【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種懸崖檢測(cè)電路及其掃地機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前掃地機(jī)器人由于其便利性，成為越來(lái)越多的人會(huì)選擇使用的家居用品。由于被清掃的地表往往不完全是在一個(gè)平面上，通常會(huì)有一些臺(tái)階之類的結(jié)構(gòu)。

因此掃地機(jī)器人一般都需具備一個(gè)功能，即，判斷其是否走到地面邊緣的能力。這一能力可以稱之為懸崖檢測(cè)功能，以防止掃地機(jī)器人從地表邊緣跌落?，F(xiàn)有的掃地機(jī)器人大多通過(guò)激光檢測(cè)來(lái)識(shí)別是否有部分處于懸空狀態(tài)，以此判斷掃地機(jī)器人是否走到地表的邊緣處，掃地機(jī)器人的控制系統(tǒng)則根據(jù)這個(gè)激光檢測(cè)信號(hào)決定是否需要停止前行或拐彎避開(kāi)前面的落空區(qū)域行走。

但是激光檢測(cè)方式受地面顏色或材質(zhì)影響較大，如果地面顏色太深，容易產(chǎn)生誤判。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不受地表等環(huán)境顏色影響的懸崖檢測(cè)電路及其掃地機(jī)器人。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供一種懸崖檢測(cè)電路，該懸崖檢測(cè)電路用于掃地機(jī)器人，其包括：電容式傳感器，振蕩電路以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路；該電容式傳感器，設(shè)置于該掃地機(jī)器人底部，用于探測(cè)地表并輸出地表反饋信息；該振蕩電路，用于根據(jù)該地表反饋信息輸出用于反饋地表狀態(tài)的指示信號(hào)；該地表狀態(tài)是指該電容式傳感器對(duì)應(yīng)的位置是否為懸空狀態(tài)，該懸空狀態(tài)，即地表與電容式傳感器之間的距離超出該電容式傳感器的感應(yīng)距離時(shí)的狀態(tài)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路，用于根據(jù)指示信號(hào)確定地表狀態(tài)，并發(fā)出控制該掃地機(jī)器人作出對(duì)應(yīng)動(dòng)作的控制信號(hào)。

另一方面，本發(fā)明提供一種掃地機(jī)器人，其包括機(jī)身本體，以及裝設(shè)于該機(jī)身本體上的上述懸崖檢測(cè)電路，該懸崖檢測(cè)電路中的電容式傳感器設(shè)置于該機(jī)身本體的底面。

本發(fā)明的有益效果在于，采用電容式檢測(cè)方法不受地面顏色的影響，因此可以提高判斷的準(zhǔn)確率，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式一提供的一種懸崖檢測(cè)電路的方框原理圖；

圖2為圖1中電容式接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)器工作原理示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式二提供的一種懸崖檢測(cè)電路的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式三提供的一種懸崖檢測(cè)電路的電路原理圖；

圖5為本發(fā)明具體實(shí)施方式一至三提供的一種懸崖檢測(cè)電路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路與執(zhí)行裝置的原理框圖。

附圖標(biāo)記：

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

請(qǐng)看圖1，本發(fā)明具體實(shí)施方式一提供的一種懸崖檢測(cè)電路的方框原理圖。該懸崖檢測(cè)電路用于掃地機(jī)器人，其包括：電容式傳感器10，振蕩電路20以及狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30。

該電容式傳感器10，設(shè)置于該掃地機(jī)器人底部，用于探測(cè)地表并輸出地表反饋信息；

該振蕩電路20，用于根據(jù)該地表反饋信息輸出用于反饋地表狀態(tài)的指示信號(hào)；該地表狀態(tài)是指該電容式傳感器10對(duì)應(yīng)的位置是否為懸空狀態(tài)，懸空狀態(tài)，即，地表與電容式傳感器10之間的距離超出該電容式傳感器10的感應(yīng)距離時(shí)的狀態(tài)；

狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30，用于根據(jù)指示信號(hào)確定地表狀態(tài)，并發(fā)出控制該掃地機(jī)器人作出對(duì)應(yīng)動(dòng)作的控制信號(hào)。具體的，當(dāng)確定地表狀態(tài)為懸空時(shí)，則控制掃地機(jī)器人停止前進(jìn)或改變前進(jìn)方向。進(jìn)一步的，當(dāng)確定地表狀態(tài)為有效地表時(shí)，則繼續(xù)保持掃地機(jī)器人當(dāng)前的動(dòng)作或行進(jìn)方向。

