專利名稱：自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置的制作方法
技術領域：
自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，屬于傳感器技術 與家用電器技術領域。
背景技術：
[0002]自動吸塵器是可以完全自主工作的吸塵機器人，它可以設定工作時間，自動清 掃房間地面，并且在完成任務或者電池耗盡的時候，自動尋找充電座，對接充電。在所 有的技術問題中，自動吸塵器定位充電座的問題仍然沒有完全解決。[0003]專利ZL 02138302.2自動吸塵器的充電座及其自動吸塵器與充電座的對接方法， 在充電座上設置條碼，以幫助自動吸塵器確定自己的相對位置。該方案覆蓋范圍較大， 但是對角度要求高，并且定位過程復雜，效率不高。專利ZL 200410014011.1自動吸塵 器及其充電座和對接方法，在自動吸塵器的尾部設置充電電極和紅外接收探頭，側面也 設置紅外接收探頭，充電座設置了充電電極和紅外發射裝置，而充電座貼墻放置，自動 吸塵器貼墻行走，直到側面的紅外接收探頭檢測到充電座發出的信號，然后進行調整位 姿，與充電電極對接。該方案方法簡單，但是自動吸塵器可能在任意位置結束任務，找 到充電座的平均時間很長，并且很可能在找到充電座之前已經耗盡了電源。[0004]專利ZL200520065314.6 —種吸塵機器人用智能充電座，采用設置在充電座正前 方的紅外線發射管引導吸塵機器人與充電座進行對接。由于紅外線發射管的功率和發射 角的限制，該方案效率低，難以用于到實際應用中。而專利ZL 200510129650.7具有自動 返回充電座功能的清潔機器人及其使用方法，在清潔機器人上設置了拍攝充電座圖像的 攝像機單元，利用充電座的圖像信息檢測充電座的方向和位置，由此正確并迅速的返回 充電座。該方案大大提高了系統成本，不僅攝像機單元價格昂貴，與之配套的圖像處理 單元也價格不菲。[0005]專利ZL 200810155404.2地面處理系統及地面處理裝置與充電座的對接方法， 包括自動移動的地面處理裝置和充電座，充電座設有信號發射裝置，地面處理裝置前 端和頂部分別設有接收該信號發射裝置發出信號的定向接收器和全向接收器，通過定 向接收器和全向接收器使得地面處理裝置自動返回充電座充電。該方案的信號發射裝 置，發射定向信號，比如紅外線，勢必降低地面處理系統找到充電座的概率。專利ZL 200910025103.2地面處理系統及地面處理裝置與充電座的對接方法，在所述充電座上設 有一旋轉機構，所述的旋轉機構驅動信號發射裝置相對于充電座基座旋轉，用于主動尋 找地面處理裝置的位置。該方案增加了旋轉機構旋轉機構，使信號覆蓋范圍增大，提高 定位充電座的概率。但是該方案增加了系統的復雜性，并且紅外線發射器的功率有限。[0006]自動吸塵器要能在房間內找到相對很小的充電座，難度很大。本專利獨辟蹊 徑，采用二級定位的思路，先粗略地定位充電座位置，然后采用精心設計的控制算法準 確地定位充電座位置。發明內容[0007]本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足之處，采用大范圍的射頻信號 檢測和近距離的紅外信號檢測的有效結合，通過精心的電路設計和算法設計，縮短了自 動吸塵器定位充電座的時間，提高了效率。[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是[0009]自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，所述的自動吸塵器包括吸塵系統、兩 個驅動輪和與所述驅動輪連接的兩個驅動電機以及設置在所述自動吸塵器前端的充電電 極公端，所述的充電座包括設置充電電極母端、電源插孔，所述的電子控制裝置包括所 述自動吸塵器的主控電子裝置和所述充電座的充電座電子控制裝置，所述的主控電子裝 置設置充電電路與所述的充電電極公端連接，所述充電電路輸出連接所述充電電池，所 述充電電池輸出連接電源電路，所述電源電路輸出系統電源為后續電路提供電源，還包 括處理器，所述處理器輸出控制障礙物檢測電路，右輪驅動電路，左輪驅動電路，吸塵 電機驅動電路，滾刷電機驅動電路，所述的充電座電子控制裝置設置了進行集中控制的 控制器，與所述電源插孔連接的電源電路和濾波電路，與所述濾波電路連接的開關管， 所述開關管由所述控制器控制，輸出連接電流檢測電路，所述電流檢測電路連接所述充 電電極母端。