CN106627842A - 一种移动机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动机器人系统，包括移动机器人和磁性组件，磁性组件安装在移动机器人巡逻的斜坡上，磁性组件由可被磁吸的材料制成；移动机器人包括：车身；角度传感器，其安装在车身上；电磁装置，其安装在车身的底盘上，其输出端面向地面设置，用于产生磁场，与磁性组件形成电磁吸附力；以及控制器，其分别与角度传感器和电磁装置信号连接。移动机器人系统可根据角度传感器监测的车身倾斜角度控制电磁装置产生相应大小的磁场，电磁装置与斜坡上的电磁组件产生相应大小的电磁吸附力，使得移动机器人系统可稳定的攀爬不同倾斜度的斜坡，并且在平地上行驶时，电磁装置不输出电磁吸附力，避免了在平地上行走时遇到磁性物质产生吸附力障碍行走。

Description

一种移动机器人系统

技术领域

本发明涉及自动巡逻技术领域，具体涉及一种移动机器人系统。

背景技术

巡检移动机器人无论白天黑夜还是刮风下雨，都可以在无人看管的情况下自动完成巡视的工作，不但可以减轻工作人员的工作量，遇到恶劣天气，还可以降低工作人员的安全风险。但是其应用有一定的局限性，不能爬陡坡。

为了解决这个问题现有技术中在车轮上增加磁吸装置来提升巡检移动机器人的爬坡能力，如公开号为CN104442190A，名称为“一种电力巡检移动机器人用车轮”专利中，采用在轮胎的轮毂上设有一圈磁芯，利用磁吸力使安装了此车轮的移动机器人具备攀爬陡坡的能力，配套的斜坡上安装有相应的磁吸物。但是在轮胎上安装磁芯，由于轮胎的旋转动，磁芯产生的磁力会变化，磁吸力不稳定，并且磁力一直存在，如果在平地上遇到有铁等可被磁吸的物体，反而会增大移动机器人行驶阻力。

发明内容

本申请提供一种具有稳定爬坡能力及巡逻顺畅的移动机器人系统。

一种实施例中提供一种移动机器人系统，包括移动机器人和磁性组件，磁性组件安装在移动机器人巡逻的斜坡上，磁性组件由可被磁吸的材料制成；

移动机器人包括：

车身；

角度传感器，其安装在车身上，用于实时监测车身的倾斜角度，并生成相应的倾斜角度信号；

电磁装置，其安装在车身的底盘上，其输出端面向地面设置，用于产生磁场，与磁性组件形成电磁吸附力；

以及控制器，其分别与角度传感器和电磁装置信号连接，用于获取角度传感器生成的倾斜角度信号，并根据倾斜角度信号控制输入相应大小的电流到电磁装置中，使得电磁装置产生相应大小的磁场。

进一步地，控制器内设有一个阈值，根据倾斜角度信号计算出的倾斜方向和倾斜角度值，若倾斜方向为车身前端向上倾斜或左右倾斜，且倾斜角度值大于阈值，则控制输入电流到电磁装置中。

进一步地，控制器根据倾斜角度信号计算出的倾斜角度值大小与输入电磁装置的电流大小成正比。

进一步地，电磁装置为电磁铁。

进一步地，磁性组件为永磁铁、铁、钴、镍及其合金中的一种。

进一步地，磁性组件呈带状铺设或镶嵌在移动机器人巡逻的斜坡上，并从斜坡的底端一直延伸到顶端。

进一步地，还包括升降装置，升降装置安装在车身的底盘下端，升降装置包括可移动的升降端，电磁装置安装在升降装置的升降端上，升降装置用于调节电磁装置与地面之间的间距。

进一步地，升降装置与控制器信号连接，控制器根据倾斜角度信号控制升降装置驱动电磁装置升降。

进一步地，升降装置为气缸、液压缸、齿轮齿条、电动推杆和剪叉升降机构中的一种。

进一步地，还包括定位装置，定位装置安装在车身上，并与控制器信号连接，用于移动机器人在斜坡上行走时，将电磁装置定位到磁性组件的正上方。

依据上述实施例的移动机器人系统，由于在车身上安装有角度传感器和控制器，并在底盘下端安装有电磁装置，角度传感器实时监测车身的倾斜角度，控制器并且根据车身的倾斜角度控制电磁装置产生相应大小的磁场，并在行走的斜坡上安装有磁性组件，使得移动机器人系统能够能攀爬具有磁性组件的斜坡，对于不同倾斜度的斜坡，移动机器人系统可根据角度传感器监测的车身倾斜角度控制电磁装置与斜坡上的电磁组件产生相应大小的电磁吸附力，使得移动机器人系统可稳定的攀爬不同倾斜度的斜坡，并且在平地上行驶时，电磁装置不输出电磁吸附力，避免了在平地上行走时遇到磁性物质产生吸附力障碍行走。

