CN111142120A - 红外收发单元、检测装置、多红外检测装置和避障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开红外收发单元、检测装置、多红外检测装置及避障机器人，该红外收发单元包括安装斜槽、红外发射源和两组红外接收源，其中一组红外接收源的感测方向与红外发射源的发射方向都朝向安装斜槽的感测中心线的一侧，另一组红外接收源的感测方向朝向安装斜槽的感测中心线的另一侧，使得其中一个红外接收源接收到由红外发射源发射且经障碍物反射的红外调制光。存在两个所述红外收发单元分别设置在避障机器人的左端和右端，机器人的一端上设置的所述红外收发单元接收到：另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光，或任一端设置的所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光。

Description

红外收发单元、检测装置、多红外检测装置和避障机器人

技术领域

本发明属于红外避障的技术领域，具体涉及红外收发单元、检测装置、多红外检测装置和避障机器人。

背景技术

随着技术发展和人们对舒适生活的追求，自主行动机器人越来越多进入到人们生活当中，如陪伴机器人、扫地机器人等。机器人的基本功能是环境感知、指令接收和行为控制。机器人难点首先是环境的感知，机器人需要知道哪些地方可以去，前面有哪些障碍物，侧面是否存在墙面等等。环境的感知还需要依赖于各种传感器数据的获取，目前常见的传感器包括：红外光强传感器、红外距离传感器、超声波传感器、视觉传感器、激光传感器等等。从精度上看，红外测距传感器、超声波传感器、激光传感器都可以获得比较高的精度，但是成本比较高，同时除了激光传感器之外的传感器所覆盖的角度比较小，需要比较多数目的传感器才能够减小检测的盲区，而激光传感器主要感知一个很窄的二维平面，垂直方向存在盲区。

视觉传感器如果需要做到测距，则需要至少两个摄像头，成本比较高，精度欠佳，模具上也需要专门的孔洞来放置。从成本上和外观考虑，红外光强传感器无疑是最为便宜和应用最广的，但目前的用法都是基于单光强检测，不同的材质对红外的发射不同，黑色的表面不能有效反射，导致对障碍物的适应性比较差，而且可检测区域面积不大。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明技术方案依靠模具结构的限位作用实现机器前方大范围障碍物检测，让其能够检测两个红外收发单元的中间的障碍物。具体技术方案如下：

一种红外收发单元，该红外收发单元包括安装斜槽、红外发射源和红外接收源，安装斜槽包括左安装斜槽和右安装斜槽；左安装斜槽固定装设红外发射源，右安装斜槽固定装设两组红外接收源，或右安装斜槽固定装设红外发射源，左安装斜槽固定装设两组红外接收源；其中一组红外接收源的感测方向与红外发射源的发射方向都朝向安装斜槽的感测中心线的一侧，另一组红外接收源的感测方向朝向安装斜槽的感测中心线的另一侧，使得其中一个红外接收源接收到由红外发射源发射且经障碍物反射的红外调制光。该技术方案公开的红外发射源和红外接收源的安装方式实现所述红外收发单元前方大范围的障碍物检测，提高了红外发射源发射的红外调制光的利用率；本发明采用调制光检测障碍物配合前述的限定模具结构减小红外调制光对黑白障碍物的可检测距离差异，同时模具生产成本较低。

进一步地，所述其中一组红外接收源与所述红外发射源同向倾斜, 所述两组红外接收源通过各自光路通道口以扩散角度接收形成所述安装斜槽的可接收范围，所述红外发射源通过其光路通道口以扩散角度发射形成所述安装斜槽的可发射范围，其中，可接收范围大于可发射范围。该技术方案通过设置红外接收源和红外发射源的相对位置关系，扩大水平方向上的红外可检测区域的检测宽度，提升检测效果。

进一步地，每一组所述红外接收源存在一个红外解调接收管，所述红外发射源为一个红外发射管；该红外发射管采用小电流恒流控制且处于低发射功率状态。为了限定红外发射功率在一个比较小的水平，该技术方案的红外管采用小电流恒流控制，减少出现二次反射信号还能识别的现象。

进一步地，所述左安装斜槽和所述右安装斜槽的光路通道口都设置透镜或透红外滤光片。结构简单，有助于过滤干扰光源。

进一步地，还包括伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动。在上述透镜或透红外滤光片在所述安装斜槽形成凸包结构的基础上，伸缩式牵引机构能够在所述红外收发单元与障碍物发生碰撞时，牵引所述安装斜槽缩进，起到对障碍物的物理接触检测的效果。

