[发明专利]一种智能新式干湿两用吸尘器机器人控制系统

摘要

本发明属于吸尘器智能控制技术领域，公开了一种智能新式干湿两用吸尘器机器人控制系统，包括用于感应实时信息的传感单元；用于接收传感单元传输的信息，进行分析和处理的主控制器单元；用于接收主控制器单元的控制指令，并进行相应动作的电机执行单元等。本发明将多种传感器的使用使得干湿两用机器人更加智能化，电机执行单元使得机器人的使用更加方便，功能更加多样化，非常大的程度上节省了人力资源，真正做到了节能环保，具有非常高的实用性。

主权项

一种智能新式干湿两用吸尘器机器人控制系统，其特征在于，所述智能新式干湿两用吸尘器机器人控制系统包括：用于感应实时信息的传感单元；用于接收传感单元传输的信息，进行分析和处理的主控制器单元；用于接收主控制器单元的控制指令，并进行相应动作的电机执行单元；所述传感单元包括：距离传感器，与主控制器单元连接，用于探测与墙壁或其他障碍物间的距离；角度传感器，与主控制器单元连接，用于探测机器人转过的角度；所述角度传感器探测角度的方法包括：对于每一路探测的角度信号，按照下述公式对所述每一路探测的角度信号中的每一帧角度信号进行噪声跟踪，获取每一帧角度信号的噪声谱N(w,n)：N(w,n)=(1-αu)|X(w,n)|+αuN(w,n-1),|X(w,n)|≥N(w,n-1)(1-αd)|X(w,n)|+αdN(w,n-1),|X(w,n)|<N(w,n-1);]]>其中，X(w,n)表示所述角度信号的短时傅里叶变换；αu、αd为预设系数且0<αd<αu<1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；按照下述公式对每一帧角度信号的短时傅里叶变换进行二值化处理得到二值谱Xb(w,n)：Xb(w,n)=1,|X(w,n)|-N(w,n)>Tb0,|X(w,n)|-N(w,n)≤Tb]]>Tb为预设第一阈值；将其中一路角度信号对应的Ka个二值谱与另一路角度信号对应的Kb个二值谱进行两两间的相干性匹配得到所述第一匹配结果，所述第一匹配结果包括匹配度最高的一组二值谱对应的匹配位置和匹配度，Ka、Kb均为正整数；对于每一路角度信号，按照下述公式计算所述角度信号中的每一帧角度信号的功率谱P(w,n)：P(w，n)＝αpP(w，n‑1)+(1‑αp)|X(w，n)|2其中，X(w,n)表示所述角度信号的短时傅里叶变换；αp为预设系数且0＜αp＜1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；按照下述公式计算每一帧角度信号的功率谱的谱间相关性DP(w,n)：DP(w,n)＝|P(w+1,n)‑P(w,n)|按照下述公式对所述谱间相关性DP(w,n)进行噪声跟踪，获取每一帧角度信号的噪声功率谱的谱间相关性NDP(w,n)：NDP(w,n)=(1-βu)DP(w,n)+βuNDP(w,n-1),DP(w,n)≥NDP(w,n-1)(1-βd)DP(w,n)+βdNDP(w,n-1),DP(w,n)<NDP(w,n-1)]]>其中，βu、βd为预设系数且0＜βd＜βu＜1；角度传感器内置有角度识别子模块，所述角度识别子模块识别角度时的传递函数为：G(ω)=exp(-(ln(ω/ω0))22(ln(k/ω0))2);]]>其中，ω0为滤波器的中心频率，对于不同的ω0，k使k/ω0保持不变；在频率域构造滤波器，对应的极坐标表达方式为：Gr(r)=exp[-((ln(r/f0))22(ln(σf))2)];]]>Gθ(θ)=exp[-(θ-θ0)22σθ2];]]>G(r,θ)＝G(r,r)‑G(θ,θ)；式中，Gr(r)为控制滤波器带宽的径向分量，Gθ(θ)为控制滤波器方向的角度分量；r表示径向坐标，θ表示角度坐标，f0为中心频率，θ0为滤波器方向，σf用于确定带宽；σθ确定角度带宽，湿度传感器，与主控制器单元连接，用于探测地面的水分含量；所述湿度传感器探测地面的水分含量时，提取水分含量特征向量方法具体步骤包括：步骤一、采集到N个样本用作训练集X，采用下式求出样本平均值m：m=1NΣi=1Nxi]]>其中，xi∈样本训练集X＝(x1，x2，…，xN)；步骤二、求出散布矩阵S：S=Σi=1N(xi-m)(xi-m)i;]]>求出散布矩阵的特征值λi和对应的特征向量ei，其中，ei便是主分量，将特征值从大到小依次排列λ1，λ2，…；取出p个值，λ1，λ2，…，λp确定出地面空间E＝(e1，e2，…，eP)，在此地面空间上，训练样本X中，每个元素投影到该空间的点由下式得到：x'i＝Etxi，t＝1，2，…，N；由上式得到的是将原向量经过PCA降维后的p维向量；所述的特征提取基于稀疏表征，采用图像识别算法进行识别，具体方法为：建立图像的显著性模型，包括：利用预定过分割算法对所述图像进行过分割，得到至少一个区域，同一个所述区域中各个像素点的颜色值相同；确定每个所述区域的颜色值和质心；根据各个区域所对应的颜色值以及各个区域的质心，建立所述显著性模型；所述显著性模型为：其中，Si1为区域Ri中任一像素点的显著性值，w(Rj)为区域Rj中的像素点的个数，DS(Ri,Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间空间位置差异的度量值，DC(Ri,Rj)用于表征所述区域Ri和所述区域Rj之间颜色差异的度量值，N为对所述图像进行过分割后得到的区域的总个数，DS(Ri,Rj)为：DS(Ri,Rj)＝exp(‑(Center(Ri)‑Center(Rj))2/σs2)；Center(Ri)为所述区域Ri的质心，Center(Rj)为所述区域Rj的质心，当所述图像中各个像素点的坐标均归一化到[0,1]时；所述电机执行单元包括：运动系统，与主控制器单元连接，用于机器人的自动化运动并进行通信；吸尘系统，与主控制器单元连接，用于洗尘并进行通信；洗地吸干系统，与主控制器单元连接，用于清洗地面并对地面进行干燥并进行通信。