CN107543538A - 安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，通过感应机器人本体表面安装的磁条或圆形磁贴感知机器人的接近情况，当机器人非常靠近家具电器时，磁传感器感知到N极向上或Ｓ极向上的磁极信号，通过传感器检测开关量控制器传输给机器人与家具电器接近分析系统，并按照接近发生时间、接近时长、接近的位置点、机器人正面接近还是背面接近四个记录值集依次保存，同时生成包含了空间平面图、家具电器位置图层图、感应位置图层三个要素的图形库。本发明解决了机器人与家具电器位置关系测量的问题，为机器人的自主导航、路径规划等移动方案以及机器人实施服务时的安全性、可靠性提供实测数据。

Description

安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器

技术领域

本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，通过感应机器人本体表面安装的磁条或圆形磁贴感知机器人的接近情况，当机器人非常靠近家具电器时，磁传感器感知到N极向上或Ｓ极向上的磁极信号，通过传感器检测开关量控制器传输给机器人与家具电器接近分析系统，并按照接近发生时间、接近时长、接近的位置点、机器人正面接近还是背面接近四个记录值集依次保存，同时生成包含了空间平面图、家具电器位置图层图、感应位置图层三个要素的图形库。安装在家具电器凸出部分的磁传感器用来测量和研究机器人在住宅空间内行动时机器人与家具电器的位置关系，为机器人的自主导航、路径规划等移动方案以及机器人实施服务时的安全性、可靠性提供实测数据，从而对机器人的可用性进行评估及提出改善方案。

背景技术

磁传感器是一款耐环境、高灵敏度的磁性接近传感器，可非常灵敏的识别出磁性物体的S极、N极，四线式输出，采用耐环境不锈钢壳体，内置双色指示灯，红色对应S极，绿色对应N极输出。 磁性传感器适用于自动仓库内移动物体的检测，行程定位或确认搬进搬出的传感器，如S→N为搬进，N→S为搬出，也适用于送餐机器人等可按照固定磁条路线行走的机器人配置安装。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。需要辅助电源才能正常工作，是一种有源传感器。

如附图1所示，Bnp为工作点“开”的磁感应强度，BRP为释放点“关”的磁感应强度。当外加的磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出低电平，当磁感应强度降到动作点Bnp以下时，传感器输出电平不变，一直要降到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使开关动作更为可靠。

发明内容

机器人在住宅室内空间移动、提供服务时，其与家具、家电设施的位置关系一直是我们关心的，因为我们都希望机器人与家具、家电保持一个合适的安全距离，避免靠得太近出现碰撞导致家具、家电的损坏以对人和宠物造成伤害。但现有的安装在机器人本体上的超声波、红外、激光传感器都只能感知和计算出机器人与周边障碍物的距离，对于障碍物的具体分类、障碍物立体空间形态（在何种高度可能对机器人移动性产生最大限制）无法描述，这直接影响了服务机器人在住宅室内空间的可用性，必须有更好的方法让空间环境尤其是家具、家电感知和测试机器人的移动状态，为优化机器人的自主导航和移动路径提供数据支持。

本发明解决了机器人与家具电器位置关系测量的问题，安装在家具电器凸出部分的磁传感器用来测量和研究机器人在住宅空间内行动时机器人与家具电器的位置关系，为机器人的自主导航、路径规划等移动方案以及机器人实施服务时的安全性、可靠性提供实测数据，从而对机器人的可用性进行评估及提出改善方案。

本发明的有益效果是，解决了机器人与家具电器位置关系测量的问题，用来测量和研究机器人在住宅空间内行动时机器人与家具电器的位置关系，为机器人的自主导航、路径规划等移动方案以及机器人实施服务时的安全性、可靠性提供实测数据。本发明的磁传感器应搭配机器人本体表面安装的磁条、圆形磁性贴一起使用，可广泛应用于机器人设计生产、检测实验、应用研究等领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