进一步地，所述伸缩式牵引机构为连接所述安装斜槽的底部安装面的弹簧活动结构。让所述红外收发单元具有一定的弹力，当遇到外部的挤压时可以收缩，同时用于触发碰撞信号。

一种检测装置，作为技术方案一，该检测装置包括两个所述的红外收发单元以及水平设置的安装槽；这两个所述红外收发单元分别设置在安装槽的左端和右端，使得安装槽的一端上设置的所述红外收发单元接收到：安装槽的另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光，或由安装槽的任一端设置的所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光；设置于安装槽的左端的所述红外收发单元中，所述右安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述左安装斜槽固定装设两个所述红外接收源；设置于安装槽的右端的所述红外收发单元中，所述左安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述右安装斜槽固定装设两个所述红外接收源；其中，与所述红外发射源同向倾斜的所述红外接收源朝向安装槽的内侧，另一个所述红外接收源朝向安装槽的外侧；不同端上的所述红外收发单元是分时间段发射红外调制光的。该技术方案让该检测装置具备检测识别障碍物相对于装置中心线的方位信息的功能效果，并且，两个所述的红外收发单元配合水平设置的安装槽形成的整体限定结构，提高了红外发射源发射的红外调制光的利用率，也使得障碍物可检测区域内的红外调制光对黑白障碍物的可检测距离差异小。

作为技术方案二，所述的红外收发单元还包括伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构的一端与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，伸缩式牵引机构的另一端与所述安装槽固定连接，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动。该技术方案在障碍物碰撞过程中触发接触碰撞信号，起到保护红外收发单元的作用。

一种多红外检测装置，作为技术方案三，该多红外检测装置包括水平设置的安装槽，以及至少两组成对设置的所述的红外收发单元，成对设置的所述红外收发单元为两个所述红外收发单元；这些成对设置的所述红外收发单元连续排布在安装槽中，或者，成对设置的两个所述红外收发单元分别设置在安装槽的水平中心线两侧，且以安装槽的水平中心线为对称轴，自安装槽的外侧向其内侧依次对称设置；在成对设置的两个所述红外收发单元中，其中一个所述红外收发单元接收到另一个所述红外收发单元发射的红外调制光，或由任一个所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光；在成对设置的两个所述红外收发单元中，对于设置在左侧的所述红外收发单元，所述右安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述左安装斜槽固定装设两个所述红外接收源；对于设置于右侧的所述红外收发单元，所述左安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述右安装斜槽固定装设两个所述红外接收源；其中，每个所述红外收发单元是分时间段发射红外调制光的。相对于前述技术方案，该技术方案细化了装置前端的障碍物检测区域范围，提升检测效果。

作为技术方案四，所述的红外收发单元还包括伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构的一端与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，伸缩式牵引机构的另一端与所述安装槽固定连接，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动。该技术方案用于触发接触碰撞信号，带动所述的红外收发单元回缩，避免碰撞障碍物，起到保护红外收发单元的作用。

作为技术方案五，连续排布在所述安装槽中的所述红外收发单元至少有一层，相邻层之间是对齐设置或错位设置。适应实际的检测环境。

一种避障机器人，技术方案一所述的检测装置或技术方案三或技术方案五所述的多红外检测装置装设在机器人的前进方向的内凹安装面中；或者，技术方案二所述的检测装置或技术方案四所述的多红外检测装置装设在机器人的前进方向的端面上。该技术方案的机器人能够采用红外调制光进行障碍物检测，通过结构配合，实现机器前方的宽范围障碍物检测，检测效果好，提升机器人的感知能力，当执行避障转弯的过程中可以避免机器人被卡住。

附图说明

图1是本发明中避障机器人的第一种结构示意图。

图2是图1的红外收发单元108（包括弹簧活动结构）的结构示意图。

图3是本发明中避障机器人的第二种结构示意图。

图4是本发明中避障机器人的第三种结构示意图。

图5是本发明中的检测装置的俯视示意图及检测障碍物的光路图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的，除非另有说明。此外，除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本发明所使用的术语“或”包括一个或多个相关的所列单元、装置的任意的排列组合。

