CN103197674A - 一种自动行走机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动行走机器人，包括：结构部，包括：基座，安装有用于行走的滚轮；支杆；第一活动轴；第一活动臂，其一端连接于所述第一活动轴；第二活动轴；第二活动臂；第三活动轴；和夹持手；以及，控制部，包括：霍尔传感器阵列，设置在所述基座上，包括：具有沿直线分布的至少3个霍尔传感器的第一传感器行，和具有沿直线分布的至少2个霍尔传感器的第二传感器行；所述第一传感器行和第二传感器行相垂直；放大器单元，用于分别放大所述霍尔传感器阵列中霍尔传感器输出的信号；模数转换单元，用于将所述放大器单元输出的模拟量转换为数字信号；处理单元，用于对所述模数转换单元输出的信号进行处理，并控制所述结构部的动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动行走机器人。
背景技术
在图书馆中整理图书需要大量的人力。如何减少人力使用，目前大量采用了机器人。在图书馆中，机器人遵循一定路线行走，例如书架组成的路线。如何让机器人按照设定路线自动行走，磁轨迹是一种成本较低的解决途径。对此，较多采用霍尔传感器。
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。而且，型霍尔传感器的具有输出电压与外加磁场强度呈线性关系的特性，因此在一定的方向上，当在一定方向上不同的两点放置两个霍尔传感器，可根据传感器的输出电压而得到两个传感器分别与磁性物质的位移之比。
但是，霍尔传感器在判定方向的时候，例如多个磁条叠加的时候，无法进一步判定具体的方向。所以在较为复杂的路线的应用中，例如磁轨迹组成的十字路口，无法判定出具体的方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够沿着较为复杂的磁轨迹行驶的自动行走机器人。
本发明提供一种自动行走机器人，包括：
结构部，包括：
基座，安装有用于行走的滚轮；
支杆，以其轴向转轴为轴转动，该轴向转轴垂直固定于所述基座上；
第一活动轴，固定于所述支杆上端，其轴向与所述支杆垂直；
第一活动臂，其一端连接于所述第一活动轴，能以该第一活动轴为轴在与所述第一活动轴垂直的平面转动；
第二活动轴，固定于所述第一活动臂的另一端，其轴向与所述第一活动臂垂直；
第二活动臂，其一端连接于所述第二活动轴，能以该第二活动轴为轴在与所述第二活动轴垂直的平面转动；
第三活动轴，固定于所述第二活动臂的另一端，其轴向与所述第二活动臂垂直；和
夹持手，用于夹持外物，其一端连接于所述第三活动轴，能以该第三活动轴为轴在与所述第三活动轴垂直的平面转动；
以及，控制部，包括：
霍尔传感器阵列，设置在所述基座上，包括：具有沿直线分布的至少3个霍尔传感器的第一传感器行，和具有沿直线分布的至少2个霍尔传感器的第二传感器行；所述第一传感器行和第二传感器行相垂直；
放大器单元，用于分别放大所述霍尔传感器阵列中霍尔传感器输出的信号；
模数转换单元，用于将所述放大器单元输出的模拟量转换为数字信号；
处理单元，用于对所述模数转换单元输出的信号进行处理，并控制所述结构部的动作。
与现有技术相比，上述技术方案的优点在于：
不仅，机械部能够很好的适应书架等多层架，对不同高度的物品灵活的进行取或者放。具体来说第一活动臂和第二活动臂相互配合，能够以较为简单的运动，实现不同高度的灵活取或放。
而且在此基础上，霍尔传感器阵列能够很好的实现诸如十字交叉的磁轨迹的方向判定，具体后继结合附图说明，进而能够实现沿着较为复杂的磁轨迹行驶的自动行走。
优选的，所述控制部还包括：
射频识别读取单元，与所述处理单元相连接，用于读取外部的射频识别标签。
采用上述技术手段，进一步能够较好的实现对具体位置的判定。
优选的，所述第一活动轴、第二活动轴和第三活动轴分别采用由所述处理单元的步进电机驱动转动。
附图说明
图1是本发明自动行走机器人一种实施例中结构部的结构示意图；
图2是本发明自动行走机器人一种实施例中控制部的结构示意图；
图3是本发明自动行走机器人一种实施例中霍尔传感器阵列的结构示意图；
图4是霍尔传感器工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例做进一步的说明。
如图1和图2所示，一种自动行走机器人，包括：
结构部，包括：
基座，安装有用于行走的滚轮；
支杆，以其轴向转轴为轴转动，该轴向转轴垂直固定于所述基座上；
第一活动轴，固定于所述支杆上端，其轴向与所述支杆垂直；
第一活动臂，其一端连接于所述第一活动轴，能以该第一活动轴为轴在与所述第一活动轴垂直的平面转动；