所述的主控電子裝置，還設置與所述處理器連接的射頻接收電路，與所述 處理器連接的標志信號接收裝置，以及設置在所述的處理器中的控制算法，所述的充電 座電子控制裝置，還設置與所述的控制器連接的射頻發射電路，與所述控制器連接的標 志信號發射裝置。[0010]所述的射頻發射電路，設置超再生射頻發射電路，接收所述控制器的輸出數 據，以射頻信號的方式發射出去，所述的射頻接收電路，設置超再生射頻接收電路，接 收射頻信號并輸出數據到所述的處理器，所述的射頻接收電路與所述的射頻接收電路， 設置相同的工作頻率。[0011]所述的射頻發射電路設置覆蓋范圍為L。[0012]所述的標志信號接收裝置設置在所述自動吸塵器的左側面和右側面，所述的標 志信號發射裝置設置在所述的充電座的前端，所述的標志信號接收裝置和標志信號發射 裝置設置同樣的高度。[0013]所述的標志信號發射裝置設置為紅外信號發射裝置，所述的標志信號接收裝置 設置為紅外信號接收裝置。[0014]所述的標志信號發射裝置設置覆蓋范圍為M。[0015]所述的覆蓋范圍L遠遠大于所述的覆蓋范圍M。[0016]所述的電流檢測電路，設置測流電阻，與所述的控制器連接，可檢測充電電流 大小，當電流為零時，所述的控制器通過所述的射頻發射電路發射特征射頻數據。[0017]實施本實用新型的積極效果是1、射頻信號覆蓋范圍廣，可以幫助自動吸塵器 迅速定位充電座的大致位置；2、紅外信號位置特征性強，可以精確定位充電座的具體位置。
[0018]圖1是自動吸塵器和充電座的外形圖；[0019]圖2是主控電子裝置的原理框圖；[0020]圖3是充電座電子控制裝置的原理框圖；[0021]圖4是自動吸塵器定位充電座的路徑1示意圖；[0022]圖5是自動吸塵器定位充電座的路徑2示意圖；[0023]圖6是自動吸塵器定位充電座的路徑3示意圖；[0024]圖7是自動吸塵器定位充電座的路徑4示意圖。
具體實施方式
[0025]現結合附圖對本實用新型作進一步說明[0026]參照圖1-7，一種自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置。[0027]所述的自動吸塵器22包括吸塵系統、兩個驅動輪和與所述驅動輪連接的兩個驅 動電機以及設置在所述自動吸塵器22前端的充電電極公端11。所述的驅動電機旋轉帶 動驅動輪，兩個驅動輪的速度可以相同也可以不同，可以同方向也可以反方向，因此所 述的自動吸塵器22可以前進，也可以后退，也可以任意角度旋轉。所述的充電電極公端 11是一對具有一定間距的導電突起。[0028]所述的充電座21包括充電電極母端20、電源插孔。所述的電源插孔可與外部標 準直流電源連接。所述的充電電極母端20與所述充電電極公端11匹配，具有同樣的間 距、高度和排布方式，相互接觸可傳遞電源。[0029]所述的電子控制裝置包括所述自動吸塵器22的主控電子裝置和所述充電座21的 充電座電子控制裝置。所述的主控電子裝置設置了充電電路10與所述的充電電極公端11 連接，所述充電電路10輸出連接所述充電電池9，所述的充電電池9輸出連接電源電路 2，所述電源電路2輸出系統電源為后續電路提供電源，還包括處理器1，輸出控制障礙 物檢測電路8，右輪驅動電路7，左輪驅動電路6，吸塵電機驅動電路5，滾刷電機驅動電 路4。所述的充電電路10由所述的處理器1控制，所述的處理器1可根據所述的充電電 池9的狀態，關斷或者打開所述的充電電路10。所述的主控電子裝置，還設置與所述的 處理器1連接的射頻接收電路3，與所述處理器1連接的標志信號接收裝置12，以及設置 在所述的處理器1中的控制算法。[0030]所述的充電座電子控制裝置設置了進行集中控制的控制器13，以及與所述的電 源插孔連接的濾波電路17和電源電路14，所述電源電路14為后續電路提供工作電源， 所述的濾波電路17穩壓以后連接的開關管18，所述開關管18由所述控制器13控制，輸 出連接電流檢測電路19，所述電流檢測電路19連接所述充電電極母端20。