CN109254295A - 防碰撞检测装置、方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种防碰撞检测装置、方法和设备,涉及机器人领域。其中所述碰撞检测装置包括:气囊,围绕待检测设备的四周设置,用于对所述待检测设备进行缓冲保护;至少一个压力检测传感器,设置在所述待检测设备中与所述气囊的连接处,用于检测所述气囊中的气体压力;控制器,与所述至少一个压力检测传感器连接,用于根据检测得到的所述气囊中的气体压力确定所述待检测设备是否发生碰撞。本发明提供一种防碰撞检测装置、方法和设备,实现对碰撞点距离传感器较远的碰撞的检测和控制。
Description
技术领域
本发明实施例涉及机器人领域,尤其涉及一种防碰撞检测装置、方法和设备。
背景技术
自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)作为一种智能化移动平台,其具有智能化、自主性和高灵活度的特点,为实现全新的智能生产方案开辟了道路。AGV通过与制造企业生产过程执行系统/制造企业协作整合系统的融合,能最大程度地减少设备空闲时间、工人数量等,提高生产效率,降低企业成本。然而AGV在移动过程中很容易与障碍物发生碰撞而损坏。
目前,最常见的AGV防碰解决方案是,通过防碰传感器(如激光防碰传感器或超声波传感器)进行碰撞检测,并在检测到碰撞后控制AGV停止运动。但是,该检测没有考虑到工作过程中防碰传感器失效的可能。为解决该问题,部分AGV采用的是防碰传感器加缓冲板的解决方案。
但是,上述防碰传感器加缓冲板的解决方案中,防碰传感器基本上都布置在AGV车头的缓冲板上,只有当碰撞点与防碰传感器位置正对或接近时,可能才会达到预期的碰检测效果。若碰撞点离缓冲板上传感器较远(如在左、右转弯或倒车时发生在非车头位置的碰撞点),可能达不到碰撞检测效果。因此,AGV仍然存在一定的安全风险。
发明内容
本发明实施例提供一种防碰撞检测装置、方法和设备,以实现对碰撞点距离传感器较远的碰撞的检测和控制。
第一方面,本发明实施例提供了一种防碰撞检测装置,所述装置包括:
气囊,围绕待检测设备的四周设置,用于对所述待检测设备进行缓冲保护;
至少一个压力检测传感器,设置在所述待检测设备中与所述气囊的连接处,用于检测所述气囊中的气体压力;
控制器,与所述至少一个压力检测传感器连接,用于若检测到所述气囊中的气体压力变化,则确定所述待检测设备发生碰撞,控制所述待检测设备停止运动。
进一步地,所述气囊还包括充气接口,用于根据确定的气囊的直径对所述气囊进行充气或放气。
进一步地,所述装置还包括:
至少两个激光防碰传感器,分别设置在待检测设备的对角位置,用于对所述待检测设备周围的障碍物进行全方位的检测。
进一步地,所述气囊还包括气囊保护套,用于保护所述气囊。
第二方面,本发明实施例还提供了一种防碰撞检测方法,由本发明实施例中任一所述的防碰撞检测装置执行,所述方法包括:
若检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效,则监测所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力;
若监测到气囊中的气体压力变化,则确定所述待检测设备发生碰撞,控制所述待检测设备停止运动。
进一步地,所述若检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效,则监测所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力之前,所述方法还包括:
根据待检测设备的承载负载和所述待检测设备的运行速度,确定所述待检测设备的刹车距离;
根据所述待检测设备的刹车距离,确定所述气囊的直径;
根据所述气囊的直径对所述气囊进行充气或放气。
第三方面,本发明实施例还提供了一种设备,其特征在于,所述设备包括如本发明实施例中任一所述的碰撞检测装置。
