用于自動清潔設備的主動降噪裝置和自動清潔設備的制作方法

本公開涉及智能家居技術領域，尤其涉及一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置和自動清潔設備。

背景技術：

隨著技術的發展，出現了多種多樣的自動清潔設備，比如自動掃地機器人、自動拖地機器人等。自動清潔設備可以自動地執行清潔操作，方便用戶。以自動掃地機器人為例，是通過直接刷掃、真空吸塵等技術來實現對地方的自動清理。

技術實現要素：

本公開提供一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置和自動清潔設備，以解決相關技術中的不足。

根據本公開實施例的第一方面，提供一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置，包括：

信號獲取模塊，用于獲取自動清潔設備在工作狀態下產生的噪聲對應的反相聲波信號；

噪聲減少模塊，連接至所述信號獲取模塊，用于播放從所述信號獲取模塊處得到的所述反相聲波信號，以至少部分抵消所述自動清潔設備產生的噪聲。

可選的，所述信號獲取模塊包括：

聲音存儲子模塊，預存儲有對所述自動清潔設備在工作狀態下產生的預 采樣噪聲進行反相處理得到的預置聲波信號；

其中，所述噪聲減少模塊連接至所述聲音存儲子模塊，以將所述預置聲波信號作為所述反相聲波信號進行播放。

可選的，所述信號獲取模塊包括：

噪聲采集子模塊，用于采集所述自動清潔設備在工作狀態下產生的實時噪聲；

噪聲處理子模塊，連接至所述噪聲采集子模塊，用于獲取所述噪聲采集子模塊輸出的所述實時噪聲，對所述實時噪聲進行反相處理得到相應的實時反相聲波信號；

其中，所述噪聲減少模塊連接至所述噪聲處理子模塊，以將所述實時反相聲波信號作為所述反相聲波信號進行播放。

可選的，所述信號獲取模塊包括：

聲音存儲子模塊，預存儲有對所述自動清潔設備在工作狀態下產生的預采樣噪聲進行反相處理得到的預置聲波信號；

噪聲采集子模塊，用于采集所述自動清潔設備在工作狀態下產生的實時噪聲；

噪聲處理子模塊，連接至所述噪聲采集子模塊，用于獲取所述噪聲采集子模塊輸出的所述實時噪聲，對所述實時噪聲進行反相處理得到相應的實時反相聲波信號；

其中，所述噪聲減少模塊分別連接至所述聲音存儲子模塊和所述噪聲處理子模塊，以將所述預置聲波信號和所述實時反相聲波信號作為所述反相聲波信號進行疊加播放。

可選的，還包括：

第一聲波調節模塊，連接至所述信號獲取模塊，用于按照預設振幅調整降低所述預置聲波信號和所述實時反相聲波信號中至少之一。

可選的，還包括：

效果采集模塊，用于采集所述噪聲減少模塊播放所述預置聲波信號和/ 或所述實時反相聲波信號后的效果聲波信號；

第二聲波調節模塊，連接至所述效果采集模塊，用于根據所述實時噪聲、所述實時反相聲波信號和所述效果聲波信號中至少之一，調整所述實時反相聲波信號，以降低或消除所述效果聲波信號。

可選的，所述噪聲采集子模塊包括安裝于所述自動清潔設備上、噪聲采集方向朝向所述自動清潔設備的預設噪聲源的麥克風。

可選的，還包括：

噪聲預處理模塊，用于獲取所述噪聲采集子模塊輸出的所述實時噪聲，對所述實時噪聲進行預處理后，輸出至所述噪聲處理子模塊進行反向處理得到所述實時反相聲波信號。

可選的，所述噪聲預處理模塊包括：

過濾元件，用于對所述實時噪聲中預設高頻噪聲進行濾除。

根據本公開實施例的第二方面，提供一種自動清潔設備，包括：如上述實施例中任一所述的用于自動清潔設備的主動降噪裝置。

本公開的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

由上述實施例可知，本公開通過獲取并播放自動清潔設備產生噪聲的反相聲波信號，使得該反相聲波信號與噪聲信號可以相互中和抵消，從而至少可以消除部分噪聲信號，有助于降低自動清潔設備在清潔過程中產生的噪聲，減少對用戶的影響。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。