所述的控制 13根據所述的電流檢測電路19的輸出，可以判斷所述的自動吸塵器22是否在充電，充電 電流是否過大，因此可以關斷、打開或者PWM控制所述的開關管18，以限制充電電流 不會過大。所述的充電座電子控制裝置還設置了與所述的控制器13連接的射頻發射電路 15，與所述控制器13連接的標志信號發射裝置16。[0031]所述的射頻發射電路15，設置超再生射頻發射電路，接收所述控制器13的輸出 數據，以射頻信號的方式發射出去，所述的射頻接收電路3，設置超再生射頻接收電路， 接收射頻信號并輸出數據到所述的處理器1。所述的射頻接收電路3與所述的射頻接收電 路15，設置相同的工作頻率，兩者可以通訊。[0032]所述的射頻發射電路15設置覆蓋范圍為L。所述的覆蓋范圍L為射頻信號的有 效覆蓋區域的平均半徑。在所述的覆蓋范圍L內，所述的自動吸塵器22上的射頻接收電 路15能接收到射頻信號，并輸出數據給所述的處理器1。[0033]所述的標志信號接收裝置12設置在所述自動吸塵器22的左側面和右側面，所述 的標志信號發射裝置16設置在所述的充電座21的前端，所述的標志信號接收裝置12和 標志信號發射裝置16設置同樣的高度。這樣設置，可以保證自動吸塵器22無論順時針 或者逆時針經過所述的充電座21都可以接收到標志信號。[0034]所述的標志信號發射裝置16設置為紅外信號發射裝置，所述的標志信號接收裝 置12設置為紅外信號接收裝置。紅外信號具有指向性強，有效距離易于控制的特點，非 常適合作為標志點信號。[0035]所述的標志信號發射裝置16設置覆蓋范圍為M。在所述覆蓋范圍M內，所述 的標志信號接收裝置12能接收到標志信號，并且輸出給所述的處理器1。[0036]所述的覆蓋范圍L遠遠大于所述的覆蓋范圍M。[0037]所述的電流檢測電路19，設置測流電阻，與所述控制器13連接，可檢測充電電 流大小，當電流為零時，說明所述的自動吸塵器22已經脫離所述的充電座21，所述控制 器13通過所述的射頻發射電路15發射特征射頻數據。[0038]所述的自動吸塵器22結束清掃任務或者電池需要充電的時候，所述處理器1啟 動所述的控制算法，所述的控制算法包括以下幾個步驟[0039](1)、所述的自動吸塵器22四處游走，所述的處理器1開啟所述的射頻接收電路 3，當所述的處理器1接收到所述充電座電子控制裝置通過所述射頻發射電路15發送的特 征射頻數據，則所述的處理器1判斷所述的充電座21就在附近，控制所述的自動吸塵器 22直行。[0040](2)所述的自動吸塵器22直行過程中，分為兩種情況[0041]情況1 如果所述的自動吸塵器22檢測障礙物，并且所述的處理器1 一直接收 到所述的特征射頻數據，所述自動吸塵器22順時針方向貼著障礙物保持一定距離行走， 執行步驟⑶；[0042]情況2 如果所述自動吸塵器22直行一段距離以后，所述的處理器1不能接收 到所述的特征射頻數據，則執行步驟G)。[0043](3)、如果所述的處理器1通過所述標志信號接收裝置12檢測到所述標志信號發 射裝置16發出的標志信號，則定位了所述的充電座21，如圖4所示；如果所述的自動吸 塵器22行走過程中，所述的處理器1不能接收到所述的特征射頻數據，并且沒有檢測到 所述標志信號發射裝置16發射的標志信號，則所述的自動吸塵器22逆時針方向貼著障礙 物保持一定距離行走，直到檢測所述的標志信號發射裝置16的標志信號，如圖5所示。[0044](4),所述自動吸塵器22順時針旋轉90度角度，然后直行距離N，然后分為兩 種情況[0045]情況3:如果所述處理器1重新接收到所述的特征射頻數據，則跳轉到步驟 (2),如圖6所示；[0046]情況4:如果所述的處理器1仍然不能接收到所述特征射頻數據，繼續旋轉90 度，然后直行所述的距離N，不能重新找到所述特征射頻數據，重復執行情況4，如果旋6轉270度之后仍然不能重新找到所述特征射頻數據，則跳轉步驟(1)，如圖7所示。[0047]距離N為所述的自動吸塵器22返回尋找特征射頻數據的預置行走距離。[0048]綜上所述，基于精心設計的電路，通過有效的控制算法，采用二級定位的思 路，先從大范圍的區域定位充電座的位置，然后在這個區域準確地定位充電座位置。這 樣就明顯縮短了自動吸塵器定位充電座的時間，提高了效率。
