一种用于清洁机器人的光定位系统及其定位方法
【专利摘要】本发明揭示了一种用于清洁机器人的光定位系统，包括：一光发射设备，所述光发射设备包括复数个的发光源，每个所述发光源将各自的识别码加载到光信号中进行传送，所述识别码为所述发光源在所述光发射设备中的位置信息；一设置在清洁机器人上的信号接收器，用于接收来自所述发光源的光信号；一微控制器，用于对所述信号接收器接收到的至少三个所述发光源的光信号的强度和时间进行计算处理，得出所述信号接收器所处的空间位置。本发明利用发光源在照明的同时实现室内定位功能，从而确定清洁机器人在室内的空间位置，完成对预设的指定路线的自动清扫工作，定位方法简单方便，定位精度高，极大的减少了人们的家务劳动负担。
【专利说明】一种用于清洁机器人的光定位系统及其定位方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光通信【技术领域】和家用清洁领域，尤其涉及一种用于清洁机器人的光定位系统及其定位方法。
【背景技术】
[0002]清洁机器人是一种配备了微电脑系统的电动保洁设备，它能够按照人们的设置清扫房间的某一特定部分或全部。而清洁机器人的定位技术是整个清洁机器人的核心技术。现有的清洁机器人通过位置传感器来进行定位，但是由于普通家庭中家具等物件摆放不规贝U，为位置传感器的定位带来一定难度，常常发生定位错误，产生漏吸现象。另一方面，随着LED环保照明技术的不断推广，LED照明系统取代普通的日光灯是不可逆转的趋势。
【发明内容】
[0003]鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种用于清洁机器人的光定位系统及其定位方法。
[0004]本发明的目的将通过以下技术方案得以实现:
[0005]—种用于清洁机器人的光定位系统，包括:
[0006]一光发射设备，所述光发射设备包括复数个的发光源，每个所述发光源将各自的识别码加载到光信号中进行传送，所述识别码为所述发光源在所述光发射设备中的位置信息；
[0007]—设置在清洁机器人上的信号接收器，用于接收来自所述发光源的光信号；
[0008]一微控制器，用于对所述信号接收器接收到的至少三个所述发光源的光信号的强度和时间进行计算处理，得出所述信号接收器所处的空间位置。
[0009]优选的，上述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其中:所述光发射设备包括:
[0010]所述发光源，用于传递加载有所述识别码的光信号；
[0011]一调制编码电路，通过对每个所述发光源进行调制，编码加载到所述发光源的所述识别码，使得不同的发光源携带不同频率的识别码，而不同的识别码对应着在室内的不同位置；
[0012]一信号放大电路，将所述调制编码电路编码的识别码进行放大后发送至所述发光源；
[0013]一 DC偏置电路，用于为所述发光源提供DC偏置。
[0014]优选的，上述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其中:所述调制编码电路的编码格式为相位偏移编码。
[0015]优选的，上述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其中:所述信号接收器包括至少一个的光电传感器，用于接收所述发光源发出加载有所述识别码的光信号，并将其转换为电信号；
[0016]滤波电路，用于对所述电信号进行滤波，过滤掉室内其他光线造成的噪声；[0017]放大电路，用于将滤波处理后的所述电信号进行放大；
[0018]解调电路，将放大后的所述电信号进行解调，分离出不同的所述发光源发出的信号，并且将分离出的不同的所述发光源发出的信号强度以及接收到不同的所述信号的时间发送给所述微控制器进行处理。
[0019]优选的，上述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其中:所述光发射设备为LED发射设备，所述发光源为LED灯。
[0020]一种用于清洁机器人的光定位方法，包括以下步骤:
[0021]S1:调制编码电路通过对每个发光源进行调制，编码加载到所述发光源的识别码；
[0022]S2:信号放大电路将信号进行放大后发送至发光源；
[0023]S3:光发射设备中的每个发光源将各自的识别码加载到光信号中进行传送；
