一种可感应手势的移动设备技术领域
本发明涉及控制技术领域，尤其涉及一种可感应手势的移动设备。
背景技术
扫地机器人通常比较矮，默默地在地面工作，当人们需要去控制它的时候，
如让它前进、后退、转弯、暂停或者运行到某个地方清扫垃圾时，要么通过按
下机器人上对应的按键或触摸机器人触控面板相应的图标，要么利用遥控设备
对机器人进行控制。前者采用的是机械按键或者电容触摸按键，点击按键后，
MCU会收到对应按键的信号，从而做相应的控制动作；后者采用红外遥控或者
无线遥控，遥控设备与MCU通过特定的红外码或者无线码进行通信，MCU执
行接收、解码工作，当收到正确的指令后便会做出相应的控制动作。
这两类方式在使用过程中都存在一些困难和问题：
第一类方式，需要操控者弯腰或者蹲下操作，手必须要接触到机器人，极
其不方便，而且在机器运行时，手指较难触碰到机器人上面的按键；
第二类方式，需要操控者找到遥控设备才能实现控制，而遥控设备有时候
会忘记放在哪里找不到，另外还要保证遥控设备供电正常才能使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可感应手势的移动设备，实现
通过手势控制该移动设备，从而避免弯腰去触控移动设备或者需要找到遥控器
才能对移动设备进行控制的弊端，特别地，该移动设备为扫地机器人。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明的实施例提供了一种可感应手势
的移动设备，包括：设置在所述移动设备上的多组信号发射装置及与其对应的
信号接收装置，每组所述信号发射装置分别以不同的编码方式发射遇到障碍物
可反射回来的探测信号，与其对应的信号接收装置以相同的编码方式接收该探
测信号反射回来的反射信号；存储装置，存储有与控制指令对应的预设手势路
径及各组信号发射装置和/或信号接收装置在所述移动设备上的相对位置关系；
判断装置，分别与所述存储装置、所述多组信号发射装置及信号接收装置连接，
根据所述多组信号发射装置发射探测信号、信号接收装置接收反射信号的状况
以及各组信号发射装置和/或信号接收装置在所述移动设备上的相对位置关系确
定手势路径，并判断该手势路径与所述存储装置中存储的预设手势路径是否一
致，若一致则执行相应操作。
当所述手势路径与存储装置中存储的预设手势路径一致时，所述移动设备
进入手势控制模式和/或所述移动设备进行相应动作。设置进入手势控制模式的
预设手势，可以增加手势控制模式的安全性及可靠性，避免由于家具等其他遮
挡物使移动设备进行相应手势控制启动时的动作。
当所述移动设备进入手势控制模式时，所述判断装置进一步判断手势路径，
并根据存储的预设手势路径控制所述移动设备进行相应动作。
所述判断装置进一步判断手势路径，并根据存储的预设手势路径控制所述
移动设备进行相应动作包括控制所述移动设备前进、后退、转向。
所述判断装置还可根据所述信号发射装置发射探测信号到所述信号接收装
置接收到反射信号的时间计算障碍物与所述信号发射装置和/或所述信号接收装
置间的距离。通过计算障碍物，即手势与移动设备间的距离，不仅可以识别手
势水平的动作还可以识别手势垂直方向的动作，丰富了手势设置方式。
所述判断装置接收所述信号收发装置在发射探测信号后是否接收到该探测
信号反射信号的信息，并根据所述信号收发装置设置在所述移动设备的相对位
置以及该移动设备在所述信号收发装置发射探测信号与接收反射信号时间段内
的运动方向以及运动距离确定所述手势的路径。计算手势水平路径时，加入移
动设备的位移，从而能够更加准确的计算手势路径。
所述信号发射装置与所述信号接收装置安装在所述移动设备的同一处，其
发射的探测信号垂直于手势的运动方向。
所述信号发射装置及信号接收装置为红外发射接收对管。
所述多组信号发射、接收装置均匀分布在所述移动设备的顶部。
所述移动设备为扫地机器人。
本发明实施例具有如下优点或有益效果：
采用本发明实施例的技术方案，可以使移动设备，特别是扫地机器人识别
人的手势动作，从而可以不需要遥控器或直接碰触移动设备，即可对其进行控
制，较大地提高了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施
例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述
中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付
出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明移动设备一种实施例中的结构框图；
图2是本发明一种实施例中移动设备与手交互的示意图；
图3是本发明另一种实施例中移动设备与手交互的示意图；
图4是本发明一种实施例中通过手势控制扫地机器人的流程图；
图5是本发明实施例中红外发射管的电路原理图；
图6是本发明实施例中红外接收管的电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清
楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是