權利要求1.自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，所述的自動吸塵器包括吸塵系統、兩個 驅動輪和與所述驅動輪連接的兩個驅動電機以及設置在所述自動吸塵器前端的充電電極 公端，所述的充電座包括設置充電電極母端、電源插孔，所述的電子控制裝置包括所述 自動吸塵器的主控電子裝置和所述充電座的充電座電子控制裝置，所述的主控電子裝置 設置充電電路與所述的充電電極公端連接，所述充電電路輸出連接所述充電電池，所述 充電電池輸出連接電源電路，所述電源電路輸出系統電源為后續電路提供電源，還包括 處理器，所述處理器輸出控制障礙物檢測電路，右輪驅動電路，左輪驅動電路，吸塵電 機驅動電路，滾刷電機驅動電路，所述的充電座電子控制裝置設置了進行集中控制的控 制器，與所述電源插孔連接的電源電路和濾波電路，與所述濾波電路連接的開關管，所 述開關管由所述控制器控制，輸出連接電流檢測電路，所述電流檢測電路連接所述充電 電極母端，其特征在于所述的主控電子裝置，設置與所述處理器連接的射頻接收電 路，與所述處理器連接的標志信號接收裝置，以及設置在所述的處理器中的控制算法， 所述的充電座電子控制裝置，設置與所述的控制器連接的射頻發射電路，與所述控制器 連接的標志信號發射裝置。
2.根據權利要求1所述的自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，其特征是所述 的射頻發射電路，設置超再生射頻發射電路，接收所述控制器的輸出數據，以射頻信號 的方式發射出去，所述的射頻接收電路，設置超再生射頻接收電路，接收射頻信號并輸 出數據到所述的處理器，所述的射頻接收電路與所述的射頻接收電路，設置相同的工作 頻率。
3.根據權利要求2所述的自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，其特征是所述 的射頻發射電路設置覆蓋范圍為L。
4.根據權利要求1所述的自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，其特征是所述 的標志信號接收裝置設置在所述自動吸塵器的左側面和右側面，所述的標志信號發射裝 置設置在所述的充電座的前端，所述的標志信號接收裝置和標志信號發射裝置設置同樣 的高度。
5.根據權利要求1所述的自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，其特征是所述 的標志信號發射裝置設置為紅外信號發射裝置，所述的標志信號接收裝置設置為紅外信 號接收裝置。
6.根據權利要求5所述的自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，其特征是所述 的標志信號發射裝置設置覆蓋范圍為M。
7.根據權利要求3或者6所述的自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，其特征是 所述的覆蓋范圍L遠遠大于所述的覆蓋范圍M。
8.根據權利要求1所述的自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，其特征是所述 的電流檢測電路，設置測流電阻，與所述的控制器連接，可檢測充電電流大小，當電流 為零時，所述的控制器通過所述的射頻發射電路發射特征射頻數據。
專利摘要本實用新型公開了一種自動吸塵器定位充電座的電子控制裝置，包括自動吸塵器的主控電子裝置和充電座的充電座電子控制裝置，主控電子裝置設置充電電路與充電電極公端連接，充電電路輸出連接所述充電電池，所述充電電池輸出連接電源電路，所述電源電路輸出系統電源為后續電路提供電源，還包括處理器，輸出控制障礙物檢測電路，右輪驅動電路，左輪驅動電路，吸塵電機驅動電路，滾刷電機驅動電路，射頻接收電路，標志信號接收電路，以及設置在處理器中的控制算法，所述充電座電子控制裝置設置了集中控制的控制器，與所述電源插孔連接的電源電路和濾波電路，由控制器控制的開關管，還設置了射頻發射電路，標志信號發射裝置，電流檢測電路。實施本專利以后，通過精心的電路設計和算法設計，縮短了自動吸塵器定位充電座的時間，提高了效率。
文檔編號A47L9/28GK201806642SQ20102022187
公開日2011年4月27日 申請日期2010年6月2日 優先權日2010年6月2日
發明者劉瑜 申請人:劉瑜