发明解读

红外信号接收装置

授权公告号：CN107493138B

授权公告日：2020.09.22

专利权人：苏州宝时得电动工具有限公司

发 明 人：盛晓初； 邵勇

随着社会的进步，无线充电技术应用的越趋广泛，应用的范围从生活到工业，已经与人们息息相关，其中，表现最为明显的在于智能机器应用领域，比如智能机器人，工业机器人等。

智能割草机作为智能机器的一种，也已经被人们广泛应用。通常智能割草机在边界线内工作，边界线上设置有无线充电站，无线充电站设置有无线充电发射装置，智能割草机设置有无线充电接收装置，通过无线充电接收装置与无线充电发射装置对接，即可进行无线充电。但智能割草机通常在边界线内工作，在进行无线充电时需要首先找到无线充电站，之后才能进行对接进行无线充电。常规的技术采用在无线充电站设置红外发射模块，在智能割草机上安装红外接收模块，智能割草机可根据红外接收模块接收到的红外信号判断无线充电站的位置，并移动到无线充电站进行对接充电。但智能割草机通常在户外工作，在阳光光照强度强烈的情况下，自然的光线当中也包含着相同波长的红外线，导致难以识别无线充电站发射的红外信号；同时，如果智能割草机距离无线充电站的距离较远时，智能割草机的红外接收模块接收到的红外信号也会较弱，也容易导致难以识别无线充电站发射的红外信号。

发明专利“碰撞方向检测方法及其装置”涉及智能自动运行设备安全技术领域，特别是涉及一种碰撞方向检测方法及其装置。

发明内容：

一种红外信号接收装置，包括基体，基体的上端设置有用于接收红外光的聚光透镜，基体的下端设置有红外接收体，红外接收体上设置有多个并联的可接收聚光透镜透射的红外光的红外接收管。

在其中一个实施例中，基体包括第一基体，聚光透镜设置于第一基体上端，第一基体内部设置有第二基体，第二基体的上端水平设置有与聚光透镜相对应的滤光片，红外接收体位于所述滤光片下部。

在其中一个实施例中，第一基体包括左支撑体与右支撑体，左支撑体与右支撑体的上端分别对应设置有用于支撑聚光透镜的凸起。

在其中一个实施例中，聚光透镜包括半球形镜体及设置于半球形镜体下端用于固定所述半球形镜体的固定部，固定部固定于所述凸起上。

在其中一个实施例中，第二基体包括左支架和右支架，左支架与右支架的上端分别对应设置有用于固定滤光片的支撑端。

在其中一个实施例中，滤光片粘贴固定于支撑端。

在其中一个实施例中，红外接收体固定于左支架与所述右支架之间。

在其中一个实施例中，第一基体的左支撑体与右支撑体的内部分别相应地设置有棱形凹槽，对应的，第二基体的左支架与右支架的外部分别相应地设备有与棱形凹槽相匹配的棱形凸体，左支架与右支架通过棱形凸体分别滑动固定于左支撑体与右支撑体的棱形凹槽内。

在其中一个实施例中，红外接收管的下端设置有对应的通孔，红外接收管通过通孔固定于红外接收体上。

在其中一个实施例中，红外接收体上设置有3 个红外接收管。

以上所述红外信号接收装置，聚光透镜可以接收不同方向的红外光线，提高接收红外光线的强度，即使是远距离的红外光线，也可以接收到；滤光片可以将聚光透镜汇集的红外光线中的非红外光线过滤掉，不论红外光线汇聚后的焦点在哪个方向，其中一个红外接收管均可以接收到；由此，以上所述红外信号接收装置可接收不同方向的红外光线，有效提高了接收红外光线的强度，且提高了接收红外光线的距离。

一种自移动机器人，包括如以上所述的红外信号接收装置。

实施方式：

智能割草机通常在户外工作，在阳光光照强度强烈的情况下，自然的光线当中也包含着相同波长的红外线，导致难以识别无线充电站发射的红外信号；同时，如果智能割草机距离无线充电站的距离较远时，智能割草机的红外接收模块接收到的红外信号也会较弱，也容易导致难以识别无线充电站发射的红外信号。

为此，如图1 所示，一实施例的红外信号接收装置100 包括基体，基体的上端设置有用于接收红外光的聚光透镜，基体的下端设置有红外接收体，红外接收体上设置有多个并联的可接收聚光透镜透射的红外光的红外接收管。基体包括第一基体110，第一基体上端水平设置有聚光透镜120，第一基体110 内部设置有第二基体130，第二基体130 的上端水平设置有与聚光透镜120 相对应的滤光片140，第二基体130 内部设置有位于滤光片140 下部水平设置的红外接收体150，红外接收体150 上设置有至少2 个并联的红外接收管160。

