CN105988466A - 自动行走设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动行走设备，包括机身、控制模块、驱动轮、从动轮及从动轮转向轴。还包括：磁信号发生器及磁信号监测模块，磁信号发生器设置在从动轮中，磁信号监测模块包括磁信号传感器及传感器连接件。传感器连接件支撑连接传感器使传感器至从动轮的距离恒定，而在从动轮发生转动时，磁信号监测模块采集到的所述磁信号发生器产生的磁信号发生变化，以准确判断从动轮的运动状态，通过控制模块进一步判断自动行走设备是否处于打滑状态。从而可以采取相应动作以脱离打滑状态。该设备不需要通过监测碰撞情况，就可以直接判断是否处于打滑状态，使自动行走设备更加人性化。

Description

自动行走设备

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种可以判断自身是否处于打滑状态的自动行走设备。

背景技术

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的自动工作系统已经开始慢慢的走进人们的生活。其中，全自动吸尘器通常体积小巧，集成有环境传感器、自驱系统、吸尘系统、电池或充电系统，能够无需人工操控，自行在室内巡航，在能量低时自行返回充电站，对接并充电，然后继续巡航吸尘。智能割草机能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。这种自动工作系统一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来。

然而，随着科技的进步与发展，人们对高科技产品的依赖性越来越高，智能机器人存在一些不够完善、不够人性化之处，需要进一步改善。例如，当智能机器人碰撞到障碍物，或者在泥泞、坑洼、楼梯等处产生打滑时，驱动轮无法借力或者智能机器人马力不够，机器基本无法移动，无法继续工作。通常的解决办法是通过在智能设备外围设置双层壳体，最外层壳体与弹性零件连接。当智能设备碰撞时，双层壳体碰撞产生位移，通过霍尔感应识别碰撞发生，使智能设备转向。

目前的解决方案，工艺要求高，需要双层壳体，同时最外层壳体需要通过弹性元件连接其它部件，导致辅助零件多，装配工艺复杂，成本高，同时弹性元件的一致性也不容易控制，该方案还有一个明显缺陷，不能识别机器所有的打滑情况，例如，在泥泞、坑洼处出现的打滑现象，由于未发生碰撞而无法识别，长时间打滑会导致机器将草坪磨破等。

发明内容

基于此，有必要针对上述自动行走设备识别碰撞、打滑的问题，提供一种能够识别碰撞、打滑的自动行走设备。

本发明所述的自动行走设备，包括：机身，所述机身还包括底座；控制模块，控制所述自动行走设备；驱动轮，支撑并驱动所述自动行走设备行走；从动轮，支撑机身并从属于所述驱动轮随机身行走，所述从动轮可在预订角度范围内转动；从动轮转向轴，连接所述从动轮和所述底座，所述从动轮随所述从动轮转向轴旋转进行转向；还包括：

磁信号发生器，所述磁信号发生器设置在所述从动轮内部；

磁信号监测模块，所述磁信号监测模块与所述控制模块连接，用于监测所述磁信号发生器产生的磁信号；所述磁信号监测模块包括磁信号传感器，以及连接所述磁信号传感器与所述机身的传感器连接件；所述磁信号监测模块与所述从动轮距离恒定。

在其中一个实施例中，所述磁信号发生器设置在与所述从动轮中心轴垂直的同一平面内。

在其中一个实施例中，所述磁信号传感器与所述磁信号发生器位于同一平面内。

在其中一个实施例中，所述平面为从动轮轮厚的中间平面。

在其中一个实施例中，所述磁信号发生器为至少两个双极磁铁。

在其中一个实施例中，所述双极磁铁围绕所述圆心等距离均匀设置。

在其中一个实施例中，所述磁信号发生器为多极磁铁。

在其中一个实施例中，所述从动轮转向轴为中空结构，内置所述磁信号传感器。

在其中一个实施例中，所述磁信号传感器为干簧管。

在其中一个实施例中，所述磁信号传感器为霍尔传感器。

在其中一个实施例中，所述磁信号监测模块还包括传输线，所述传输线的两端分别与所述磁信号传感器和所述控制模块连接；所述传输线在所述从动轮随所述从动轮转向轴旋转时相对所述传感器连接件静止。