图1是霍尔传感器工作原理图。

图2是线性型霍尔集成电路内部电路框图。

图3是线性型霍尔集成电路输出特性示意图。

图4是线性输出型霍尔集成电路的结构与特征示意图。

图5是磁传感器与家具电器凸出表面连接示意图。

图6是磁传感器信号输出及数据传输示意图。

图中1.输入一个特定的电压值，2.输入1对应的极性是S极，3.输出1对应的极性是N极，4.GND为接地信号，5.间隔距离5CM，6.家具电器凸出表面（示例桌边），7.磁传感器软塑料包裹外表，8.线性输出型霍尔集成电路，9.强力胶，10.软塑料包裹的磁传感器，11.外引线，12.传感器检测开关量控制器，13.网络连接线缆，14.电脑，15.机器人与家具电器接近分析系统。

具体实施方式

本发明采用的磁传感器采用多个线性型霍尔集成电路条带状相连的设计（如附图2、3、4）。

霍尔集成电路（又称霍尔IC）的优点：体积小、灵敏度高、输出幅度大、温漂小、对电源稳定性要求低等。

霍尔集成电路的分类：线性型和开关型两大类。本发明采用线性型霍尔集成电路：霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。

线性输出型霍尔集成电路一共有四个引脚，分别是①②③④。其中①输入一个特定的电压值，②③输出磁极的极性值，②输出1对应的极性是S极，③输出1对应的极性是N极。本发明中采用的霍尔传感器均为双极性检测的传感器，可同时检测S极和N极的磁极信号。④GND为接地信号。

每个线性输出型霍尔集成电路有自己的独立编号，并连接到传感器检测开关量控制器上，每个家具设备凸出位置连续安装的多个线性输出型霍尔集成电路为一个集合，并以该家具电器作为区分的标签，如“餐厅桌”。

如附图5，两个线性输出型霍尔集成电路的相邻距离设定为5cm，并可根据需要测量的精度调整这一距离。连续安装的线性输出型霍尔集成电路由塑料、布、纸等材料包裹固定，背部粘强力胶，便于在家具电器凸出表面的固定安装。所有线性输出型霍尔集成电路的连接线做好捆扎和标号标号标识，以便传感器检测开关量控制器与线性输出型霍尔集成电路建立对应关系。

传感器检测开关量控制器将获得的每一个线性输出型霍尔集成电路的磁感应情况（N极或S极）、接近时间、接近时长数据输出给机器人与家具电器接近分析系统，机器人与家具电器接近分析系统是安装在PC或服务器端的软件系统。

当机器人非常靠近家具电器时，磁传感器感知到N极向上或Ｓ极向上的磁极信号，通过传感器检测开关量控制器传输给机器人与家具电器接近分析系统，并按照接近发生时间、接近时长、接近的位置点、机器人正面接近还是背面接近四个记录值集依次保存，同时生成包含了空间平面图、家具电器位置图层图、感应位置图层三个要素的图形库。

应用时，首先在家具电器的凸出部位[6]粘贴由软塑料包裹的磁传感器条[10]带，这个磁传感器条带中间隔5cm[5]安装一个线性输出型霍尔集成电路[8]，每个线性输出型霍尔集成电路有四条引脚线向外连接，所有的线性输出型霍尔集成电路的引脚连接线捆扎在一起引至传感器检测开关量控制器[12]。如附图6为例，一张办公桌，软塑料包裹的磁传感器条带[10]需要沿桌边[6]粘接，使软塑料包裹体外表[7]的一面朝外，含线性输出型霍尔集成电路[8]的一侧朝内并与强力贴的一面相粘，强力胶[9]的另一面粘住桌边并按压至固定。