圖1-4是根據一示例性實施例示出的一種機器人的結構示意圖。

圖5是根據一示例性實施例示出的一種用于自動清潔設備的主動降噪裝 置的結構示意圖。

圖6是根據一示例性實施例示出的一種主動降噪的示意圖。

圖7是根據一示例性實施例示出的另一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置的結構示意圖。

圖8是根據一示例性實施例示出的另一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置的結構示意圖。

圖9是根據一示例性實施例示出的另一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置的結構示意圖。

圖10是根據一示例性實施例示出的另一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置的結構示意圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

圖1-4是根據一示例性實施例示出的一種機器人的結構示意圖，如圖1-4所示，機器人100可以為掃地機器人、拖地機器人等自動清潔設備，該機器人100可以包含機器主體110、感知系統120、控制系統130、驅動系統140、清潔系統150、能源系統160和人機交互系統170。其中：

機器主體110包括前向部分111和后向部分112，具有近似圓形形狀(前后都為圓形)，也可具有其他形狀，包括但不限于前方后圓的近似D形形狀。

感知系統120包括位于機器主體110上方的位置確定裝置121、位于機器主體110的前向部分111的緩沖器122、懸崖傳感器123和超聲傳感器(圖中未示出)、紅外傳感器(圖中未示出)、磁力計(圖中未示出)、加速度計(圖中未示出)、陀螺儀(圖中未示出)、里程計(圖中未示出)等傳感 裝置，向控制系統130提供機器的各種位置信息和運動狀態信息。位置確定裝置121包括但不限于攝像頭、激光測距裝置(LDS)。

機器主體110的前向部分111可承載緩沖器122，在清潔過程中驅動輪模塊141推進機器人在地面行走時，緩沖器122經由傳感器系統，例如紅外傳感器，檢測機器人100的行駛路徑中的一或多個事件(或對象)，機器人可通過由緩沖器122檢測到的事件(或對象)，例如障礙物、墻壁，而控制驅動輪模塊141使機器人來對所述事件(或對象)做出響應，例如遠離障礙物。

控制系統130設置在機器主體110內的電路主板上，包括與非暫時性存儲器，例如硬盤、快閃存儲器、隨機存取存儲器，通信的計算處理器，例如中央處理單元、應用處理器，應用處理器根據激光測距裝置反饋的障礙物信息利用定位算法，例如SLAM，繪制機器人所在環境中的即時地圖。并且結合緩沖器122、懸崖傳感器123和超聲傳感器、紅外傳感器、磁力計、加速度計、陀螺儀、里程計等傳感裝置反饋的距離信息、速度信息綜合判斷掃地機當前處于何種工作狀態，如過門檻，上地毯，位于懸崖處，上方或者下方被卡住，塵盒滿，被拿起等等，還會針對不同情況給出具體的下一步動作策略，使得機器人的工作更加符合主人的要求，有更好的用戶體驗。進一步地，控制系統130能基于SLAM繪制的即使地圖信息規劃最為高效合理的清掃路徑和清掃方式，大大提高機器人的清掃效率。

驅動系統140可基于具有距離和角度信息，例如x、y及θ分量，的驅動命令而操縱機器人100跨越地面行駛。驅動系統140包含驅動輪模塊141，驅動輪模塊141可以同時控制左輪和右輪，為了更為精確地控制機器的運動，優選驅動輪模塊141分別包括左驅動輪模塊和右驅動輪模塊。左、右驅動輪模塊沿著由主體110界定的橫向軸對置。為了機器人能夠在地面上更為穩定地運動或者更強的運動能力，機器人可以包括一個或者多個從動輪142，從動輪包括但不限于萬向輪。驅動輪模塊包括行走輪和驅動馬達以及控制驅動馬達的控制電路，驅動輪模塊還可以連接測量驅動電流的電路和里程計。驅 動輪模塊141可以可拆卸地連接到主體110上，方便拆裝和維修。驅動輪可具有偏置下落式懸掛系統，以可移動方式緊固，例如以可旋轉方式附接，到機器人主體110，且接收向下及遠離機器人主體110偏置的彈簧偏置。彈簧偏置允許驅動輪以一定的著地力維持與地面的接觸及牽引，同時機器人100的清潔元件也以一定的壓力接觸地面10。