本发明实施例公开一种红外收发单元，该红外收发单元包括安装斜槽、红外发射源和红外接收源，安装斜槽包括左安装斜槽和右安装斜槽,分别设置在该安装斜槽的左侧和右侧,用于安装外形相配合的红外管。作为红外收发单元的一种结构形式，如图2所示，右安装斜槽固定装设红外发射源，左安装斜槽固定装设两组红外接收源，每一组所述红外接收源优选为存在一个红外解调接收管，对应包括图2的红外解调接收管1083和红外解调接收管1084，所述红外发射源为一个红外发射管，对应图2的红外发射管1085，红外解调接收管1084的感测方向（即接收方向）与红外发射管1085都朝向安装斜槽的感测中心线（图2的虚线L）的右侧，红外解调接收管1083的感测方向（即接收方向）朝向安装斜槽的感测中心线（图2的虚线L）的左侧。作为红外收发单元的另一种结构形式，结合图5可知，左安装斜槽固定装设红外发射源，右安装斜槽固定装设两组红外接收源，相当于图2所示的红外收发单元关于安装槽的感测中心线对称翻转过来，每一组所述红外接收源优选为存在一个红外解调接收管，对应包括图5的红外解调接收管1073和红外解调接收管1074，所述红外发射源为一个红外发射管，对应图5的红外发射管1075，红外解调接收管1074的感测方向（即接收方向）与红外发射管1075都朝向安装斜槽的感测中心线的左侧，红外解调接收管1073的感测方向（即接收方向）朝向安装斜槽的感测中心线的右侧。在上述红外收发单元中，其中一组红外接收源的感测方向与红外发射源的发射方向都朝向安装斜槽的感测中心线的一侧，另一组红外接收源的感测方向朝向安装斜槽的感测中心线的另一侧，使得其中一个红外接收源接收到由红外发射源发射且经障碍物反射的红外调制光。

具体的检测方式为，当障碍物距离所述红外收发单元较近时，由于采用红外调制光检测障碍物，需要把障碍物可检测距离限定在一定的距离范围内，所以将障碍物检测区域的最近检测距离记为距离m1，如图5（b）可知，红外解调接收管1084接收到由红外发射管1085发射且经障碍物P1反射的红外调制光,其中，障碍物P1距离所述红外收发单元的可检测距离为m1；当障碍物距离所述红外收发单元较远时，由于采用红外调制光检测障碍物，对于障碍物可检测距离限定在一定的距离范围内，所以将障碍物检测区域的最远可检测距离记为距离m2，如图5（b）可知，红外解调接收管1083接收到由红外发射管1085发射且经障碍物P2反射的红外调制光，其中，障碍物P2距离所述红外收发单元的可检测距离为m2；本发明为了让检测距离限定在一个范围，所述安装斜槽配合红外发射源和红外接收源的形成前述的限定结构，使障碍物处于可检测距离m1与可检测距离m2之间时，无论是白色障碍物还是黑色障碍物均能够得到检测，二者的可检测距离差异小,实现减小红外调制光对黑白障碍物的可检测距离差异。又结合图5（b）和图5（c）可知，图5（c）中的障碍物相对于图5（b）的障碍物P1和P2在水平方向上具有一定距离，此时，红外解调接收管1083还可以接收到由另一结构形式红外收发单元的红外发射管1075或其他方向发射源发射且经障碍物（斜线圆形障碍物）反射的红外调制光；由图5（a）可知，红外解调接收管1083接收到由红外发射管1075直接发射过来的红外调制光。综上，本发明公开的红外发射源和红外接收源的安装方式实现所述红外收发单元前方大范围障碍物检测，提高了红外发射源发射的红外调制光的利用率；本发明采用调制光检测障碍物配合前述的限定模具结构减小红外调制光对黑白障碍物的可检测距离差异，同时模具生产成本较低。

优选地，所述其中一组红外接收源与所述红外发射源同向倾斜,具体为：图2的朝向感测中心线L右侧的一组红外接收源中的红外解调接收管1084与红外发射管1085同向倾斜，红外发射管1085与右安装斜槽同向倾斜，红外解调接收管1084的中心线与红外发射管1085的中心线往同一方向平行设置或在感测中心线L右侧相交形成一小夹角，右安装斜槽的安装板与水平安装面成锐角，左安装斜槽的安装板与水平安装面成钝角；图5的朝向感测中心线L右侧的一组红外接收源中的红外解调接收管1074与红外发射管1075同向倾斜，红外解调接收管1074的中心线与红外发射管1075的中心线往同一方向平行设置或在感测中心线的左侧形成一小夹角，红外发射管1075与左安装斜槽同向倾斜，左安装斜槽的安装板与水平安装面成锐角，右安装斜槽的安装板与水平安装面成钝角。所述两组红外接收源通过各自光路通道口以扩散角度接收形成所述安装斜槽的可接收范围，所述红外发射源通过其光路通道口以扩散角度发射形成所述安装斜槽的可发射范围，其中，可接收范围大于可发射范围，因此，如图2所示，在同一红外感测平面上，所述红外收发单元的红外发射源所在的安装斜槽设置的光路通道口对应的弧度小于红外接收源所在的安装斜槽设置的光路通道口的弧度。图2中红外解调接收管1083的接收角201和图2中红外解调接收管1084的接收角202所覆盖线束区域的重叠程度不高，图2中红外发射管1085在其光路通道口中形成的发射角203较小，两个朝向分居感测中心线的两侧的接收管在所述安装斜槽中形成的光路通道口的弧度之和（接收角201和接收角202的非重叠角度之和）大于单个朝向感测中心线的一侧的发射管在所述安装斜槽中形成的光路通道口的弧度(比如图2中的发射角203)，从而进一步地扩大水平方向上的红外可检测区域的检测宽度，本实施例通过设置红外接收源和红外发射源的相对位置关系，扩大红外接收源对检测信号的接收范围，提升检测效果。