与现有技术相比，上述自动行走设备，在其从动轮中预先设置磁信号发生器，与从动轮距离恒定的位置设置磁信号监测模块，用于采集磁信号发生器产生的磁信号。由于磁信号监测模块相对从动轮整体的距离恒定，而在从动轮发生转动时，磁信号监测模块采集到的所述磁信号发生器产生的磁信号发生变化，以准确判断从动轮的运动状态，通过控制模块进一步判断自动行走设备是否处于打滑状态。从而可以采取相应动作以脱离打滑状态。该设备不需要通过监测碰撞情况，就可以直接判断是否处于打滑状态，使自动行走设备更加人性化。

附图说明

图1为本发明具体实施例的自动行走设备的原理框图；

图2为本发明具体实施例的自动行走设备的后视截面图；

图3为本发明具体实施例的自动行走设备的整体示意图；

图4-1为本发明具体实施例中行走判断装置中磁信号监测模块输出的信号波形图，为2个双极磁铁均匀设置、从动轮匀速转动的图示；

图4-2为图4-1中磁铁数量为3时的图示；

图4-3为图4-1中磁铁数量为4时的图示。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。

本发明的自动行走设备100可以是自动割草机，或者自动吸尘器等，它们自动行走于工作区域的地面或表面上，进行割草和吸尘工作。当然，自动行走设备100不限于自动割草机和自动吸尘器，也可以为其它设备，如喷洒设备、监视设备等等适合无人值守的设备，在本实施例中自动行走设备100为割草机。

如图1所示，自动行走设备100包括：机身110，机身110还包括底座111；控制模块120，控制自动行走设备100；驱动轮150，支撑并驱动自动行走设备100行走；从动轮160，支撑机身110并从属于驱动轮150随机身110行走，从动轮160可在预订角度范围内转动；从动轮转向轴170，连接从动轮160和底座111，从动轮160随从动轮转向轴170旋转进行转向；还包括：

磁信号发生器130，磁信号发生器130设置在从动轮160内部。

在该实施例中，磁信号发生器130在制造从动轮160时，直接设置在其内部，可以确保磁信号发生器130不受从动轮160工作环境的影响，从而影响产生磁信号的效果，例如从动轮160要在潮湿、泥泞等恶劣的环境中工作，磁信号发生器130若设置在从动轮160的表面上，便很可能因恶劣的环境条件，导致其消磁、脱落等，从而影响监测的准确度。确保磁信号发生器130在不同的半径上产生磁信号，是为了在从动轮160转动时，磁信号监测模块140可以间歇地采集到磁信号，以便更准确的判断从动轮160的运动状态。另外，在该实施例中，磁信号发生器130可同时产生多个磁信号，也可仅产生一个磁信号。

磁信号监测模块140，磁信号监测模块140与控制模块120连接，用于监测磁信号发生器130产生的磁信号；磁信号监测模块140包括磁信号传感器141以及连接磁信号传感器141与机身110的传感器连接件142；磁信号监测模块140与从动轮160距离恒定。

在该实施例中，传感器连接件142用于支撑磁信号传感器141，并与机身110固定连接。确保无论在从动轮160随着从动轮转向轴170产生何种运动(包括：在预定角度范围内转向及前进时沿中心轴161的转动)，传感器连接件142均相对自动行走设备机身110静止。由于从动轮160也固定在机身110上，其内部设置的磁信号发生器130也相对机身110静止。故无论从动轮160产生何种转动，传感器连接件142支撑的磁信号传感器141与从动轮160的距离恒定。当设置在从动轮160中的磁信号发生器130随从动轮160转动时，磁信号传感器141间歇地采集到磁信号发生器130产生的磁信号，并对应输出高/低间歇交变信号。

在该实施例中，磁信号监测模块140与控制模块120连接，控制模块120还包括预设模块121、比较模块122、判定模块123。分别用于预设自动行走设备100打滑的阈值；将磁信号监测模块140的输出，与预设模块121预设的阈值进行比较；根据比较模块122的比较结果及驱动轮150的转速，判定自动行走设备100行走时是否出现打滑。在自动行走设备100出现打滑状态时的反应动作包括：首先，控制模块120控制驱动轮150反向转动，带动自动行走设备100反向行走一定距离；然后，控制模块120控制驱动轮150转向，带动自动行走设备100转向一定角度后继续行走。控制模块120控制自动行走设备100向外界发出报警信号。控制模块120控制驱动轮150停止转动。

