外线信号的有效性进行判断所需的时间。
全文摘要
本发明提供一种用于移动装置的虚拟墙系统，所述系统包括设置在所述系统内的两个超声波振荡器、一个红外信号发射器和计算单元，以及设置在所述移动装置中的一个红外信号接收器和一个超声波接收器。本发明另一方面提供一种使用前述虚拟墙系统建立虚拟墙的方法。本发明用于智能型吸尘器上时，可作隔离机器清扫的目的，如房间里有不想或不能让智能型吸尘器清扫的区域，则可以用它来作隔离，也可以放置于门口，使智能型吸尘器不跑出需清扫的房间，但又不需要关闭门，能方便人的通行。
文档编号G01S11/14GK102981158SQ20111039033
公开日2013年3月20日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者李武, 邱顶殷 申请人:深圳市恒润晖光电科技有限公司