[0024]S4:信号接收器上的光电传感器接收发光源发出的加载有识别码的光信号，并将其转换为电信号；
[0025]S5:电信号经过滤波电路进行滤波，去掉噪声；
[0026]S6:滤波处理后的电信号经过放大电路进行放大；
[0027]S7:放大后的电信号经过解调电路进行解调，分离出不同的发光源发出的信号，并且将分离出的不同的发光源发出的信号强度以及接收到不同的信号的时间发送给微控制器；
[0028]S8:微控制器对接收到的至少三个发光源的信号强度和时间进行计算处理，得出信号接收器的空间位置。
[0029]优选的，上述的一种用于清洁机器人的光定位方法，其中:所述光发射设备为LED发射设备，所述发光源为LED灯。
[0030]本发明的突出效果为:本发明的一种用于清洁机器人的光定位系统及其定位方法，利用发光源在照明的同时实现室内定位功能，通过不同位置的发光源以非常快的速度进行开关操作，进行编码通讯，清洁机器人上携带的光电传感器通过对比收到不同位置的发光源传来的信号，从而确定清洁机器人在室内的空间位置，完成对预设的指定路线的自动清扫工作，定位方法简单方便，定位精度高，极大的减少了人们的家务劳动负担，从而使人们又更多的时间用于休息放松。
[0031]以下便结合实施例附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明实施例的LED发射设备的结构示意图；
[0033]图2是本发明实施例的信号接收器的结构示意图；
[0034]图3是本发明实施例的定位原理图。
【具体实施方式】
[0035]实施例:
[0036]本实施例的一种用于清洁机器人的LED定位系统,如图1?图2所不,包括:LED发射设备1，LED发射设备I包括多个LED灯10 (图1中仅示意性表示出一个LED灯)，每个LED灯10将各自的识别码加载到光信号中进行传送，识别码为LED灯10在LED发射设备I中的位置信息；设置在清洁机器人3上的信号接收器2，用于接收来自LED灯10的光信号；微控制器(MCU) 24，用于对信号接收器2接收到的至少三个LED灯10的光信号的强度和时间进行计算处理，得出信号接收器2所处的空间位置。
[0037]LED发射设备I包括:LED灯10，用于传递加载有识别码的光信号；调制编码电路12，通过对每个LED灯10进行调制，编码加载到LED灯10的识别码，使得不同的LED灯10携带不同频率的识别码，而不同的识别码对应着在室内的不同位置；调制编码电路12的信号编码格式可以为相位偏移编码(PSK)，也可以为其他编码格式。信号放大电路11，将调制编码电路12编码的识别码进行放大后发送至LED灯10 ;DC偏置电路13，用于为LED灯10提供正常照明所需的DC偏置电压，使得在没有任何编码信号的时候LED灯10依然能够处于常亮状态。
[0038]信号接收器2包括多个光电传感器20，用于接收LED灯10发出加载有识别码的光信号，并将其转换为电信号；滤波电路21，用于对电信号进行滤波，过滤掉室内其他光线造成的噪声；放大电路22，用于将滤波处理后的电信号进行放大；解调电路23，将放大后的电信号进行解调，分离出不同的LED灯10发出的信号，并且将分离出的不同的LED灯10发出的信号强度以及接收到不同的信号的时间发送给微控制器24进行处理。
[0039]本实施例的一种用于清洁机器人的LED定位方法，包括以下步骤:
[0040]S1:调制编码电路12对每个LED灯10进行调制，编码LED灯10加载的识别码；
[0041]S2:信号放大电路11将信号进行放大后发送至LED灯10 ；
[0042]S3:LED发射设备I中的每个LED灯10将各自的识别码加载到光信号中进行传送；
[0043]S4:信号接收器2上的光电传感器20接收LED灯10发出加载有识别码的光信号，并将其转换为电信号；
[0044]S5:电信号经过滤波电路21进行滤波，去掉噪声；
[0045]S6:滤波处理后的电信号经过放大电路22进行放大；
[0046]S7:放大后的电信号经过解调电路23进行解调，分离出不同的LED灯10发出的信号，并且将分离出的不同的LED灯10发出的信号强度以及接收到不同的信号的时间发送给微控制器24 ；
[0047]S8:微控制器24对接收到的三个LED灯10的信号强度和时间进行计算处理，得出信号接收器2的空间位置。