清潔系統150可為干式清潔系統和/或濕式清潔系統。作為干式清潔系統，主要的清潔功能源于滾刷結構、塵盒結構、風機結構、出風口以及四者之間的連接部件所構成的清掃系統151。與地面具有一定干涉的滾刷結構將地面上的垃圾掃起并卷帶到滾刷結構與塵盒結構之間的吸塵口前方，然后被風機結構產生并經過塵盒結構的有吸力的氣體吸入塵盒結構。掃地機的除塵能力可用垃圾的清掃效率DPU(Dust pick up efficiency)進行表征，清掃效率DPU受滾刷結構和材料影響，受吸塵口、塵盒結構、風機結構、出風口以及四者之間的連接部件所構成的風道的風力利用率影響，受風機的類型和功率影響，是個負責的系統設計問題。相比于普通的插電吸塵器，除塵能力的提高對于能源有限的清潔機器人來說意義更大。因為除塵能力的提高直接有效降低了對于能源要求，也就是說原來充一次電可以清掃80平米地面的機器，可以進化為充一次電清掃100平米甚至更多。并且減少充電次數的電池的使用壽命也會大大增加，使得用戶更換電池的頻率也會增加。更為直觀和重要的是，除塵能力的提高是最為明顯和重要的用戶體驗，用戶會直接得出掃得是否干凈/擦得是否干凈的結論。干式清潔系統還可包含具有旋轉軸的邊刷152，旋轉軸相對于地面成一定角度，以用于將碎屑移動到清潔系統150的滾刷區域中。

能源系統160包括充電電池，例如鎳氫電池和鋰電池。充電電池可以連接有充電控制電路、電池組充電溫度檢測電路和電池欠壓監測電路，充電控制電路、電池組充電溫度檢測電路、電池欠壓監測電路再與單片機控制電路相連。主機通過設置在機身側方或者下方的充電電極與充電樁連接進行充電。如果裸露的充電電極上沾附有灰塵，會在充電過程中由于電荷的累積效應， 導致電極周邊的塑料機體融化變形，甚至導致電極本身發生變形，無法繼續正常充電。

人機交互系統170包括主機面板上的按鍵，按鍵供用戶進行功能選擇；還可以包括顯示屏和/或指示燈和/或喇叭，顯示屏、指示燈和喇叭向用戶展示當前機器所處狀態或者功能選擇項；還可以包括手機客戶端程序。對于路徑導航型清潔設備，在手機客戶端可以向用戶展示設備所在環境的地圖，以及機器所處位置，可以向用戶提供更為豐富和人性化的功能項。

然而，無論是驅動系統140驅動機器人100進行行走的過程中，或是清潔系統150控制機器人100執行清潔操作的過程中等，均可能產生一定程度的噪聲；尤其是用戶處于休息、學習等噪聲敏感的場景時，很容易形成對用戶的噪聲干擾。

因此，本申請通過對諸如上述機器人100等自動清潔設備進行改進，可以解決相關技術中存在的噪聲問題。

圖5是根據一示例性實施例示出的一種用于自動清潔設備的主動降噪裝置的結構示意圖，如圖5所示，該主動降噪裝置可以包括：

信號獲取模塊51，用于獲取自動清潔設備在工作狀態下產生的噪聲對應的反相聲波信號；

噪聲減少模塊52，連接至信號獲取模塊51，用于播放從信號獲取模塊51處得到的反相聲波信號，以至少部分抵消自動清潔設備產生的噪聲。

在本實施例中，通過獲取并播放噪聲對應的反相聲波信號，如圖6所示，反相聲波信號可以與噪聲信號進行疊加，使得最終得到的效果為兩者相互抵消，從而至少部分抵消自動清潔設備產生的噪聲，那么尤其是在用戶處于休息、學習等噪聲敏感的場景時，可以避免對用戶造成不良影響，有助于提升用戶的應用體驗。