本发明实施例通过根据气囊的气体压力的变化确定是否发生碰撞,并在检测到碰撞后控制待检测设备停止运动。其中气囊的气体压力由压力检测传感器获取。因为气囊围绕待检测设备四周设置,所以发生在待检测设备四周的碰撞都会带来气囊的形变,而气囊的形变带来气囊内气体压力的变化,从而实现对发生在待检测设备四周任意方向的碰撞的检测和控制,其中包括碰撞点距离传感器较远的碰撞。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种防碰撞检测装置的结构示意图;
图2为本发明实施例二提供的一种防碰撞检测装置的结构示意图;
图3为本发明实施例三提供的一种防碰撞检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种防碰撞检测装置的结构示意图。该防碰撞检测装置可以用于AGV、智能家居吸尘器等设备的碰撞检测和控制。如图1所示,该防碰撞检测装置包括:气囊10、至少一个压力检测传感器20和控制器30。
其中,气囊10,围绕待检测设备1的四周设置,用于对所述待检测设备1进行缓冲保护;
至少一个压力检测传感器20,设置在所述待检测设备1中与所述气囊10的连接处,用于检测所述气囊10中的气体压力;
控制器30,与所述至少一个压力检测传感器20连接,用于若检测到所述气囊10中的气体压力变化,则确定所述待检测设备1发生碰撞,控制所述待检测设备1停止运动。
具体地,待检测设备1可以是任意可实现自动移动的设备,典型地,该设备可以是AGV和智能家居吸尘器。
可选地,可在待检测设备1的四周设置一圈或多圈气囊10来对待检测设备1进行缓冲保护。
气囊10可以通过安装支架100安装于待检测设备1的四周。其中安装支架100一端可使用包括焊接、射钉等方式与待检测设备1的外壳固定,另一端与气囊10连接。安装支架100起到将气囊10与待检测设备1相连接的作用。
压力检测传感器20是用于检测气囊10中气体压力的传感器,该传感器可以是气压传感器或压力传感器。
压力检测传感器20的数量可以是一个、两个或多个。压力检测传感器20的设置位置可以是待检测设备1中与气囊10的连接处的任意位置。
为避免碰撞对压力检测传感器20的损坏,优选地压力检测传感器20设置在待检测设备1中与气囊10连接处中不易发生碰撞的位置。如果待检测设备1为AGV,则压力检测传感器20设置在AGV的车尾与气囊10的连接处。
考虑到成本,优选压力检测传感器20的数量为1个。可选地,也可以根据对成本和检测精度的实际需求,确定压力检测传感器20的数量。
控制器30可以设置于待检测设备1内或独立设置。控制器30与压力检测传感器20相连,用于接收压力检测传感器20的输出信号。控制器30在检测到压力检测传感器20的输出信号发生变化时,确定待检测设备1发生碰撞,并控制待检测设备1停止运动。其中,压力检测传感器20的输出信号表示气囊10中的气体压力值。
本发明实施例的技术方案,通过根据气囊的气体压力的变化确定是否发生碰撞,并在检测到碰撞后控制待检测设备停止运动。其中气囊的气体压力由压力检测传感器获取。因为气囊围绕待检测设备四周设置,所以发生在待检测设备四周的碰撞都会带来气囊的形变,而气囊的形变带来气囊内气体压力的变化,从而实现对发生在待检测设备四周的所有碰撞的检测和控制,其中包括碰撞点距离传感器较远的碰撞。
为实现对气囊10直径的调节,所述气囊10还包括充气接口11,用于根据确定的气囊10的直径对所述气囊10进行充气或放气。
其中,充气接口11可以设置在气囊10的任意位置上,设置数量可以是一个或多个。可以通过充气接口11对气囊10进行充气或放气操作,以改变气囊的直径。
为实现对气囊10保护,所述气囊10还包括气囊保护套12。其中气囊保护套12可使用质地柔软的材料,包括橡胶、硅胶等,设置在气囊10外表面对气囊10起到保护作用,防止气囊10因碰撞而受损。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种防碰撞检测装置的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上提出的一种可选方案。参见图2,本实施例提供的防碰撞检测装置包括:气囊10、至少一个压力检测传感器20、控制器30和至少两个激光防碰传感器40.