全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造
性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面参考附图对本发明的实施例进行描述。为方便说明，下文中移动设备
均以扫地机器人为例进行说明，但本申请中的技术方案也可以用于其它类型的
移动设备上，并不仅限于下文中描述的扫地机器人。
参见图1，为本发明移动设备一种实施例中的结构框图。以移动设备为扫地
机器人进行说明，扫地机器人1包括多组信号发射装置11、多组信号接收装置
12、判断装置13、存储装置14。信号发射装置11用于发射可探测障碍物的探
测信号，信号接收装置12用于接收被障碍物反射回来的反射信号。信号发射装
置11及信号接收装置12设置扫地机器人1上，在一种较佳的实施方式中，信
号发射装置11与信号接收装置12集成在一起，为方便说明统称为信号收发装
置。
存储装置14中存储有控制指令对应的预设手势路径以及各组信号发射装置
11及信号接收装置12在扫地机器人10上的相对位置关系。
判断装置13分别与信号发射装置11、信号接收装置12及存储装置14连接。
判断装置13获取信号发射装置11发射探测信号后，信号接收装置12是否接收
到对应反射信号的信息，以及根据该信息及各信号发射装置和/或信号接收装置
在扫地机器人上的相对位置关系确定手势路径，并判断该手势路径与存储装置
14中存储的预设手势路径是否一致，若一致则执行相应操作。例如，当判断装
置13判断手势路径与存储装置中存储的控制扫地机器人暂停的手势一致时，通
过扫地机器人中设置的相应电路模块控制扫地机器人暂停。或者，首先在存储
装置14中设置一进入手势控制模式的预设手势，只有当手势与该预设手势相同
时，扫地机器人才进入手势控制模式，随后才能识别相应的手势控制指令控制
机器人进行相应动作，如控制扫地机器人暂停、前进、后退、转向等。
另外，判断装置13还可以获取从信号发射装置11发射探测信号到信号接
收装置12接收到对应反射信号的时间间隔，从而确定信号发射装置(亦即机器
人)与障碍物(手)之间的距离。因此，扫地机器人1不仅可以识别手势水平
方向的动作还可以识别手势竖直方向的动作。
请参考图2，为本发明一种实施例中扫地机器人与手交互的示意图，在本实
施例中，信号发射装置与信号接收装置集成在一起，统称信号收发装置。扫地
机器人2上设置有多组信号收发装置21、22、23，该多组信号收发装置在机器
人的面盖上均匀分布，它们之间有相对的位置关系，并存储在存储装置内。该
扫地机器人还包括一判断装置，分别与各信号收发装置及存储装置连接。
在扫地机器人行进过程中，信号收发装置不间断地发射探测信号并接收反
射信号，从而感应手势。其中，信号收发装置可以为红外信号发射对管，发射
与接收红外信号；也可以为传感器，如超声波传感器、激光传感器等等，发射
遇到障碍物可被反射回来的探测信号。为了识别各组信号收发装置发射的信号，
每组信号收发装置采用不同的编码接收与发射信号，以免发生信号干扰。
请参考图2，例如，手势方向为向右，当手在虚线所示的位置时信号收发装
置21向上发射的信号能够被手反射回到信号收发装置21，信号收发装置22向
上发射的信号能够被手反射回到信号收发装置22；手移动至实线所示位置时，
信号收发装置21向上发射的信号就不能够被手反射回到信号收发装置21，而信
号收发装置22向上发射的信号能够被手反射回到信号收发装置22，信号收发装
置23向上发射的信号能够被手反射回到信号收发装置23，此时判断装置读取信
号收发装置21、22、23发射信号与接收信号的状况并读取存储装置中存储的信
号收发装置21、22、23在扫地机器人上的相对位置关系，从而判断手的移动方
向及距离。
需要说明的是，在扫地机器人上安装的信号收发装置数量越多，其对手势
感应得越精确。在本实施例中，信号发射与接收装置安装在扫地机器人上的同
一位置或者将其二者集成为一体，从而可以节约空间，但是此种设计中，需要
限制信号收发装置以垂直于手的方向发射信号，因为只有这样反射回来的信号
才能回到原处。例如，进行手势操作控制扫地机器人时，手沿水平方向运动，
那么当信号发射与接收装置安装在一起时，其需要垂直于水平方向安装。
请参考图3，其中所示为另一种实施例中扫地机器人与手交互的示意图，信
号发射装置31、33、35与信号接收装置32、34、36分开安装，为保证信号接
收装置能够接收到信号发射装置发射探测信号的反射信号，需将信号接收装置
32、34、36安装在探测信号的反射路径上。
由于，信号发射装置31、33、35与信号接收装置32、34、36分开安装，
信号发射装置31、33、35发射的探测信号应与手运动方向形成的入射角不为
90°，才能保证反射信号能够反射到与信号发射装置31、33、35分开安装的信
号接收装置32、34、36。需要说明的是，图3中所示的反射信号路线仅为说明
目的，反射路线符合光学原理。
另外，当信号发射装置与信号接收装置分开安装时，可以通过信号发射装
置发射探测信号与机器人面盖，即水平方向的夹角，以及信号发射装置发射探
测信号到信号接收装置接收到该探测信号反射信号的时间计算手与扫地机器人
之间的距离。