前述实施例中的红外发射管采用小电流恒流控制且处于低发射功率状态。采用调制光会出现检测距离远而削弱信号的问题，为了让检测距离限定在一个范围，也需要调节发射管的功率，以配合模具结构限位来解决。为了限定红外发射功率在一个比较小的水平，该技术方案的红外管采用小电流恒流控制，从而减少出现二次反射信号还能识别的现象。

所述左安装斜槽和所述右安装斜槽的光路通道口优选地设置透镜或透红外滤光片，可以封闭安装斜槽的光路通道口，使所述红外发射源与红外接收源所处的环境更加清洁。如图2所示，红外发射管1085、红外解调接收管1083和红外解调接收管1084选用同一块覆盖它们所在安装斜槽对应光路通道口的透镜1082（包括透红外滤光片），使得结构简单，有助于过滤干扰光源。

所述红外收发单元还可以包括伸缩式牵引机构1081，伸缩式牵引机构1081与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动。在上述透镜或透红外滤光片在所述安装斜槽形成凸包结构的基础上，伸缩式牵引机构1081能够在所述红外收发单元与障碍物发生碰撞时，牵引所述安装斜槽缩进，起到对障碍物的物理接触检测的效果。如图2所示，所述伸缩式牵引机构1081为连接所述安装斜槽的底部安装面的弹簧活动结构，让所述红外收发单元具有一定的弹力，当遇到外部的挤压时可以收缩，同时用于触发碰撞信号。

基于前述的红外收发单元，本发明还提供一种检测装置的结构实施例，装配在移动机器人的前进方向的端面上，用于执行红外检测避障功能，形成图1所示的避障机器人的结构示意图，其中，该检测装置包括两个前述的红外收发单元以及水平设置的安装槽；这两个所述红外收发单元分别设置在安装槽的左端和右端，使得安装槽的一端上设置的所述红外收发单元接收到：安装槽的另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光，或由安装槽的任一端设置的所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光。所述检测装置可以实现前述的检测方式。其中，安装槽的一端上设置的所述红外收发单元接收到的红外调制光的分时段接收的，包括先接收到安装槽的另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光，再接收到由安装槽的任一端设置的所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光；或者，先接收到由安装槽的任一端设置的所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光，再接收到安装槽的另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光。

具体地，结合图1、图2和图5可知，设置于安装槽的左端的所述红外收发单元108中，所述右安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述左安装斜槽优选地固定装设两组所述红外接收源，为了便于说明，本实施例将每组所述红外接收源的数目设置为一个，即每组只设置一个红外解调接收管，有利于降低成本；红外解调接收管1084的感测方向（即接收方向）与红外发射管1085都朝向安装斜槽的感测中心线（图2的虚线L）的右侧，红外解调接收管1083的感测方向（即接收方向）朝向安装斜槽的感测中心线（图2的虚线L）的左侧。结合图2和图5可知，红外解调接收管1084可以与红外发射管1085同向倾斜设置，与红外发射管1085同向倾斜的所述红外解调接收管1084朝向安装槽的内侧，另一个红外解调接收管1083朝向安装槽的外侧。设置于安装槽的右端的所述红外收发单元107中，所述左安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述右安装斜槽固定装设两组所述红外接收源，为了便于说明，本实施例将每组所述红外接收源的数目设置为一个，即每组只设置一个红外解调接收管，有利于降低成本；红外解调接收管1074的感测方向（即接收方向）与红外发射管1075都朝向安装斜槽的感测中心线的左侧，红外解调接收管1073的感测方向（即接收方向）朝向安装斜槽的感测中心线的右侧。结合图2和图5可知，红外解调接收管1074可以与红外发射管1075同向倾斜设置，与红外发射管1075同向倾斜的所述红外解调接收管1074朝向安装槽的内侧，另一个红外解调接收管1073朝向安装槽的外侧。