如图2所示，在其中一个实施例中，磁信号发生器130设置在与从动轮中心轴161垂直的同一平面内。

在该实施例中，设置在从动轮160中的磁信号发生器130可同时产生多个磁信号，此时，为确保磁信号监测模块140准确监测从动轮160的转动情况，要求磁信号发生器130在垂直于从动轮中心轴161的同一个平面内产生磁信号，而且为避免多个磁信号传输至磁信号传感器141的路径有重叠，以前述平面与从动轮中心轴161的交点为圆心，还要求磁信号发生器130在不同的半径上产生磁信号。

如图2所示，在其中一个实施例中，磁信号传感器141与磁信号发生器130位于同一平面内。

在该实施例中，将磁信号传感器141设置为与磁信号发生器130位于同一平面内，无论从动轮160进行直线行走，还是在预设的一定角度范围内转向，均可确保磁信号发生器130与磁信号传感器141的距离恒定。同时磁信号传感器141采集磁信号的稳定度和准确度也更高。

如图2所示，在其中一个实施例中，磁信号传感器141与磁信号发生器130位于同一平面内，并且该平面为从动轮160轮厚的中间平面。

在该实施例中，将磁信号传感器141设置为与磁信号发生器130位于从动轮160轮厚的中间平面上，无论从动轮160进行直线行走，还是在预设的一定角度范围内进行转向，均可确保磁信号发生器130与磁信号传感器141的距离恒定。同时磁信号传感器141采集磁信号的稳定度和准确度也更高。磁信号发生器130与磁信号传感器141位于从动轮160轮厚的中间平面上，便于制造，工艺比较简单，效果最佳。

如图2、3所示，在其中一个实施例中，磁信号发生器130为至少两个双极磁铁131，优选的大于四个。

在该实施例中，磁信号发生器130为普通的双极性磁铁131，个数至少为两个。双极磁铁131的个数越多，判断自动行走设备100是否打滑的准确度越高，但是成本也越大，用户可根据需要设置磁铁131的个数，优选为四个。在产品成本允许的情况下，双极磁铁131的个数大于四个时，判断自动行走设备100的打滑状态的效果较佳。结合图2所示，作为本领域内的普通技术人员应当能够认识到，双极磁铁131的磁极在从动轮160中的摆放位置应当一致，以确保在双极磁铁131随从动轮160旋转至磁信号传感器141正下方时，磁信号传感器141采集到的磁信号最强，此时的监测效果也最佳。此处并不要求所有双极磁铁131的N/S极要完全一致，要求在双极磁铁131随从动轮160旋转至磁信号传感器141正下方时，其中的N或S极其一正对着磁信号传感器141。另外，磁信号发生器130也可以为环形多极磁铁，一个多极磁铁同时产生多个磁信号，以满足本实施例的需要。

如图3所示，在其中一个实施例中，双极磁铁131围绕圆心等距离均匀设置。

在该实施例中，由于从动轮160是圆形的，双极磁铁131均匀排布在圆心周围，也意味着双极磁铁131至从动轮160边缘的距离也相等，即在双极磁铁131随从动轮160旋转至磁信号传感器141正下方时，每个双极磁铁131距离磁信号传感器141的距离相等，这样磁信号传感器141采集的从动轮160中磁信号发生器130的磁信号信息后，所输出的信号比较规整，易于设置对应的阈值，并且与阈值进行比较的结果准确度更高。结合图4-1至图4-3所示，为双极磁铁131均匀设置时，磁信号监测模块140输出的波形图，分别为双极磁铁131的数量为2个、3个、4个的情况，其中T为磁信号传感器141输出高/低交变信号的间歇时间。

如图2所示，在其中一个实施例中，从动轮转向轴170为中空结构，内置磁信号传感器141。由于本发明对磁信号传感器141的位置要求较高，需要磁信号传感器141相对自动行走设备机身110的位置固定，同时还要满足磁信号传感器141能够采集从动轮160中磁信号发生器130产生的磁信号。

