[发明专利]基于超声波的障碍物探测装置以及清洁机器人

说明书

本发明公开了一种基于超声波的障碍物探测装置，其包括主控芯片、信号发射单元、信号接收单元、收发切换单元以及收发一体超声波传感器。其中，收发切换单元受控于主控芯片，配置为用于将收发一体超声波传感器连接至信号发射单元或连接至信号接收单元；信号发射单元配置为用于将主控芯片提供的发射驱动信号进行处理后发送至收发一体超声波传感器，信号接收单元配置为用于对收发一体超声波传感器接收到的回波信号进行处理后发送至主控芯片。本发明还公开了包含以上障碍物探测装置的清洁机器人。本发明提供的障碍物探测装置，通过对超声波传感器的驱动电路进行改进，在满足驱动所需的发射强度以及接收灵敏度的要求的同时，能够极大地降低成本。

技术领域

本发明属于清洁设备技术领域，具体涉及一种基于超声波障碍物探测装置，还涉及包含以上障碍物探测装置的清洁机器人。

背景技术

基于收发一体超声波传感器的测距避障技术是目前比较常用的清洁机器人的智能避障方案，在这类方案中，超声波传感器的驱动电路的设计需要综合考虑发射强度、接收灵敏度以及电路的成本等多个问题。图1是现有的一种基于超声波的障碍物探测装置的驱动电路图，其驱动电路中采用中频变压器升压驱动超声波传感器。具体地，如图1所示，主控芯片(图中未示出)输出的发射驱动信号TX通过三极管Q输入到中频变压器的初级侧，经由中频变压器升压后从中频变压器的次级侧输出至收发一体超声波传感器UT，驱动超声波传感器UT发射超声波信号。超声波传感器UT探测到的探测信号RX由中频变压器的次级侧通过电容C耦合连接至主控芯片。

基于如图1所示的收发一体超声波传感器的驱动方案，虽然能够满足超声波传感器的驱动所需的发射强度以及接收灵敏度的要求，但是由于采用中频变压器升压，驱动电路成本相对较高，封装体积相对较大，并且在收发切换时，接收端的信号波动较大，对接收电路要求较高进而导致接收电路更加复杂且成本也更高。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于超声波障碍物探测装置，通过对超声波传感器的驱动电路进行改进，在满足驱动所需的发射强度以及接收灵敏度的要求的同时，能够极大地降低成本。

为了达到以上目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于超声波的障碍物探测装置，其包括主控芯片、信号发射单元、信号接收单元、收发切换单元以及收发一体超声波传感器；

所述收发切换单元受控于所述主控芯片，配置为用于将所述收发一体超声波传感器连接至所述信号发射单元或连接至所述信号接收单元；

所述信号发射单元连接在所述主控芯片和所述收发切换单元之间，配置为用于将所述主控芯片提供的发射驱动信号进行处理后发送至所述收发一体超声波传感器；

所述信号接收单元连接在所述主控芯片和所述收发切换单元之间，配置为用于对所述收发一体超声波传感器接收到的回波信号进行处理后发送至所述主控芯片。

优选的方案中，所述收发切换单元为双刀双掷模拟开关芯片，所述双刀双掷模拟开关芯片包括第一输入端、第二输入端、输出端和控制端；所述信号发射单元连接至所述第一输入端，所述信号接收单元连接至所述第二输入端，所述收发一体超声波传感器连接至所述输出端，所述主控芯片连接至所述控制端；所述双刀双掷模拟开关芯片基于所述控制端接收到的控制信号，选择性地将所述第一输入端和所述第二输入端的其中之一与所述输出端连通。

优选的方案中，所述双刀双掷模拟开关芯片包括：用于形成为所述第一输入端的HSD1+引脚和HSD1-引脚；用于形成为所述第二输入端的HSD2+引脚和HSD2-引脚，并且HSD2-引脚与地连接；用于形成为所述输出端的D+引脚和D-引脚；用于形成为所述控制端的S引脚；以及用于输入使能信号的引脚、用于接地的GND引脚和用于输入工作电源的V+引脚；