所述安装槽的左端和右端上的所述红外收发单元是分时间段发射红外调制光的，有利于确定障碍物的方位特征。具体的检测方法如下：

在t1时刻控制所述红外收发单元108的红外发射管1085开启发射红外调制光，保持红外发射管1075关闭，如果所述红外收发单元108的红外接收源没有接收到红外调制光，那么可以确定障碍物不是位于所述安装槽的水平中心线附近，而所述红外收发单元107的红外接收源接收到红外发射管1085发射的红外调制光，然后进一步地判断所述红外收发单元107的右侧是否存在障碍物，如果只有朝向安装槽内侧的红外解调接收管1074接收到红外发射管1085发射的红外调制光，则确定所述红外收发单元107的右侧不存在障碍物，因为障碍物不位于所述检测装置的右端的边角处，所以障碍物没有阻挡所述红外收发单元108发射的红外调制光；如果只有朝向安装槽外侧的红外解调接收管1073接收到红外发射管1085发射的红外调制光，则确定所述红外收发单元107的右端的边角处存在障碍物。

t1时刻，只有朝向安装槽内侧的红外解调接收管1074接收到红外发射管1085发射的红外调制光，然后在t2时刻（t2>t1）关闭红外发射管1085，再开启红外发射管1075发射红外调制光，如果所述红外收发单元108中只有朝向安装槽内侧的红外解调接收管1084接收到红外发射管1075发射的红外调制光，那么确定所述红外收发单元108的左侧不存在障碍物，如果只有朝向安装槽外侧的红外解调接收管1083接收到红外发射管1075发射的红外调制光，则确定所述红外收发单元108的左端的边角处存在障碍物，如图5（c）所示，位于所述检测装置的左端的边角处的障碍物刚好阻挡红外发射管1075发射的红外调制光，并将其反射给所述红外收发单元108中朝向安装槽外侧的所述红外解调接收管1083，从而确定障碍物位于所述检测装置的左端的边角处，同时也拓宽所述检测装置在水平方向上的可检测区域的宽度。

在t3时刻关闭红外发射管1085和红外发射管1075，再进入下一检测控制周期。

若红外发射管1075先发射，红外发射管1085保持关闭，如果只有朝向安装槽内侧的红外解调接收管1084接收到红外发射管1075发射的红外调制光，则确定所述红外收发单元108的左侧不存在障碍物，因为障碍物不位于所述检测装置的左端的边角处，所以障碍物没有阻挡所述红外收发单元107发射的红外调制光；如果只有朝向安装槽外侧的红外解调接收管1083接收到红外发射管1075发射的红外调制光，则确定所述红外收发单元108的左端的边角处存在障碍物。然后红外发射管1075关闭，红外发射管1085开启发射，如果所述红外收发单元107中只有朝向安装槽内侧的红外解调接收管1074接收到红外发射管1085发射的红外调制光，那么确定所述红外收发单元107的右侧不存在障碍物，如果只有朝向安装槽外侧的红外解调接收管1073接收到红外发射管1085发射的红外调制光，则确定所述红外收发单元107的右端的边角处存在障碍物。

障碍物位于所述安装槽的水平中心线附近时，如图5（b）所示，朝向安装槽内侧的红外解调接收管1084接收到由所述安装槽的同一端的红外发射管1085发射且经较近处障碍物P1（距离所述安装槽的水平线比较近）反射的红外调制光，朝向安装槽外侧的红外解调接收管1083接收到由红外发射管1085发射且经较远处障碍物P2（距离所述安装槽的水平线比较远）反射的红外调制光；朝向安装槽内侧的红外解调接收管1074接收到由所述安装槽的同一端的红外发射管1075发射且经较近处障碍物P1（距离所述安装槽的水平线比较近）反射的红外调制光，朝向安装槽外侧的红外解调接收管1073接收到由红外发射管1075发射且经较远处障碍物P2（距离所述安装槽的水平线比较远）反射的红外调制光，其中，所述安装槽的水平线是图5（b）中两个所述红外收发单元的水平连线。

因此，前述实施方式所达到的效果包括：当所述安装槽的一端上的红外收发单元外侧（相对于安装槽的内侧而言）的红外接收源能接收到另一端的红外收发单元发射出的信号时，发射红外调制信号的红外收发单元的外侧边角处存在障碍物阻挡；当安装槽的一端上设置的所述红外收发单元接收到另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光时，所述安装槽的内外侧无障碍物阻挡；当所述安装槽的一端上的红外收发单元的红外接收源也能接收到同一端的红外收发单元发射出的信号，哪一端上的红外收发单元先发射红外调制光而该端上的红外收发单元先接收到障碍物反射回的红外调制光，并且偏向所述安装槽的外侧的红外接收源更容易接收到距离所述检测装置较远的障碍物反射的红外调制光，所述安装槽的水平中心线附近存在障碍物阻挡，但也限于前述实施例公开可检测距离m1与可检测距离m2之间的障碍物，才能正常检测到障碍物位于所述安装槽的水平中心线附近位置，可以拓展为所述红外收发单元107的中心线和所述红外收发单元108的中心线之间的区域，确保障碍物检测准确度和精度。综上，本发明实施例让该检测装置具备检测识别障碍物相对于装置中心线的方位信息的功能效果，并且，两个所述的红外收发单元配合水平设置的安装槽形成的整体限定结构，提高了红外发射源发射的红外调制光的利用率，保证障碍物可检测区域内红外调制光对黑白障碍物的可检测距离差异小。