附图说明

图1为一种实施例中移动机器人平面行走的示意图；

图2为一种实施例中移动机器人上坡行走的示意图；

图3为一种实施例中移动机器人的部分结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

在本实施例中提供了一种移动机器人系统，本移动机器人系统主要用于在特定的区域内进行巡逻，尤其是用于在具有多斜坡的区域内巡逻。

如图1和图2所示，本实施例的移动机器人系统主要包括移动机器人和磁性组件5，移动机器人包括车身1、角度传感器2、电磁装置3和控制器4。

角度传感器2安装在车身1上，角度传感器1用于实时监测车身1的倾斜角度，倾斜角度以水平面为参考基准面，根据监测的不同倾斜角度生成相应的倾斜角度信号。

电磁装置3安装在车身1下端的底盘下端，并且电磁装置3的输出端面向地面设置，即向下设置，本实施例中电磁装置3优先为电磁铁。

控制器4安装在车身上。如图3所示，控制器4分别与角度传感器2和电磁装置3信号连接。控制器4用于实时获取角度传感器2生成的倾斜角度信号，根据倾斜角度信号计算出车身1实时的倾斜角度值θ，控制器4根据计算出的车身1倾斜角度值θ控制输入相应大小的电流到电磁装置3中，电磁装置3产生相应大小的磁场。

控制器4的具体控制原理为：先在控制器4内存储有一个阈值，例如阈值为6°、10°或15°。控制器4实时获取倾斜角度信号并计算出车身1的实时倾斜方向和倾斜角度值θ，若倾斜方向为车身1的前端向下倾斜(即移动机器人处于下坡状态)，或倾斜角角度值θ小于等于阈值，则控制器4不作响应，电磁装置3处于断电状态，电磁装置3不产生磁场；若倾斜方向为车身1的前端向上倾斜(即移动机器人处于上坡状态)或倾斜方向为车身1左右倾斜或(即移动机器人侧翻状态)，且倾斜角度值θ大于阈值，即移动机器人在上坡或侧翻两种状态下，同时满足倾斜角度θ大于阈值时，则控制器4控制电源给电磁装置3供电，使得电磁装置3产生磁场，并且倾斜角度值θ越大，控制器4控制电源输出更大的电流给电磁装置3，即倾斜角度值θ与输入电磁装置3电流大小成正比，从而使得移动机器人在更陡的斜坡上行走时，电磁装置3与磁性组件5形成更大的电磁吸附力，保证移动机器人的爬坡行走。本实施例中的移动机器人可攀爬最大倾角为45°的斜坡。在其他实施例中，阈值及最大攀爬斜坡倾角的能力都可根据实际需求设置。

如图2所示，本例的移动机器人行走大于阈值倾斜角的斜坡上应预安装有磁性组件5，磁性组件5沿着移动机器人的行走轨迹铺设或镶嵌在斜坡上，使得移动机器人在斜坡上行走时产生的电磁吸附力能够吸附磁性组件5，从而给移动机器人提供一个吸附力，防止移动移动机器人下滑辅助移动移动机器人爬坡。本例中的磁性组件5由可被磁吸的材料制成，例如永磁铁、铁、钴、镍及其合金中的任一种，磁性组件5呈带状沿着斜坡铺设，磁性组件5从斜坡的底端一直延伸到顶端。

在移动机器人上安装有定位装置(图中未示出)，定位装置用于定位移动机器人的行走路线，尤其用于定位移动机器人上坡时沿着斜坡上磁性组件5行走，将移动机器人上的电磁装置3定位到磁性组件5的正上方，并且定位精度为±10mm。

在本实施例中，为了进一步控制电磁装置3的吸附力，还设置有升降装置6，升降装置6具有可移动的升降端，本例中升降装置6为气缸，在其他实施例也可使用其他机械升降机构，例如液压缸、齿轮齿条、电动推杆或剪叉升降机构。升降装置6安装在车身1的底盘下端，升降装置6的升降端位于下方，电磁装置3安装在升降装置6的升降端上，升降装置6可调节电磁装置3与地面之间的间距，即可控制电磁装置3的吸附力。