如附图6，以家具中的桌子为安装示例，桌面的四侧[6]由强力胶[9]固定软塑料包裹的磁传感器条[10]，所有的线性输出型霍尔集成电路[8]的外引线[11]捆扎成线束后，连接到传感器检测开关量控制器[12]，传感器检测开关量控制器[12]再通过网络连接线缆[13]连接到电脑[14]，并将传感器数量传输给机器人与家具电器接近分析系统[15]。

示例中的传感器检测开关量控制器为24入16出IO控制板传感器检测开关量控制器，带有24路光电隔离数字量输入，输入电压范围为直流12V~24V，也可定制为5V，输入电流为5~10MA；可用于检测外部各种信号的传感器输入，如光电传感器、红外传感器、霍尔传感器、接近开关、点动开关等数字量输入器件。本发明中设定为检测霍尔传感器变量。

整个系统安装完毕，在机器人检测模式下，当机器人非常靠近家具电器时，磁传感器感知到N极向上或Ｓ极向上的磁极信号，通过传感器检测开关量控制器传输给机器人与家具电器接近分析系统，并按照接近发生时间、接近时长、接近的位置点、机器人正面接近还是背面接近四个记录值集依次保存，同时生成包含了空间平面图、家具电器位置图层图、感应位置图层三个要素的图形库。获得这些数据后，结合机器人执行任务中需要到达的目标、行走路径、执行的动作及完成这些动作的时间表，给出机器人与家具电器接近的历史分析数据。

安装在家具电器凸出部分的磁传感器用来测量和研究机器人在住宅空间内行动时机器人与家具电器的位置关系，为机器人的自主导航、路径规划等移动方案以及机器人实施服务时的安全性、可靠性提供实测数据，从而对机器人的可用性进行评估及提出改善方案。

Claims (7)

1.本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，通过感应机器人本体表面安装的磁条或圆形磁贴感知机器人的接近情况，当机器人非常靠近家具电器时，磁传感器感知到N极向上或Ｓ极向上的磁极信号，通过传感器检测开关量控制器传输给机器人与家具电器接近分析系统，并按照接近发生时间、接近时长、接近的位置点、机器人正面接近还是背面接近四个记录值集依次保存，同时生成包含了空间平面图、家具电器位置图层图、感应位置图层三个要素的图形库；安装在家具电器凸出部分的磁传感器用来测量和研究机器人在住宅空间内行动时机器人与家具电器的位置关系，为机器人的自主导航、路径规划等移动方案以及机器人实施服务时的安全性、可靠性提供实测数据，从而对机器人的可用性进行评估及提出改善方案。

2.本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，其特征是：本发明中采用的霍尔传感器均为双极性检测的传感器，可同时检测S极和N极的磁极信号。

3.本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，其特征是：磁传感器采用多个线性型霍尔集成电路条带状相连的设计，用塑料、布、纸等材料作为线性型霍尔集成电路的包裹材料。

4.本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，其特征是：磁传感器条带背部粘强力胶，便于在家具电器凸出表面的固定安装。

5.本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，其特征是：磁传感器条带中间隔5cm安装一个线性输出型霍尔集成电路，每个线性输出型霍尔集成电路有四条引脚线向外连接，所有的线性输出型霍尔集成电路的引脚连接线捆扎在一起引至传感器检测开关量控制器。

6.本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，其特征是：每个线性输出型霍尔集成电路有自己的独立编号，并连接到传感器检测开关量控制器上，每个家具设备凸出位置连续安装的多个线性输出型霍尔集成电路为一个集合，并以该家具电器作为区分的标签。

7.本发明涉及一种安装在家具电器凸出部位用于机器人测试的磁传感器，其特征是：当机器人非常靠近家具电器时，磁传感器感知到N极向上或Ｓ极向上的磁极信号，通过传感器检测开关量控制器传输给机器人与家具电器接近分析系统，并按照接近发生时间、接近时长、接近的位置点、机器人正面接近还是背面接近四个记录值集依次保存，同时生成包含了空间平面图、家具电器位置图层图、感应位置图层三个要素的图形库。