另外，在本实施例中，信号发射装置与信号接收装置分开安装，信号发射
装置可以根据手与扫地机器人之间的距离调整发射探测信号的角度，以便安装
在他处的信号接收装置能够接收到该探测信号的反射信号。也可以如图3中所
示，固定设置发射探测信号的角度，但是，此时就需要限定手只能在与扫地机
器人设定的距离内进行操作，否则信号接收装置就可能接收不到反射信号。
在一种较佳的实施方式中，信号接收装置可以接收每个信号发射装置发射
的信号，并能识别是哪个信号发射装置发射的，此种信号接收装置密布在扫地
机器人上，从而可以提高手势读取的准确度。
需要说明的是，在上述两个实施例中，手运动的过程虽然短暂，但是在此
时间段内扫地机器人也有一定的位移(图中未示出)，为了更加精确地计算手势
动作，判断装置在读取信号发射装置和/或信号接收装置相对位置关系的同时还
可以读取此段时间内扫地机器人的运动方向及运动距离从而更加准确地计算手
势运动路径。
下面具体说明采用本发明技术方案实现对扫地机器人控制的具体方法及原
理：
首先，在扫地机器人的存储装置内存储各种手势对应的指令，如，控制扫
地机器人进入手势控制模式，可设置手势为在扫地机器人上方顺时针、逆时针
各运动一周；控制扫地机器人暂停，可设置手势为在机器人上方顺时针绕一周
后朝向扫地机器人运动一段距离，如20～30厘米；控制扫地机器人前进，可设
置手势为在机器人上方顺时针绕一周后向机器人的前进方向滑动；控制扫地机
器人左转向，可设置手势为在机器人上方顺时针绕一周后向机器人的左方滑动；
控制扫地机器人右转向，可设置手势为在机器人上方顺时针绕一周后向机器人
的右方滑动。也可以不设置进入手势控制模式的手势，直接通过各手势进入相
应的控制操作。
在扫地机器人移动过程中需使其暂停，将手放在扫地机器人上方，顺时针
绕一周后朝向扫地机器人相向运动一段距离，判断装置根据信号收发装置发射
探测信号与接收反射信号的状况、发射探测信号到接收到反射信号的时间以及
存储装置中存储的各组信号收发装置在扫地机器人面盖上的相对位置关系，判
断手势运动路径。
需要说明的是，利用发射探测信号到接收到反射信号的时间测量手与扫地
机器人之间的距离仅适用于信号发射装置与信号接收装置安装在扫地机器人同
一处的情形。
请参考图4，其中所示为本发明一种实施例中通过手势控制扫地机器人的流
程图。包括：
S401：定义与各控制扫地机器人的操作指令对应的预设手势，并存储在存
储装置中；
S402：多组信号发射装置自扫地机器人处于通电状态时就开始发射探测信
号，每组信号发射装置以不同的编码方式发射探测信号，以避免发生串扰；
S403：相应的信号接收装置接收探测信号经手反射后的反射信号，以与相
应信号发射装置相同的编码方式解码该反射信号；
S404：判断装置监控每组信号发射、接收装置发射探测信号及接收反射信
号的状况，并根据各组信号发射、接收装置在机器人面盖上的相对位置关系确
定手势路径；
S405：判断装置判断该手势路径是否与预设手势路径一致，如果设置在进
入手势控制模式的预设手势，那么首先判断该手势路径是否与进入手势控制模
式的预设手势一致，如一致，则扫地机器人进入手势控制模式，随后扫地机器
人才能识别对其进行控制操作的手势；如不一致，则跳转至步骤S403，重新获
取手势路径。
判断装置在判断手势路径与预设手势路径是否一致时，首先根据优先级判
断，例如控制机器人进入手势控制模式的手势具有较高的优先级，其他具体操
作，如暂停、前进、后退、转向等具有较低的优先级，那么在进行手势判断时
首先判断该手势是否与具有较高优先级的预设手势一致，如一致则依次与较低
优先级的手势进行对比，如不一致则一直与较高优先级的预设手势进行对比。
S406：如果手势与较高优先级的预设手势一致，则进行较低优先级手势的
遍历对比，与某一预设手势一致时，则执行该预设手势对应的控制操作。
请参考图5，其中所示为本发明一种实施例中扫地机器人通过红外信号进行
探测时的红外发射电路图。其中红外发射管D1与NPN三极管Q1组成红外信
号发射电路，扫地机器人的主控芯片通过“IR_Send”端输入控制信号，控制三
极管Q1的导通和截止，导通时红外发射管D1会发射红外线，截止时红外发射
管D1停止发射红外线，最终实现红外信号的对外发射。需要说明的是，为了提
高用户体验，保证用户可以随时进入手势控制模式，一种较佳的方式是，扫地
机器人启动的同时红外发射管Q1就开始发射红外线信号。
请参考图6，其中所示为本发明一种实施例中扫地机器人通过红外信号进行
探测时的红外接收电路：其中分压电阻R5和红外接收管D5组成红外接收电路，
当有红外信号发过来时，D5的内阻会减小，信号越强内阻越小，然后R5和D5
的分压变化越大，“IR_Receive”把信号传给MCU，由MCU完成红外信号的解
码工作，实现接收功能。
本发明实施例具有如下优点或有益效果：采用本发明实施例中的技术方案，
可以直接通过手势控制扫地机器人的各种操作，极大地提高了用户体验。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上
述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该
技术方案的保护范围之内。