如图3所示，升降装置6与控制器4信号连接，当控制器4计算出倾斜角度值θ越大，控制器4控制升降装置6驱动电磁装置3靠近斜坡，从而提高电磁装置3的吸附力。本实施例中控制器4可通过控制输入电磁装置3的电流大小及控制电磁装置3与斜坡上磁性组件5的间距实现对电磁装置3与磁性组件5吸附力的控制，两种控制方法可同时配合使用，以实现精确控制。

本实施例提供的移动机器人系统，由于在车身1上安装有角度传感器2和控制器4，并在底盘下端安装有电磁装置3，角度传感器2实时监测车身1的倾斜角度，控制器4根据车身1的倾斜角度控制电磁装置3产生相应大小的磁场，并在行走的斜坡上安装有磁性组件5，使得移动机器人能够能攀爬具有磁性组件5的斜坡，对于不同倾斜度的斜坡，移动机器人可根据角度传感器2监测的车身1倾斜角度控制电磁装置3与斜坡上的电磁组件产生相应大小的电磁吸附力，从而移动机器人可稳定的攀爬不同倾斜度的斜坡，并且在平地上行驶时，电磁装置不输出电磁吸附力，避免了在平地上行走时遇到磁性物质产生吸附力障碍行走；并且控制器4还可通过控制升降装置6调节电磁装置3与地面的间距，实现对电磁吸附力的控制，使得移动机器人的电磁吸附力控制更为精确，并且具有能够实现更大的吸附力。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种移动机器人系统，其特征在于，包括移动机器人和磁性组件，所述磁性组件安装在所述移动机器人巡逻的斜坡上，所述磁性组件由可被磁吸的材料制成；

所述移动机器人包括：

车身；

角度传感器，其安装在所述车身上，用于实时监测车身的倾斜角度，并生成相应的倾斜角度信号；

电磁装置，其安装在所述车身的底盘上，其输出端面向地面设置，用于产生磁场，与所述磁性组件形成电磁吸附力；

以及控制器，其分别与所述角度传感器和电磁装置信号连接，用于获取所述角度传感器生成的倾斜角度信号，并根据所述倾斜角度信号控制输入相应大小的电流到所述电磁装置中，使得所述电磁装置产生相应大小的磁场。

2.如权利要求1所述的移动机器人系统，其特征在于，所述控制器内设有一个阈值，根据所述倾斜角度信号计算出的倾斜方向和倾斜角度值，若所述倾斜方向为所述车身前端向上倾斜或左右倾斜，且所述倾斜角度值大于所述阈值，则控制输入电流到所述电磁装置中。

3.如权利要求2所述的移动机器人系统，其特征在于，所述控制器根据所述倾斜角度信号计算出的倾斜角度值大小与输入所述电磁装置的电流大小成正比。

4.如权利要求3所述的移动机器人系统，其特征在于，所述电磁装置为电磁铁。

5.如权利要求4所述的移动机器人系统，其特征在于，所述磁性组件为永磁铁、铁、钴、镍及其合金中的一种。

6.如权利要求5所述的移动机器人系统，其特征在于，所述磁性组件呈带状铺设或镶嵌在所述移动机器人巡逻的斜坡上，并从斜坡的底端一直延伸到顶端。

7.如权利要求1至6任一项所述的移动机器人系统，其特征在于，还包括升降装置，所述升降装置安装在所述车身的底盘下端，所述升降装置包括可移动的升降端，所述电磁装置安装在所述升降装置的升降端上，所述升降装置用于调节所述电磁装置与地面之间的间距。

8.如权利要求7所述的移动机器人系统，其特征在于，所述升降装置与所述控制器信号连接，所述控制器根据所述倾斜角度信号控制所述升降装置驱动所述电磁装置升降。

9.如权利要求8所述的移动机器人系统，其特征在于，所述升降装置为气缸、液压缸、齿轮齿条、电动推杆和剪叉升降机构中的一种。

10.如权利要求9所述的移动机器人系统，其特征在于，还包括定位装置，所述定位装置安装在所述车身上，并与所述控制器信号连接，用于所述移动机器人在斜坡上行走时，将所述电磁装置定位到所述磁性组件的正上方。