其中,至少两个激光防碰传感器40,分别设置在待检测设备1的对角位置,用于对所述待检测设备1周围的障碍物进行全方位的检测。
通常,激光防碰传感器的检测范围为激光防碰传感器前方270度的角度范围。而常见的激光防碰传感器安装在待检测设备头部与尾部的中部。由于待检测设备壳体的遮挡,激光防碰传感器的实际有效检测范围为待检测设备正前方与正后方180度的角度范围,从而导致待检测设备本体的两侧成为检测盲区。
本发明实施例的技术方案,通过将两个激光防碰传感器安装于待检测设备的对角位置,从而实现对待检测设备本体的360度角度范围(即全方位)无盲区的防碰检测。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种防碰撞检测方法的流程图。本实施例可以应用于上述任一实施例提供的防碰撞检测装置。参见图3,本实施例提供的防碰撞检测方法包括:
S110、若检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效,则监测所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力。
其中,激光防碰传感器会因为自身机器损坏、线路连接不良等原因失效。
具体地,在若检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效,则监测所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力之前,还包括:
利用激光防碰传感器对待检测设备进行碰撞检测和控制。
S120、若监测到气囊中的气体压力变化,则确定所述待检测设备发生碰撞,控制所述待检测设备停止运动。
其中,当述待检测设备通过气囊与障碍物发生碰撞,气囊会发生形变,气囊的形变会带来气囊内气体压力的变化,从而根据气囊中的气体压力变化可以确定出待检测设备是否发生碰撞。
具体的,若监测到气囊中的气体压力变化,则确定所述待检测设备发生碰撞包括:若监测到变化后的气囊中的气体压力大于设定压力阈值,则确定所述待检测设备发生碰撞。
本发明实施例的技术方案,通过在检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效后,启动对所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力的监测,并利用监测结果判断待检测设备是否发生碰撞。从而实现在激光防碰传感器失效后,启动利用气囊内气体的压力对待检测设备进行检测的方案。防止激光防碰传感器失效,对人或待检测设备本体带来的巨大安全隐患的发生。
尽管在发生碰撞时,气囊对待检测设备起到缓冲作用。但是当待检测设备在制动后,待检测设备因为惯性滑行的距离大于气囊的直径时,仍会对待检测设备造成损坏。为避免该损坏的发生,所述若检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效,则监测所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力之前,所述方法还包括:
根据待检测设备的承载负载和所述待检测设备的运行速度,确定所述待检测设备的刹车距离;
根据所述待检测设备的刹车距离,确定所述气囊的直径;
根据所述气囊的直径对所述气囊进行充气或放气。
其中,由于待检测设备的运动惯性,所以待检测设备制动后存在刹车距离。该刹车距离可以通过待检测设备当前的负载重量以及运行速度计算出。
刹车距离即为待检测设备在制动后,因为惯性滑行的距离。
具体地,根据所述待检测设备的刹车距离,确定所述气囊的直径包括:设置所述气囊的直径大于等于所述待检测设备的刹车距离,以使缓冲距离(气囊的直径)大于待检测设备的刹车距离,防止待检测设备因为碰撞而损坏。
以待检测设备为AGV为例,在实际应用中上述防碰撞检测方法可以描述为:在AGV运行过程中,通过安装于AGV本体对角位置的至少两个激光防碰传感器来对障碍物进行探测。如果AGV中的控制器根据激光防碰传感器的输出信号确定探测到AGV将要碰撞障碍物,则控制器发出控制指令对AGV进行刹车。