值得说明的是，所述检测装置中发射的红外调制信号是在控制信号上面叠加了调制信号，当所述红外解调接收管接收到所述红外调制信号时，所述红外解调接收管解调出来是低电平信号，当没有接收到所述红外调制信号时，所述红外解调接收管输出低电平信号。所述检测装置通过检测输出的高低变化的电平信号，就可以过滤外部的干扰。

优选地，所述的红外收发单元还包括伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构的一端与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，伸缩式牵引机构的另一端与所述安装槽固定连接，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动，所述检测装置在与障碍物发生接触碰撞时，触发接触碰撞信号，使得伸缩式牵引机构牵引所述安装斜槽作回缩运动，带动所述红外收发单元避开与障碍物直接接触，起到保护红外收发单元的作用。

基于前述的红外收发单元，本发明还提供一种多红外检测装置，作为多红外检测装置装配在机器人上的一种实施例，如图3所示，该多红外检测装置包括水平设置的安装槽，以及至少两组成对设置的所述的红外收发单元，本实施例设置了三组成对设置的所述的红外收发单元，成对设置的所述红外收发单元为两个前述的红外收发单元，并按照图5对应的结构特征在机器人的前进方向的端面上分布，这三对成对设置的所述红外收发单元连续排布在安装槽中，具体如图3，红外收发单元118和红外收发单元117这一对设置在所述安装槽的左侧，红外收发单元128和红外收发单元127这一对设置在所述安装槽的中间位置，红外收发单元138和红外收发单元137这一对设置在所述安装槽的右侧。结合图2、图3和图5可知，在成对设置的两个所述红外收发单元中，对于设置在左侧的所述红外收发单元，所述右安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述左安装斜槽固定装设两组所述红外接收源，为了便于说明，本实施例将每组所述红外接收源的数目设置为一个，即每组存在一个红外解调接收管，同时，对于设置于右侧的所述红外收发单元，所述左安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述右安装斜槽固定装设两个所述红外接收源，这些成对设置的所述红外收发单元的红外调制光的信号收发情况均与前述检测装置相同，在成对设置的两个所述红外收发单元中，其中一个所述红外收发单元接收到另一个所述红外收发单元发射的红外调制光，或由任一个所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光，但对于障碍物与所述红外收发单元的中心线的相对位置的确定更加具体，具体到这六个所述红外收发单元的中心线所划定的位置区域中，具体的检测位置可以根据不同红外收发单元之间的间隔进行调节。

如图4所示，成对设置的两个所述红外收发单元还可以分别设置在安装槽的水平中心线两侧，且以安装槽的水平中心线（图4的机器人机体101的中轴虚线）为对称轴，自安装槽的外侧向其内侧依次对称设置，具体如图4，红外收发单元148和红外收发单元147这一对分别设置在所述安装槽的最左端和最右端，且关于所述安装槽的水平中心线对称；红外收发单元158设置在红外收发单元148的右侧，红外收发单元157设置在红外收发单元147的左侧，且关于所述安装槽的水平中心线对称；红外收发单元168设置在红外收发单元158的右侧，红外收发单元167设置在红外收发单元157的左侧，且关于所述安装槽的水平中心线对称；这些成对设置的所述红外收发单元的红外调制光的信号收发情况均与前述检测装置相同，在成对设置的两个所述红外收发单元中，其中一个所述红外收发单元接收到另一个所述红外收发单元发射的红外调制光，或由任一个所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光，但对于障碍物与红外收发单元的中心线的相对位置的检测则更加有规律，具体到这六个所述红外收发单元的中心线所划定的对称位置区域中，具体的检测位置可以根据不同红外收发单元之间的间隔进行调节。不同对的所述红外收发单元可以选择分时间段发射红外调制光的，以避免多个信号干扰，降低障碍物检测难度。多红外检测装置相对于前述实施例，细化障碍物相对于装置前端的检测位置，提升检测效果。

所述多红外检测装置中的每个所述的红外收发单元优选地设置伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构的一端与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，伸缩式牵引机构的另一端与所述安装槽固定连接，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动，所述检测装置在与障碍物发生接触碰撞时，触发接触碰撞信号，使得伸缩式牵引机构牵引所述安装斜槽作回缩运动，带动所述红外收发单元避开与障碍物直接接触，起到保护红外收发单元的作用。