如图2所示，在该实施例中，传感器连接件142可做成支架形式，从动轮转向轴170做成中空的，传感器连接件142及磁信号传感器141内置于从动轮转向轴170中，以同时满足上述要求。将传感器连接件142固定在自动行走设备的机身110上，并同时套设在从动轮转向轴170内，在从动轮160随着从动轮转向轴170旋转时，传感器连接件142相对机身110静止。底座111作为机身110的一部分，支撑着自动行走设备100的整个框架，其稳定度较高，将传感器连接件142固定在底座111上也是一个很好的选择。

如图2、3所示，在其中一个实施例中，磁信号传感器141为干簧管。在该实施例中，干簧管作为磁信号传感器141，在磁铁131随从动轮160转动时，便可间歇采集到磁信号，从而输出与从动轮160速度相关的通/断交变的开关信号。干簧管成本低，原理和结构均较简单，是本实施例不错的选择。另外，磁信号传感器141也可以为霍尔传感器，霍尔传感器通过磁电效应，在磁铁131随从动轮160转动时，便可间歇采集到磁信号，从而输出与从动轮160速度相关的高/低交变的电信号。霍尔传感器直接输出电信号，同时其输出随磁场强度大小变化的电信号，其精确度高，能够为后级电路的各种处理提供完整、全面的信息。当然，磁信号传感器141并不局限于上述两种类型的传感器，只要满足本发明的需要均可以适用于本发明。

如图2所示，在其中一个实施例中，磁信号监测模块140还包括传输线143，传输线143的两端分别与磁信号传感器141和控制模块120连接；传输线143在从动轮160随从动轮转向轴170旋转时相对传感器连接件142静止。

在该实施例中，传输线143一端连接磁信号传感器141，另一端连接控制模块120，将磁信号传感器141采集从动轮160中磁信号发生器130的信息传输至控制模块120。由于传输线143在从动轮160随着从动轮转向轴170旋转时相对传感器连接件142静止，当从动轮160随从动轮转向轴170转动时，传输线143相对机身110不发生旋转，以避免传输线143产生缠绕，直至扭断。

与现有技术相比，上述自动行走设备100，在其从动轮160中预先设置磁信号发生器130，与从动轮160距离恒定的位置设置磁信号监测模块140，用于采集磁信号发生器130产生的磁信号。由于磁信号监测模块140相对从动轮160整体的距离恒定，而在从动轮160发生转动时，磁信号监测模块140采集到的磁信号发生器130产生的磁信号发生变化，以准确判断从动轮160的运动状态，通过控制模块120进一步判断自动行走设备100是否处于打滑状态。从而可以采取相应动作以脱离打滑状态。该设备不需要通过监测碰撞情况，就可以直接判断是否处于打滑状态，使自动行走设备100更加人性化。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动行走设备，包括：机身，所述机身还包括底座；控制模块，控制所述自动行走设备；驱动轮，支撑并驱动所述自动行走设备行走；从动轮，支撑机身并从属于所述驱动轮随机身行走，所述从动轮可在预订角度范围内转动；从动轮转向轴，连接所述从动轮和所述底座，所述从动轮随所述从动轮转向轴旋转进行转向；其特征在于，还包括：

磁信号发生器，所述磁信号发生器设置在所述从动轮内部；

磁信号监测模块，所述磁信号监测模块与所述控制模块连接，用于监测所述磁信号发生器产生的磁信号；所述磁信号监测模块包括磁信号传感器，以及连接所述磁信号传感器与所述机身的传感器连接件；所述磁信号监测模块与所述从动轮距离恒定。

2.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于，所述磁信号发生器设置在与所述从动轮中心轴垂直的同一平面内。

3.根据权利要求2所述的自动行走设备，其特征在于，所述磁信号传感器与所述磁信号发生器位于同一平面内。

4.根据权利要求3所述的自动行走设备，其特征在于，所述平面为从动轮轮厚的中间平面。

5.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于，所述磁信号发生器为至少两个双极磁铁。

6.根据权利要求5所述的自动行走设备，其特征在于，所述双极磁铁围绕所述圆心等距离均匀设置。

7.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于，所述磁信号发生器为多极磁铁。

8.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于，所述从动轮转向轴为中空结构，内置所述磁信号传感器。

9.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于，所述磁信号传感器为干簧管或霍尔传感器。

10.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于，所述磁信号监测模块还包括传输线，所述传输线的两端分别与所述磁信号传感器和所述控制模块连接；所述传输线在所述从动轮随所述从动轮转向轴旋转时相对所述传感器连接件静止。