以上所述红外信号接收装置，聚光透镜可以接收不同方向的红外光线，提高接收红外光线的强度，即使是远距离的红外光线，也可以接收到；滤光片可以将聚光透镜汇集的红外光线中的非红外光线过滤掉，不论红外光线汇聚后的焦点在哪个方向，其中的一个红外接收管均可以接收到；由此，以上所述红外信号接收装置可接收不同方向的红外光线，有效提高了接收红外光线的强度，且提高了接收红外光线的距离。

如图2 所示，第一基体110 包括左支撑体111 与右支撑体112，左支撑体111与右支撑体112 的上端分别对应设置有用于支撑聚光透镜120 的凸起113。对应的，聚光透镜120 包括半球形镜体121 及设置于半球形镜体121 下端用于固定半球形镜体121 的固定部122，固定部122 固定于凸起113 上。其中，固定部122 为与半球形镜体121 相匹配的圆形，固定部122 可以通过胶水或者其它方式固定于于凸起113 上。通常在设置时，半球形镜体121 凸出第一基体110 上端的外部，这样可以接收从不同方向发射的红外光线，提高接收红外光线的距离和接收的准确性。

如图2 所示，第二基体130 包括左支架131 和右支架132，左支架131 与右支架132 的上端分别对应设置有用于固定滤光片140 的支撑端133。其中，滤光片140 的两侧可以粘贴固定于对应的支撑端133 上。

滤光片140 的大小在设置时要与聚光透镜120 相匹配，保证聚光透镜120 采集的红外光线可以全部通过滤光片140 即可。

红外接收管160 的个数可以是3 个或者为其他个数，红外接收管160 如果只有一个，由于经滤光片140 过滤后的红外光线的焦点的位置无法确定，因此，仅有一个红外接收管160 可能无法准确的定位红光光线的焦点位置，导致接收红外光线的强度下降。

红外接收体150 固定于左支架131 与右支架132 之间。由于需要将红外接收管160 固定于红外接收体150 上，而且还需要红外接收管160 保持垂直状态，具体的，实施例在红外接收管160 的下端设置有对应的通孔161，红外接收管160 通过通孔161 固定于红外接收体160 上。红外接收管160 保持垂直状态，是为了与接收的红外光线的焦点对应，红外光线的焦点通常具有一定的倾斜角度，红外接收管160 保持垂直状态可以正好保证焦点的位置在红外接收管160 上，从而提高接收红外光线的强度。

第一基体110 与第二基体130 在固定时，由于第二基体130 在第一基体110 的内部，为方便使用，需要保持第一基体110 与第二基体130 的结构安装简单，拆卸方便，如图2 所示，在具体实现时，本实施例在第一基体110 的左支撑体111 与右支撑体112 的内部分别相应地设置有棱形凹槽114，对应的，第二基体130 的左支架131 与右支架132 的外部分别相应地设备有与棱形凹槽114 相匹配的棱形凸体134，左支架131 与右支架132 通过棱形凸体134 分别滑动固定于左支撑体111 与右支撑体112 的棱形凹槽114 内。本实施例不限于此一种实现方式，也可以采用螺丝、粘贴等方式，也可以在第一基体110 的左支撑体111 与右支撑体112 的内部分别相应地设置矩形凹槽等方式。

如图3 所示，红外信号接收装置100 可以安装在智能割草机等智能机器中前端，红外发射模块可以设置在无线充电站，红外信号接收装置100 可以用于智能割草机寻找无线充电站进行无线充电。红外信号接收装置100 不仅可以应用于智能割草机，也可以应用于其它智能机器，这其中包括寻找无线充电站或用于其它应用领域，如智能家居、工作机器等方面。

聚光透镜120 可以接收从不同角度发射的红外光线，从而增强接收红外光线的强度，聚光透镜120 接收的红外光线被滤光片140 过滤后，汇聚的红外光线的焦点可以集中在其中一个红外接收管160 上，此时接收的红外光线的强度较强，可以被有效识别，根据识别的红外光线即可定位无线充电站。

实施例还提供了一种自移动机器人，包括如以上所述的红外信号接收装置。可以知道的是，包含有以上所述红外信号接收装置的自移动机器人可完成以上所有功能的实现。

以上所述实施例仅表达了发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。因此，发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