如圖2所示，其為該電容式傳感器10的工作原理圖。該電容式傳感器10的感應(yīng)面由兩個(gè)同心布置的金屬電極a和金屬電極b組成，金屬電極a和金屬電極b相當(dāng)于一個(gè)電容器的兩個(gè)電極。金屬電極a和金屬電極b連接到振蕩電路20的反饋支路中，使得該振蕩電路20在地表狀態(tài)為懸空狀態(tài)時(shí)發(fā)生振蕩，地表狀態(tài)為有效地表時(shí)停止振蕩。具體的，在反饋支路中，金屬電極a接入高電平，金屬電極b接入低電平，如：接地。

其工作原理是，當(dāng)物體接近該電容式傳感器10的感應(yīng)面時(shí)，它就進(jìn)入了金屬電極a和金屬電極b前面的電場(chǎng)，并引起耦合電容的介電常數(shù)發(fā)生改變，使得振蕩電路20停止振蕩。

工作時(shí)，電容式傳感器10進(jìn)行掃地機(jī)器人的懸崖檢測(cè)，即懸空區(qū)域檢測(cè)或防跌落地形檢測(cè)。將電容式傳感器10置于掃地機(jī)器人的下方，可以是1個(gè)或多個(gè)，在前進(jìn)的任何方向都可安裝該電容式傳感器10。當(dāng)掃地機(jī)器人行走于正常的地面時(shí)，由于安裝于其下表面的電容式傳感器10和地面的距離在一定范圍內(nèi)，相當(dāng)于是有物體接近，按照前述原理，振蕩電路20不起振；當(dāng)掃地機(jī)器人的邊緣行走到某一個(gè)臺(tái)階邊緣時(shí)，由于電容式傳感器10對(duì)應(yīng)的下方區(qū)域處于懸空狀態(tài)，離開(kāi)實(shí)體地面，相當(dāng)于物體沒(méi)有接近狀態(tài)，此時(shí)振蕩電路20開(kāi)始震蕩，指示信號(hào)反饋該地表信息為懸空狀態(tài)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30則輸出控制信號(hào)使得該掃地機(jī)器人停止前進(jìn)或改變前進(jìn)方向。

在該具體實(shí)施方式一中，采用電容式傳感器10進(jìn)行掃地機(jī)器人的懸崖檢測(cè)，這樣就可以避免掃地機(jī)器人進(jìn)入前面的落空區(qū)域而跌落。由于采用的是電容式傳感器10，其檢測(cè)效果不受地表顏色或材質(zhì)影響，判斷準(zhǔn)確率高，適應(yīng)性強(qiáng)。

請(qǐng)參看圖3，本發(fā)明具體實(shí)施方式二提供的一種懸崖檢測(cè)電路。具體實(shí)施方式二與具體實(shí)施方式一不同之處在于，該振蕩電路20具體包括：振蕩器21、檢波電路22、指令轉(zhuǎn)換電路23。

振蕩器21，用于輸出振蕩信號(hào)。具體的，其包括：三極管vt1、電感l(wèi)1以及調(diào)節(jié)電容c0。調(diào)節(jié)電容c0并聯(lián)連接于該三極管vt1的集電極與放射極之間，該電感l(wèi)1連接于三極管集電極與柵極之間，該三極管vt1的集電極連接于該電容式傳感器10，該三極管vt1的發(fā)射極發(fā)出振蕩信號(hào)。c0是靈敏度調(diào)節(jié)電容，調(diào)節(jié)c0的大小可以調(diào)整振蕩器21起振、停振的臨界值，從而來(lái)調(diào)節(jié)懸崖檢測(cè)電路所控制物體的遠(yuǎn)近、大小等。具體的，電感l(wèi)1可以使用電感量為1mh－6mh的任何電感，如果電感量大于4mh，就需要適當(dāng)?shù)卦龃骳0的值，以使電路能順利起振。

該檢波電路22，用于將該振蕩器21輸出的振蕩信號(hào)濾波轉(zhuǎn)換成直流控制信號(hào)。具體的，該檢波電路22包括串聯(lián)連接的二極管vd2和vd1，串聯(lián)連接于三極管vt1的發(fā)射極與指令轉(zhuǎn)換電路23的輸入端之間。

指令轉(zhuǎn)換電路23，用于根據(jù)檢波電路22輸出的直流控制信號(hào)，輸出該指示信號(hào)。具體的，該指令轉(zhuǎn)換電路23包括三極管vt2與繼電器k，該三極管vt2作為指令轉(zhuǎn)換電路23的輸入端接收直流控制信號(hào)；三極管vt2與該繼電器k串聯(lián)連接與電源vcc于地之間。此處的三極管vt2為開(kāi)關(guān)電子管，其可以由其他開(kāi)關(guān)電子元件替代，如：mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，金氧半場(chǎng)效晶體管)。