在本實施例中，信號獲取模塊51、噪聲減少模塊52以及下述的各個功能模塊，可以根據實際情況選擇是否開啟；比如，可以在自動清潔設備上添加“靜音模式”，從而僅當該靜音模式被啟動后，才通過開啟信號獲取模塊 51、噪聲減少模塊52等相關功能模塊，以實現自動清潔設備的主動降噪功能。

在本公開的技術方案中，信號獲取模塊51可以通過多種方式獲得反相聲波信號，下面進行舉例說明。

1)預先存儲

作為一示例性實施例，如圖7所示，信號獲取模塊51可以包括：聲音存儲子模塊511，預存儲有對自動清潔設備在工作狀態下產生的預采樣噪聲進行反相處理得到的預置聲波信號；其中，噪聲減少模塊52連接至聲音存儲子模塊511，以將預置聲波信號作為反相聲波信號進行播放。

在本實施例中，可以通過預先對自動清潔設備在工作狀態下的噪聲進行收集，并通過實驗、測試等方式，確定并生成相應的反相聲波信號，然后將該反相聲波信號預存儲于該聲音存儲子模塊511中，比如該聲音存儲子模塊511可以為自動清潔設備中的任意存儲設備。例如，根據申請人的反復實驗分析發現，自動清潔設備的噪聲主要來源可以包括：

A、主刷齒輪箱。當自動清潔設備需要通過電機帶動齒輪轉動，并進而驅動主刷轉動時，電機會產生高速旋轉，那么由于電機的轉子較大，導致電機自身會產生很大噪聲；同時，齒輪箱中齒輪的摩擦也會導致很大噪聲。

B、風機。自動清潔設備中的風機會產生空氣的流通，空氣沿自動清潔設備內的風路流通時存在抖動而產生很大噪聲；同時，風機的馬達在高速旋轉時，也會產生很大噪聲。

C、主刷。自動清潔設備的主刷在旋轉時存在動平衡問題，當動平衡狀況不佳時會造成較大噪聲；同時，主刷打擊地面時也會產生很大噪聲。

那么，通過由噪聲減少模塊52從該聲音存儲子模塊511中讀取并播放預存儲的反相聲波信號(即預置聲波信號)，即可實現對噪聲信號的中和抵消作用，尤其是對于自動清潔設備產生的中低頻段的噪聲具有較好的抵消效果。

2)實時生成

作為另一示例性實施例，如圖8所示，信號獲取模塊51可以包括：噪聲采集子模塊512，用于采集自動清潔設備在工作狀態下產生的實時噪聲；噪 聲處理子模塊513，連接至噪聲采集子模塊512，用于獲取噪聲采集子模塊512輸出的實時噪聲，對實時噪聲進行反相處理得到相應的實時反相聲波信號；其中，噪聲減少模塊52連接至噪聲處理子模塊513，以將實時反相聲波信號作為反相聲波信號進行播放。

在本實施例中，由于自動清潔設備在工作狀態下，可能行走至各種不同的清潔環境中，那么諸如房間的大小、障礙物的多少、清潔對象的類型(如紙片等輕質物體，或者硬質顆粒等)等，均可能使得自動清潔設備產生的噪聲存在差異，因而通過采集實時噪聲，使得噪聲減少模塊52最終播放的反相聲波信號也同樣具備實時性，從而不僅可以更好地抵消實時噪聲，尤其是針對場景導致的高頻段噪聲具有較好的抵消效果，還可以減少反相聲波信號中無法與實時噪聲相互抵消的聲波，從而降低反相聲波信號可能造成的噪聲影響。

3)預先存儲與實時生成相結合

作為另一示例性實施例，如圖9所示，通過結合上述圖7和圖8所示的實施例，信號獲取模塊51可以包括：

聲音存儲子模塊511，預存儲有對自動清潔設備在工作狀態下產生的預采樣噪聲進行反相處理得到的預置聲波信號；

噪聲采集子模塊512，用于采集自動清潔設備在工作狀態下產生的實時噪聲；

噪聲處理子模塊513，連接至噪聲采集子模塊512，用于獲取噪聲采集子模塊512輸出的實時噪聲，對實時噪聲進行反相處理得到相應的實時反相聲波信號；

其中，噪聲減少模塊52分別連接至聲音存儲子模塊511和噪聲處理子模塊513，以將預置聲波信號和實時反相聲波信號作為反相聲波信號進行疊加播放。

在本實施例中，通過結合聲音存儲子模塊511、噪聲采集子模塊512和噪聲處理子模塊513，可以結合預置聲波信號與實時反相聲波信號的優勢， 分別對自動清潔設備產生的中低頻段噪聲和場景差異而帶來的高頻段噪聲進行中和抵消，能夠更為有效地降低自動清潔設備在工作狀態下產生的噪聲，從而避免對用戶的休息、學習等造成影響。