碰撞方向检测方法及其装置

授权公告号：CN107957504B

授权公告日：2020.09.22

专利权人：苏州宝时得电动工具有限公司

发 明 人：孙根； 谭一云； 周昶； 邵勇

割草机在运行修正草坪的过程中，对于机械本身的安全性的考虑，一般会通过传感器来实现对障碍物进行碰撞检测。通过数字霍尔传感器来检测单个磁铁的位置实现碰撞检测，判断障碍物的碰撞方向。然而在运行割草机时，传感器在机器碰撞时能检测的范围具有一定的局限性，对障碍物的碰撞方向不能准确的判断。

发明专利“碰撞方向检测方法及其装置”涉及智能自动运行设备安全技术领域，特别是涉及一种碰撞方向检测方法及其装置。

发明内容：

一种碰撞方向检测方法，用于检测智能自动运行设备的碰撞方向，包括：检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态，所述驱动状态反映所述智能自动运行设备的移动方向；

检测是否有碰撞信号产生，若是，则根据驱动状态获取所述移动方向，并判定碰撞方向与所述移动方向一致；

改变所述驱动工具的驱动状态，并以设定次数重复上述过程，获得设定数量的碰撞方向；根据所述设定数量的碰撞方向综合获得碰撞方向的最终结果。

在其中一个实施例中，所述检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态的步骤，具体包括：

预先设定自动检测周期；

在周期内自动检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态。

在其中一个实施例中，所述检测是否有碰撞信号产生，若是，则根据驱动状态获取所述移动方向的步骤，具体包括：

若在所述自动检测周期内产生所述碰撞信号，则根据当前检测到的驱动工具的驱动状态获取所述移动方向；

在产生所述碰撞信号后，开始下一个自动检测周期。

在其中一个实施例中，所述碰撞信号为数字信号或者模拟信号。

在其中一个实施例中，所述的碰撞传感器设置在所述的驱动工具上。

在其中一个实施例中，在检测到产生碰撞信号时，还包括发出警报信号的步骤。

一种碰撞方向检测装置，用于检测智能自动运行设备的碰撞方向，其特征在于，包括控制器、碰撞传感器、数据寄存器和累加器；

所述控制器用于检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态；所述驱动状态反映所述智能自动运行设备的移动方向；

所述碰撞传感器用于根据碰撞产生碰撞信号；

所述数据寄存器用于存储所述驱动状态并在产生所述碰撞信号时将所述驱动状态发送到所述控制器；所述控制器根据驱动状态获取所述移动方向，并判定碰撞方向与所述移动方向一致；

所述控制器还用于改变所述驱动工具的驱动状态；所述累加器对改变所述驱动工具的驱动状态的次数进行累加计数，并存储改变所述驱动工具的驱动状态的次数数值；所述控制器获取设定数量的碰撞方向，并根据所述预设数量的碰撞方向综合获得碰撞方向的最终结果。

在其中一个实施例中，所述驱动工具为驱动电机。

在其中一个实施例中，所述碰撞信号由碰撞传感器产生，所述碰撞传感器为数字霍尔传感器或者线性霍尔传感器。

在其中一个实施例中，还包括：警报器，用于在所述的碰撞传感器输出所述碰撞信号以后，发出警报信号。

在其中一个实施例中，所述的碰撞传感器设置在所述的驱动工具上。

上述碰撞方向检测方法及其装置，通过检测智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态，而驱动状态能反映智能自动运行设备的移动方向，在产生碰撞信号时，根据驱动状态获取移动方向并判定碰撞方向，多次改变驱动电机的驱动状态并获得设定次数的碰撞方向，以更准确的判定障碍物的碰撞方向，能进行适当的避障，提高了机器运行中的安全性。

实施方式：

碰撞方向检测装置可以应用于割草机、机器人、吸尘器、扫地机等机器设备。

图1 为碰撞方向检测方法的流程示意图。参照图1，一种碰撞方向检测方法，用于检测智能自动运行设备的碰撞方向，包括：步骤S102，检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态。具体的，驱动工具的驱动状态能反映智能自动运行设备的移动方向，智能自动运行设备的移动方向可以是前进或者后退等。智能自动运行设备可以是割草机、吸尘器等设备。

步骤S104，检测是否产生碰撞信号。

步骤S106，若产生了碰撞信号，则获取移动方向，并判断碰撞方向与移动方向一致。具体的，可以根据驱动状态获取移动方向，并判定机器的移动方向与障碍物的碰撞方向是一致的。若未产生碰撞信号，则重新从步骤S102 开始执行。

步骤S108，改变驱动工具的驱动状态，判断改变驱动工具的驱动状态的次数是否为N。具体的，N 为机器内部预先设定的参数。当改变驱动工具的驱动状态的次数不足N 次时，将重新从步骤S102 开始执行，直到改变驱动工具的驱动状态的次数等于N 次时，进行下一个步骤。