[0048]如图3所示，是本实施例的定位原理，假设清洁机器人3处于室内三个LED灯10(分别为L1，L2，L3)的照射范围内。LI通过PSK编码或其他编码形式编码，将所在的空间位置信息加载到其光信号中。同样的道理，L2和L3亦将各自所在的空间位置信息编码到光信号中。清洁机器人3顶部的光电传感器20将接收到的来自LI，L2，L3的光信号转换为电信号，经过滤波电路滤波和放大电路放大之后传递给解调电路。解调电路将L1，L2，和L3的信号进行分离，并根据信号强度和到达时间计算出清洁机器人3距离三个LED灯10(L1，L2，L3)的距离分别为Wl，W2，W3。之后，位于微控制器中的软件根据三边定位的原理来判断出清洁机器人3的空间位置进行定位，微控制器24通过计算可以确定清洁机器人3是否处于规划的清扫路径上，判断下一步的行进方向和距离，从而引导清洁机器人3按照指定路线完成清理工作。清洁机器人3的位置的具体计算方法如下:
[0049]设LI，L2，L3 三个 LED 灯 10 的坐标分别为(X1, y1； Z1)、(x2，y2, z2)和(x3，y3, z3)，清洁机器人3的坐标为(^，ye, zj，根据接收到的信号强度，计算出LED灯10到光电传感器20的距离分别为dcl, dc2, dc3 ；
【权利要求】
1.一种用于清洁机器人的光定位系统，其特征在于包括: 一光发射设备，所述光发射设备包括复数个的发光源，每个所述发光源将各自的识别码加载到光信号中进行传送，所述识别码为所述发光源在所述光发射设备中的位置信息； 一设置在清洁机器人上的信号接收器，用于接收来自所述发光源的光信号； 一微控制器，用于对所述信号接收器接收到的至少三个所述发光源的光信号的强度和时间进行计算处理，得出所述信号接收器所处的空间位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其特征在于:所述光发射设备包括: 所述发光源，用于传递加载有所述识别码的光信号； 一调制编码电路，通过对每个所述发光源进行调制，编码加载到所述发光源的所述识别码； 一信号放大电路，将所述调制编码电路编码的识别码进行放大后发送至所述发光源； 一 DC偏置电路，用于为所述发光源提供DC偏置。
3.根据权利要求2所述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其特征在于:所述调制编码电路的编码格式为相位偏移编码。
4.根据权利要求1所述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其特征在于:所述信号接收器包括至少一个的光电传感器，用于接收所述发光源发出加载有所述识别码的光信号，并将其转换为电信号； 滤波电路，用于对所述电信号进行滤波，去掉噪声； 放大电路，用于将滤波处理后的所述电信号进行放大； 解调电路，将放大后的所述电信号进行解调，分离出不同的所述发光源发出的信号，并且将分离出的不同的所述发光源发出的信号强度以及接收到不同的所述信号的时间发送给所述微控制器进行处理。
5.根据权利要求1所述的一种用于清洁机器人的光定位系统，其特征在于:所述光发射设备为LED发射设备，所述发光源为LED灯。
6.一种用于清洁机器人的光定位方法，其特征在于包括以下步骤: 51:调制编码电路通过对每个发光源进行调制，编码加载到所述发光源的识别码； 52:信号放大电路将信号进行放大后发送至发光源； 53:光发射设备中的每个发光源将各自的识别码加载到光信号中进行传送； 54:信号接收器上的光电传感器接收发光源发出的加载有识别码的光信号，并将其转换为电信号； 55:电信号经过滤波电路进行滤波，去掉噪声； 56:滤波处理后的电信号经过放大电路进行放大； 57:放大后的电信号经过解调电路进行解调，分离出不同的发光源发出的信号，并且将分离出的不同的发光源发出的信号强度以及接收到不同的信号的时间发送给微控制器； 58:微控制器对接收到的至少三个发光源的信号强度和时间进行计算处理，得出信号接收器的空间位置。
7.根据权利要求6所述的一种用于清洁机器人的光定位方法，其特征在于:所述光发射设备为LED发射设备，所述发光源为LED灯。
【文档编号】G01S5/16GK103983945SQ201410184522
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】孙慧明, 王辉 申请人:苏州昭创光电技术有限公司