优选地，所述多红外检测装置中，排布在所述安装槽中的所述红外收发单元至少有一层，相邻层之间是对齐设置或错位设置，可以视具体检测环境需求而设定。

前述检测装置以及多红外检测装置集成成对设置的红外收发单元，形成具有宽检测区域的红外检测避障装置，检测效果好，对白色障碍物和黑色障碍物均具有良好的检测灵敏度，基于此，本发明还提供一种避障机器人，包括图1中的机器人机体101、机器人左轮102、机器人右轮103、设置在机器人机体101的中轴线上的机器人平衡轮104、设置在机器人机体101的中轴线左侧的机器人左轮102、设置在机器人机体101的中轴线右侧的机器人右轮103，使机器人本体101可用于诸如搬运机器人、扫地机等设备。

前述检测装置装设在机器人本体101的前进方向的端面上：图1的所述红外收发单元107和所述红外收发单元108，所述红外收发单元108和所述红外收发单元107分别设置在机器人机体101的左端和右端，设置于机器人机体101的左端的所述红外收发单元108中，所述右安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述左安装斜槽固定装设两组所述红外接收源，其中一组所述红外接收源朝向机器人机体101的内侧，另一组所述红外接收源朝向机器人机体101的外侧，105表示所述红外收发单元108的红外调制光的发射方向，109表示所述红外收发单元108的红外调制光的接收方向；设置于安装槽的右端的所述红外收发单元107中，所述左安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述右安装斜槽固定装设两组所述红外接收源，其中一组所述红外接收源朝向机器人机体101的内侧，另一组所述红外接收源朝向机器人机体101的外侧，106表示所述红外收发单元107的红外调制光的发射方向，110表示所述红外收发单元107的红外调制光的接收方向。值得说明的是，当所述检测装置没有设置伸缩式牵引机构时，可以装设在机器人的前进方向的内凹安装面中，机器人执行避障转弯的过程中可以避免机器人被卡住，同时还是可以依靠所述红外收发单元108和所述红外收发单元107及其限位结构完成障碍物检测工作；当所述检测装置设置所述伸缩式牵引机构时，所述红外收发单元108和所述红外收发单元107形成凸包结构，分居机器前面的两侧凸包，所述伸缩式牵引机构带有活动弹簧结构时，凸包有一定的弹力，用于检测外部的挤压，可以缩进机器人里面，同时，触发信号，告知控制系统有物理接触碰撞。

前述多红外检测装置装设在机器人本体101的前进方向的端面上时，如图3所示，三对成对设置的所述红外收发单元连续排布在安装槽中，如图4所示，三对成对设置的所述红外收发单元分别设置在安装槽的水平中心线两侧，且以安装槽的水平中心线（图4的机器人机体101的中轴虚线）为对称轴，自安装槽的外侧向其内侧依次对称设置，这些成对设置的所述红外收发单元的红外调制光的信号收发情况均与前述检测装置相同，在成对设置的两个所述红外收发单元中，其中一个所述红外收发单元接收到另一个所述红外收发单元发射的红外调制光，或由任一个所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光，在本实施例中，当障碍物在两个所述红外收发单元的安装斜槽的感测中心线之间的限定距离区域时，各个所述红外收发单元都能接收到自身发射的红外调制光，当障碍物在两个所述红外收发单元的安装斜槽的感测中心线之间的区域之外的限定距离处，比如检测装置的某一端的边角处时，该端上的红外收发单元外侧（相对于安装槽的内侧而言）的红外接收源能接收到另一端的红外收发单元发射出的信号；当无障碍物阻挡时，安装槽的一端上设置的所述红外收发单元接收到另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光。值得说明的是，当所述检测装置没有设置伸缩式牵引机构时，可以装设在机器人的前进方向的内凹安装面中，机器人执行避障转弯的过程中可以避免机器人被卡住，同时还是可以依靠成对设置的所述红外收发单元及其限位结构完成障碍物检测工作；当所述检测装置设置所述伸缩式牵引机构时，成对设置的所述红外收发单元形成凸包结构，分居机器前面的两侧凸包，所述伸缩式牵引机构带有活动弹簧结构时，凸包有一定的弹力，用于检测外部的挤压，可以缩进机器人里面，同时，触发信号，告知控制系统有物理接触碰撞。