步骤S110，获得设定数量的碰撞方向，并获得碰撞方向的最终结果。具体的，当改变驱动工具的驱动状态的次数等于设定的次数N 时，则根据驱动工具的驱动状态，获得了N 次的碰撞方向。其中，根据N 次的碰撞方向来综合获取碰撞方向的最终结果。可以理解，多次获取驱动工具的驱动状态可以更实时的反映设备的移动方向，并判断障碍物的碰撞方向。

例如智能自动运行设备在前进中，产生碰撞信号时，则判定障碍物在智能自动运行设备的前侧。

上述碰撞方向检测方法，通过检测智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态，而驱动状态能反映智能自动运行设备的移动方向，在产生碰撞信号时，根据驱动状态获取移动方向并判定碰撞方向，多次改变驱动电机的驱动状态并获得设定次数的碰撞方向，以更准确的判定障碍物的碰撞方向，能进行适当的避障，提高了机器运行中的安全性。

在另一种实施方式中，检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态的步骤，具体包括：

预先设定自动检测周期。具体的，自动检测周期可以为2-5 秒。也可以根据不同的工作需求进行调整。

在自动检测周期内自动检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态。具体的，在自动检测周期内检测到的驱动状态可以为电位的变化或者电流的变化形式。驱动状态可以存储在寄存器中。驱动状态可随着自动检测周期的进行而实时更新。以便在产生碰撞信号时，及时的根据当前的驱动状态判定障碍物的碰撞方向。

实施方式中，检测是否有碰撞信号产生，若是，则根据驱动状态获取所述移动方向的步骤，具体包括：

若在自动检测周期内产生所述碰撞信号，则根据当前检测到的驱动工具的驱动状态获取移动方向。具体的，在自动检测周期内产生碰撞信号时，则自动获取寄存器存储的当前的驱动状态，根据驱动工具的当前的驱动状态获取自动运行设备的移动方向。

在产生所述碰撞信号后，开始下一个自动检测周期。具体的，产生碰撞信号时，当前的自动检测周期结束并开始下一个自动检测周期。以便获取驱动工具的实时驱动状态，对障碍物碰撞方向进行更准确的判断。

在实施例中，碰撞信号可以为数字信号或者模拟信号。

在其中一个实施例中，在检测到产生碰撞信号时，还包括发出警报信号的步骤。警报信号用来提醒存在障碍物，需要进行避障。

参照图2，图2 为一实施例中碰撞方向检测装置的结构框图。一种碰撞方向检测装置200，用于检测智能自动运行设备的碰撞方向，包括控制器210、碰撞传感器220、数据寄存器230 和累加器240。其中，控制器210 用于检测所述智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态，驱动状态能反映智能自动运行设备的移动方向。碰撞传感器220 用于根据碰撞产生碰撞信号。具体的，碰撞传感器220 可以为磁传感器。数据寄存器230 用于存储驱动状态并在产生所述碰撞信号时将驱动状态发送到控制器210；控制器210 根据驱动状态获取移动方向，并判定碰撞方向与移动方向一致。控制器210还用于改变所述驱动工具的驱动状态；累加器240 对改变所述驱动工具的驱动状态的次数进行累加计数，并存储改变所述驱动工具的驱动状态的次数数值。当获取改变驱动状态的次数达到设定的次数时，控制器210获取设定数量的碰撞方向，并根据预设数量的碰撞方向综合获得碰撞方向的最终结果。

可以理解，多次获取驱动工具的驱动状态可以更实时的反映设备的移动方向，并判断障碍物的碰撞方向。例如智能自动运行设备在前进中，碰撞传感器输出碰撞信号时，则判定障碍物在智能自动运行设备的前侧。而一般割草机设备通常是利用传感器检测单个磁铁的位置来实现碰撞检测，且只能识别左右方向上的碰撞方向，对碰撞方向的判断具有一定的局限性。

上述碰撞方向检测装置，通过检测智能自动运行设备的驱动工具的驱动状态，而驱动状态能反映智能自动运行设备的移动方向，在产生碰撞信号时，根据驱动状态获取移动方向并判定碰撞方向，多次改变驱动电机的驱动状态并获得设定次数的碰撞方向，以更准确的判定障碍物的碰撞方向，能进行适当的避障，提高了机器运行中的安全性。

在其中一个实施例中，驱动工具可以为驱动电机。碰撞传感器为数字霍尔传感器或者线性霍尔传感器。碰撞传感器可以设置在驱动工具上。

在其中一个实施例中，碰撞方向检测装置还包括：警报器，用于在所述的碰撞传感器输出所述碰撞信号以后，发出警报信号。可以用来提醒存在障碍物，以进行适当的避障。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。因此，发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。