在上述的實施例二和實施例三中，噪聲采集子模塊512可以為安裝于自動清潔設備上、噪聲采集方向朝向自動清潔設備的預設噪聲源的麥克風，從而可以對自動清潔設備的噪聲進行實時采集；當然，本領域技術人員可以根據實際需求選用其他形式的噪聲采集子模塊512，以及對麥克風采取其他按照形式，本公開并不對此進行限制。

進一步地，本公開還可以在上述實施例的基礎上，實現處理步驟的優化，下面以圖9所示的實施例為例，結合圖10進行說明：

1)聲波預處理

在一實施例中，在本公開的技術方案中，如圖10所示，用于自動清潔設備的主動降噪裝置還可以包括：噪聲預處理模塊53，用于獲取噪聲采集子模塊512輸出的實時噪聲，對實時噪聲進行預處理后，輸出至噪聲處理子模塊513進行反向處理得到實時反相聲波信號。舉例而言，噪聲預處理模塊53可以包括：過濾元件，用于對實時噪聲中預設高頻噪聲進行濾除，即低通過濾元件。

在本實施例中，噪聲預處理模塊53濾除的高頻噪聲區別于實時噪聲中包含的由自動清潔設備產生的噪聲，屬于可能對實時噪聲造成干擾的“噪聲”，通過對高頻噪聲的濾除，可以避免噪聲處理子模塊513生成的反相聲波信號被影響和干擾，防止反相聲波信號由此造成額外的噪聲影響。

2)聲波播放調節

在一實施例中，在本公開的技術方案中，如圖10所示，用于自動清潔設備的主動降噪裝置還可以包括：第一聲波調節模塊54，連接至信號獲取模塊51，用于按照預設振幅調整降低預置聲波信號和實時反相聲波信號中至少之一。

在本實施例中，由于噪聲減少模塊52播放的反相聲波信號可能無法完全 與自動清潔設備實際產生的噪聲形成反相關系，因而通過適當降低反相聲波信號的振幅(比如降低預置聲波信號和實時反相聲波信號中至少之一)，雖然在一定程度上降低了對噪聲的抵消作用，但能夠有效避免反相聲波信號與噪聲未準確抵消的部分造成新的噪聲干擾，有助于獲得更佳的綜合降噪效果。

3)聲波實時調節

在一實施例中，在本公開的技術方案中，如圖10所示，用于自動清潔設備的主動降噪裝置還可以包括：效果采集模塊55，用于采集噪聲減少模塊52播放預置聲波信號和/或實時反相聲波信號后的效果聲波信號；第二聲波調節模塊56，連接至效果采集模塊55，用于根據實時噪聲、實時反相聲波信號和效果聲波信號中至少之一，調整實時反相聲波信號，以降低或消除效果聲波信號。

在本實施例中，效果采集模塊55可以為安裝于自動清潔設備上、噪聲采集方向朝向自動清潔設備的外部的麥克風，從而對主動降噪的效果進行采集(即采集到效果聲波信號)；然后，通過對實時反相聲波信號的實時調整，使得調整后的實時反相聲波信號和預置聲波信號被噪聲減少模塊52播放時，可以對先前沒有抵消的部分進行中和抵消，相當于對實時反相聲波信號的實時反饋和迭代處理；尤其是，當自動清潔設備處于不同場景時，比如從一個房間進入另一個房間時，通過對效果聲波信號的采集和對實時反相聲波信號的調整，可以使得自動清潔設備在每個場景下均能夠實現更佳的降噪效果。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的公開后，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本公開并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本公開的范圍僅由所附的權利要求來限制。