本实施例提供的避障机器人能够采用红外调制光进行障碍物检测，通过结构配合，实现机器前方宽范围障碍物检测，以及克服了限定区域内红外调制光对黑白障碍物的可检测距离差异大的问题，检测效果好，提升机器人的感知能力，且，当执行避障转弯的过程中可以避免机器人被卡住。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽源参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种红外收发单元，该红外收发单元包括安装斜槽、红外发射源和红外接收源，其特征在于，安装斜槽包括左安装斜槽和右安装斜槽；

左安装斜槽固定装设红外发射源，右安装斜槽固定装设两组红外接收源，或右安装斜槽固定装设红外发射源，左安装斜槽固定装设两组红外接收源；

其中一组红外接收源的感测方向与红外发射源的发射方向都朝向安装斜槽的感测中心线的一侧，另一组红外接收源的感测方向朝向安装斜槽的感测中心线的另一侧，使得其中一个红外接收源接收到由红外发射源发射且经障碍物反射的红外调制光。

2.根据权利要求1所述红外收发单元，其特征在于，所述其中一组红外接收源与所述红外发射源同向倾斜, 所述两组红外接收源通过各自光路通道口以扩散角度接收形成所述安装斜槽的可接收范围，所述红外发射源通过其光路通道口以扩散角度发射形成所述安装斜槽的可发射范围，其中，可接收范围大于可发射范围。

3.根据权利要求2所述红外收发单元，其特征在于，每一组所述红外接收源存在一个红外解调接收管，所述红外发射源为一个红外发射管,该红外发射管采用小电流恒流控制以处于低发射功率状态。

4.根据权利要求3所述红外收发单元，其特征在于，所述左安装斜槽和所述右安装斜槽的光路通道口都设置透镜或透红外滤光片。

5.根据权利要求4所述红外收发单元，其特征在于，还包括伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动。

6.根据权利要求5所述红外收发单元，其特征在于，所述伸缩式牵引机构为连接所述安装斜槽的底部安装面的弹簧活动结构。

7.一种检测装置，其特征在于，该检测装置包括两个权利要求1至4任一项所述的红外收发单元以及水平设置的安装槽；

这两个所述红外收发单元分别设置在安装槽的左端和右端，使得这两个所述红外收发单元分居所述检测装置的两侧，安装槽的一端上设置的所述红外收发单元接收到：安装槽的另一端上设置的所述红外收发单元所发射的红外调制光，或由安装槽的任一端设置的所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光；

设置于安装槽的左端的所述红外收发单元中，所述右安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述左安装斜槽固定装设两组所述红外接收源，其中一组所述红外接收源朝向安装槽的内侧，另一组所述红外接收源朝向安装槽的外侧；设置于安装槽的右端的所述红外收发单元中，所述左安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述右安装斜槽固定装设两组所述红外接收源，其中一组所述红外接收源朝向安装槽的内侧，另一组所述红外接收源朝向安装槽的外侧。

8.根据权利要求7所述检测装置，其特征在于，所述的红外收发单元还包括伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构的一端与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，伸缩式牵引机构的另一端与所述安装槽固定连接，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动。

9.一种多红外检测装置，其特征在于，该多红外检测装置包括水平设置的安装槽，以及至少两组成对设置的权利要求1至4任一项所述的红外收发单元，成对设置的所述红外收发单元为两个所述红外收发单元；

这些成对设置的所述红外收发单元连续排布在安装槽中，或者，成对设置的两个所述红外收发单元分别设置在安装槽的水平中心线两侧，且以安装槽的水平中心线为对称轴，自安装槽的外侧向其内侧依次对称设置；

在成对设置的两个所述红外收发单元中，其中一个所述红外收发单元接收到另一个所述红外收发单元发射的红外调制光，或由任一个所述红外收发单元发射且被障碍物反射的红外调制光；

在成对设置的两个所述红外收发单元中，对于设置在左侧的所述红外收发单元，所述右安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述左安装斜槽固定装设两组所述红外接收源；对于设置于右侧的所述红外收发单元，所述左安装斜槽固定装设所述红外发射源，所述右安装斜槽固定装设两组所述红外接收源。

10.根据权利要求9所述多红外检测装置，其特征在于，所述的红外收发单元还包括伸缩式牵引机构，伸缩式牵引机构的一端与所述安装斜槽的安装面存在连接关系，伸缩式牵引机构的另一端与所述安装槽固定连接，用于牵引所述安装斜槽作伸缩运动。

11.根据权利要求9所述多红外检测装置，其特征在于，排布在所述安装槽中的所述红外收发单元至少有一层，相邻层之间是对齐设置或错位设置。

12.一种避障机器人，其特征在于，权利要求7所述的检测装置、权利要求9或11所述的多红外检测装置装设在机器人的前进方向的内凹安装面中；或者，权利要求8所述的检测装置或权利要求10所述的多红外检测装置装设在机器人的前进方向的端面上。

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