当AGV上的激光防碰传感器因为机器损坏、线路连接不良等原因失效时,为了AGV本体不受损坏以及人员安全,需要设置冗余考虑。在本实施例中当检测到激光防碰传感器失效后,若有障碍物碰撞到保护套,保护套会挤压气囊变形,气囊变形带来气囊内部的气压变化。控制器通过与气囊连接的压力检测传感器可以检测到气囊内部的气压变化。若控制器检测到压力检测传感器的输出信号变化,则控制AGV立即停车,避免对AGV本体或人的碰撞伤害。同时,气囊也作为一种很好的缓冲器,减少AGV与障碍物的刚性碰撞。
移除障碍物后,气囊恢复原样。控制器通过压力检测传感器检测到气囊内压力恢复到原始值(即未发生碰撞时气囊内的压力值),控制AGV在设定延时后恢复运行。
其中,AGV的刹车距离可以根据AGV的实际负载和AGV的行驶速度确定。在确定完AGV的刹车距离后,通过气囊充气接口对气囊充气,使气囊的直径大于AGV的刹车距离。
换而言之,本实施例拥有两套碰撞检测方案,当激光防碰传感器良好工作时,利用激光防碰传感器进行碰撞检测。当激光防碰传感器失效时,作为冗余考虑,再启用通过压力检测传感器对设置在AGV四周的气囊进行压力检测实现碰撞检测的方案。并在移除障碍物后,通过延时恢复AGV运行,可以有效防止人员以及障碍物还未远离时AGV发生二次碰撞,威胁人员身体安全。
实施例四
本发明实施例四还提供了一种具有防碰撞检测功能的设备,该设备包括:设备本体以及与所述本体连接设置的防碰撞检测装置,其中防碰撞检测装置可是本发明实施例中任一所述的防碰撞检测装置。
其中,设备本体可以是多种形状,例如矩形和圆形等。并且设备本体内部可以是任意结构,本实施例对此也不进行任何限制。
具体地,碰撞检测装置中的气囊通过固定支架设置在设备的四周。碰撞检测装置中的至少一个压力检测传感器设置在设备表面与所述气囊的连接处。碰撞检测装置中的控制器设置在设备中。
可选地,碰撞检测装置还包括至少两个激光防碰传感器,分别设置在待检测设备的对角位置。
典型地,该设备可以是AGV.
本发明实施例的技术方案,通过在设备中添加防碰撞检测装置,使得该设备具有防碰撞功能。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (7)
1.一种防碰撞检测装置,其特征在于,所述装置包括:
气囊,围绕待检测设备的四周设置,用于对所述待检测设备进行缓冲保护;
至少一个压力检测传感器,设置在所述待检测设备中与所述气囊的连接处,用于检测所述气囊中的气体压力;
控制器,与所述至少一个压力检测传感器连接,用于若检测到所述气囊中的气体压力变化,则确定所述待检测设备发生碰撞,控制所述待检测设备停止运动。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气囊还包括充气接口,用于根据确定的气囊的直径对所述气囊进行充气或放气。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:
至少两个激光防碰传感器,分别设置在待检测设备的对角位置,用于对所述待检测设备周围的障碍物进行全方位的检测。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气囊还包括气囊保护套,用于保护所述气囊。
5.一种防碰撞检测方法,由权利要求1-4中任一所述的防碰撞检测装置执行,其特征在于,所述方法包括:
若检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效,则监测所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力;
若监测到气囊中的气体压力变化,则确定所述待检测设备发生碰撞,控制所述待检测设备停止运动。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述若检测到待检测设备中的激光防碰传感器失效,则监测所述待检测设备中至少一个压力检测传感器检测的气囊中的气体压力之前,所述方法还包括:
根据待检测设备的承载负载和所述待检测设备的运行速度,确定所述待检测设备的刹车距离;
根据所述待检测设备的刹车距离,确定所述气囊的直径;
根据所述气囊的直径对所述气囊进行充气或放气。
7.一种设备,其特征在于,所述设备包括如权利要求1-4中任一所述的碰撞检测装置。
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GR01 | Patent grant | ||
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