工作時(shí)，當(dāng)有物體接近電容式傳感器10時(shí)，由于任何靠近電容式傳感器10的物體都會(huì)感應(yīng)出電容式傳感器10的電極片和“地”之間的電容，而電容的增加就會(huì)降低振蕩器21的正反饋量直至振蕩器停止，如果振蕩器停振，檢波電路22就不再輸出直流控制信號(hào)，此時(shí)三極管vt2就會(huì)截止，使繼電器k失電斷開(kāi)，繼電器k的狀態(tài)隨即被后面的狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30檢測(cè)到。

在沒(méi)有其他物體接近電容式傳感器10時(shí)，三極管vt1組成的振蕩器21正常振蕩，此時(shí)三極管vt1發(fā)射極輸出的射頻信號(hào)經(jīng)二極管vd1、vd2組成的檢波電路22檢波后成為直流控制信號(hào)，該直流控制信號(hào)使開(kāi)關(guān)管vt2導(dǎo)通，繼電器k得電吸合，繼電器k的狀態(tài)隨即被后面的狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30檢測(cè)到。

請(qǐng)參看圖4，本發(fā)明具體實(shí)施方式三提供的一種懸崖檢測(cè)電路。具體實(shí)施方式三與具體實(shí)施方式一不同之處在于，該振蕩電路20為一個(gè)多諧震蕩電路，其包括：兩個(gè)串聯(lián)連接的反相器f1和f2，和與反相器f1并聯(lián)的限流電阻r。限流電阻r是電容式傳感器10的限流電阻。電容式傳感器10與反相器f1、f2并聯(lián)連接。該振蕩電路的振蕩周期t＝2*r*c*ln3＝2.2*r*c，最終在f2的輸出端輸出周期為t的方波，該方波即為該振蕩電路20輸出的指示信號(hào)。

其工作原是，在反相器f2輸出為“1”時(shí)，電容式傳感器10立即使f1輸入為“1”，而輸出為“0”。限流電阻r為電容式傳感器10對(duì)反相器輸出提供了放電通路；當(dāng)電容式傳感器10放電到反相器f1的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，f1則立即輸出變成1，從而使f2的輸出變成0。由于限流電阻r連接于f1的輸出端，所以通過(guò)限流電阻r對(duì)電容式傳感器10進(jìn)行反向充電，當(dāng)電容式傳感器10被充到f1的轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，f1的輸出又立即出現(xiàn)瞬變：這時(shí)f1輸出為0，f2輸出為1。以上過(guò)程周而復(fù)始，交替進(jìn)行，于是形成了周期性多諧震蕩。

當(dāng)有物體接近電容式傳感器10的正極板時(shí)，由于空間介電常數(shù)發(fā)生變化，則電容式傳感器10的對(duì)地電容值發(fā)生改變，根據(jù)上述振蕩周期計(jì)算公式可知t隨著電容式傳感器10電容值的變化而變化，通過(guò)后續(xù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30進(jìn)行頻率檢測(cè)，即可得知是否有物體靠近電容式傳感器10，從而達(dá)到懸崖檢測(cè)的目的。

請(qǐng)參看圖5，本發(fā)明具體實(shí)施方式一至三提供的一種懸崖檢測(cè)電路的狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30的原理圖。狀態(tài)監(jiān)測(cè)電路30包括：微控制器31。該微控制器31根據(jù)該振蕩電路20輸出的指示信號(hào)確定該掃地機(jī)器人的動(dòng)作，并輸出該控制信號(hào)給掃地機(jī)器人的執(zhí)行裝置40。該執(zhí)行裝置40采用現(xiàn)有的電機(jī)控制裝置即可，其在不同的掃地機(jī)器人中會(huì)有不同的具體結(jié)構(gòu)，在此我們不一一贅述。

本發(fā)明的具體實(shí)施方式采用電容式傳感器檢測(cè)地表距離掃地機(jī)器人的地面是否在電容式傳感器可檢測(cè)到的范圍以內(nèi)，如果不在其范圍以內(nèi)，則判斷為懸空區(qū)域，從而控制掃地機(jī)器人停止向該方向前進(jìn)或者轉(zhuǎn)向，從而避免跌落至懸空區(qū)域。電容式傳感器不受地面顏色和材質(zhì)的影響，判斷準(zhǔn)確率高，適應(yīng)性強(qiáng)。

上述具體實(shí)施方式說(shuō)明但并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能在權(quán)利要求的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出多個(gè)可代替實(shí)例。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，對(duì)在沒(méi)有違反如所附權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)，可對(duì)具體實(shí)現(xiàn)方案做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整、修改等。因此，凡依據(jù)本發(fā)明的精神和原則，所做的任意修改和變化，均在所附權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。