第二活动轴，固定于所述第一活动臂的另一端，其轴向与所述第一活动臂垂直；
第二活动臂，其一端连接于所述第二活动轴，能以该第二活动轴为轴在与所述第二活动轴垂直的平面转动；
第三活动轴，固定于所述第二活动臂的另一端，其轴向与所述第二活动臂垂直；和
夹持手，用于夹持外物，其一端连接于所述第三活动轴，能以该第三活动轴为轴在与所述第三活动轴垂直的平面转动；
以及，控制部，包括：
霍尔传感器阵列，设置在所述基座上，包括：具有沿直线分布的至少3个霍尔传感器的第一传感器行，和具有沿直线分布的至少2个霍尔传感器的第二传感器行；所述第一传感器行和第二传感器行相垂直；
放大器单元，用于分别放大所述霍尔传感器阵列中霍尔传感器输出的信号；
模数转换单元，用于将所述放大器单元输出的模拟量转换为数字信号；
处理单元，用于对所述模数转换单元输出的信号进行处理，并控制所述结构部的动作。
其中，所述控制部还包括：
射频识别读取单元，与所述处理单元相连接，用于读取外部的射频识别标签。
所述第一活动轴、第二活动轴和第三活动轴分别采用由所述处理单元的步进电机驱动转动。
如图3所示，磁条1和磁条2为相互垂直的两个磁条，
霍尔传感器阵列包括两条相互垂直分布的第一线性行霍尔传感器和第二线性行霍尔传感器。其中，第一线性行霍尔传感器包括在一条直线上分布的8个霍尔传感器，而第二线性行霍尔传感器包括在一条直线上分布的2个霍尔传感器。
由于霍尔传感器所检测信号的强度与磁场分布有线性的关系，多个霍尔传感器之间分布于一条直线的时候，更加便于对信号进行处理。
结合图4说一下，只有一条线性分布的多个霍尔传感器是如何工作的。
如图4所示，在霍尔传感器上会因与磁条的位置不同而存在霍尔电压的差异，因强磁所需的成本较高，所以在实施例中采用磁性较弱，成本低的磁条，因此霍尔传感器检测得到的电压变化是非常微弱的，必须经运算放大器进行放大处理，放大后的信号经AD转换口传输给单片机处理。其工作原理可以参见图2所示。这样，是基于以上原理，以实现磁条导航方式的自动引导机器人沿着地面铺设的磁条行驶为基本目的，虽然稳定输出的数据存在某些位置范围内灵敏度低的缺陷，但却足以满足完成循迹的目的。
循迹过程中，利用以上的原理可以实现弧线、直线等的循迹，但由于霍尔传感器在检测方向上有一定的缺陷，在经过如图3所示由磁条1和磁条2组成的十字交叉路口时中间时候，单一直线上分布的霍尔传感器无法稳定检测到磁条2，因此需要在左右两侧分别增加与原先传感器方向夹角为90度的两个霍尔传感器。
而经过实验检验，增加左右两侧增加两个霍尔传感器后可以准确的检测出轨迹和十字交叉路口，霍尔传感器的方向性缺陷对于一般循迹不但不会影响循迹，还可以减少一些不必要的干扰。在经过十字交叉路口选择路径时可通过事先将信息输入到单片机或射频识别等选择路径以实现全自动的自主导航。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种自动行走机器人，其特征在于，包括：
结构部，包括：
基座，安装有用于行走的滚轮；
支杆，以其轴向转轴为轴转动，该轴向转轴垂直固定于所述基座上；
第一活动轴，固定于所述支杆上端，其轴向与所述支杆垂直；
第一活动臂，其一端连接于所述第一活动轴，能以该第一活动轴为轴在与所述第一活动轴垂直的平面转动；
第二活动轴，固定于所述第一活动臂的另一端，其轴向与所述第一活动臂垂直；
第二活动臂，其一端连接于所述第二活动轴，能以该第二活动轴为轴在与所述第二活动轴垂直的平面转动；
第三活动轴，固定于所述第二活动臂的另一端，其轴向与所述第二活动臂垂直；和
夹持手，用于夹持外物，其一端连接于所述第三活动轴，能以该第三活动轴为轴在与所述第三活动轴垂直的平面转动；
以及，控制部，包括：
霍尔传感器阵列，设置在所述基座上，包括：具有沿直线分布的至少3个霍尔传感器的第一传感器行，和具有沿直线分布的至少2个霍尔传感器的第二传感器行；所述第一传感器行和第二传感器行相垂直；
放大器单元，用于分别放大所述霍尔传感器阵列中霍尔传感器输出的信号；
模数转换单元，用于将所述放大器单元输出的模拟量转换为数字信号；
处理单元，用于对所述模数转换单元输出的信号进行处理，并控制所述结构部的动作。
2.如权利要求1所述的自动行走机器人，其特征在于，所述控制部还包括：
射频识别读取单元，与所述处理单元相连接，用于读取外部的射频识别标签。
3.如权利要求1或2所述的自动行走机器人，其特征在于，所述第一活动轴、第二活动轴和第三活动轴分别采用由所述处理单元的步进电机驱动转动。
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Application publication date: 20130710 |