CN111176303A - 一种单总线器件循迹行走机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单总线器件循迹行走机器人，包括：机器人设置两只驱动轮，还设置四只互相绝缘的导电万向轮，并配有触头选通电路和单总线器件读入电路，以及指南针单元；在机器人行走过程中，一只导电万向轮若接触到单总线器件的数据端，则有另外的导电万向轮接触单总线器件的接地端，机器人根据接触数据端和接地端不同导电万向轮的编号，以及指南针单元给出的方位数据，判断出自己所处的位置，明确自己接下来的行走任务和操作任务，完成调度中心下达的任务指令。本发明的机器人与顾客共有通道，输送形式简洁，地标隐蔽坚固耐用，不怕踩踏，无需维护，导航精度适中，不怕干扰，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及机器人，特别是一种可以输送物品的行走机器人，尤其是在机器人行走的区域设置多只单总线器件，由单总线器件引导行走的机器人。
背景技术
现有技术中，已经有多种可以输送物品的行走机器人，为了将物品准确地送到目的地，导航机器人行走的方式也有多种方式，例如：
一、在行走路线上设置多组二维码，由机器人的二维码扫描器识别，实现由二维码引导机器人循迹行走。这种方式只能适用于专用的通道，如邮包分拣、餐厅送餐。
在餐厅送餐的应用中，这种专用的通道要占用大量的餐厅空间，有时候为了满足餐桌的配置，给设计专用的通道带来很大的困难；如果将行走路线设置在地面上，顾客们很容易将二维码踩踏模糊，使扫描器无法识别。
二、在行走路线上设置RFID标签，由机器人的RFID短距离无线接收器识别标签位置，这种方式在餐厅送餐的应用中可以将行走路线设置在地面上，这种区位识别的难点在于很难精确对位，扫描器与RFID标签之间的无线感应距离误差较大，容易误读。
三、在活动空间设置UWB设备导航，如201810585592.6的中国发明专利申请，基于UWB定位及航位推算的室内AGV导航控制方法。其控制原理为：设置多个UWB设备固定于设定空间穹顶的四角，AGV小车内部设置接收模块，该模块具有返回信号功能，多UWB设备对AGV小车进行航向角和距离的测量，从而计算出AGV小车的方位坐标。测量误差小于150mm。此方法适于在无遮挡空旷的场地上引导AGV小车运行，如果运行空间内物品繁多，AGV小车湮没在物品或树木之中，那么导航的精度会大打折扣，如果受控场地十分狭促，也会增大测距误差。
本发明的前提是：
因此，人们一直在寻找一种机器人，该机器人能够与顾客共有通道，输送形式简洁，地标隐蔽，坚固耐用，不怕踩踏，无需维护，导航精度适中，不怕干扰，成本低廉的机器人输送系统，现有技术中缺少这样的机器人，有待于人们去开发。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术中缺少能够与顾客共有通道，输送形式简洁，地标隐蔽，坚固耐用，不怕踩踏，无需维护，导航精度适中，不怕干扰，成本低廉的机器人的问题，而提出一种单总线器件循迹行走机器人。
本发明是这样实现的：设计制造一种单总线器件循迹行走机器人，包括：所述机器人包括一底座，底座上设置驱动轮A、驱动轮B和一导电万向轮组，各个导电万向轮之间彼此绝缘，导电万向轮通体导电并与触头选通电路连接，，触头选通电路连接单总线器件读入电路，单总线器件读入电路连接智能控制系统。
所述机器人上设置指南针单元，所述指南针单元连接智能控制系统，根据机器人的轴线向智能控制系统输出方位数据。
所述机器人的机箱上设置避障单元组，所述避障单元组包括：第一测距组、第二测距组都连接智能控制系统，第一人体感应组、第二人体感应组都连接智能控制系统。
所述机器人连接无线通信单元。
所述智能控制系统连接LED指示灯单元，根据正常工作状态时点亮绿灯，机器人交汇时点亮黄灯，避让行人时黄灯闪烁，电池欠压时红灯闪烁，左转时左转方向灯闪烁，右转时右转方向灯闪烁的设定工作。
所述导电万向轮组包括：第一导电万向轮、第二导电万向轮、第三导电万向轮、第四导电万向轮；
第一导电万向轮连接电子开关U3A和电子开关U3B的一端，电子开关U3A的另一端连接单总线器件读入电路输入端；电子开关U3B的另一端连接接地端；
第二导电万向轮连接电子开关U3C和电子开关U3D的一端，电子开关U3C的另一端连接单总线器件读入电路输入端；电子开关U3D的另一端连接接地端；
第三导电万向轮连接电子开关U4E和电子开关U4F的一端，电子开关U4E的另一端连接单总线器件读入电路输入端；电子开关U4F的另一端连接接地端；
第四导电万向轮连接电子开关U4G和电子开关U4H的一端，电子开关U4G的另一端连接单总线器件读入电路输入端；电子开关U4H的另一端连接接地端。
所述电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U4H的控制端连接U2的P2.7引脚。
当所述P2.0引脚输出高电平时，P2.1引脚、P2.2引脚、P2.4引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U3A导通，第一导电万向轮连接单总线器件读入电路输入端；P2.3引脚、P2.5引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3D、电子开关U4F、电子开关U4H导通；
当所述P2.2引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.3引脚、P2.4引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U3C导通，第二导电万向轮连接单总线器件读入电路输入端；P2.1引脚、P2.5引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U4F、电子开关U4H导通；
当所述P2.4引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.2引脚、P2.5引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U4E导通，第三导电万向轮（123）连接单总线器件读入电路输入端；P2.1引脚、P2.3引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U3D、电子开关U4H导通；
当所述P2.6引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.2引脚、P2.4引脚、P2.7引脚输出低电平；电子开关U4G导通，第四导电万向轮连接单总线器件读入电路输入端；P2.1引脚、P2.3引脚、P2.5引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U3D、电子开关U4F导通。
所述第一测距组设置在机箱正面，所发送的脉冲串中，除了测距脉冲之外，还发送机器人互认数据，当两机器人相遇时，本着右侧通行和送货优先原则，返回机器人主动避让送货机器人，相遇的两机器人互相发送身份码和任务码，其中身份码一个字节，任务码一个字节，所述返回机器人相遇送货机器人，主动避让时，返回机器人线检测自己右侧是否有整个身位避让空间，如有，则返回机器人启动舵机马达A驱动电路和舵机马达B驱动电路，将驱动轮A和驱动轮B转动90°，向右侧运行一个身位，送货机器人检测到返回机器人已经避让一个身位，就运行通过交汇点；如果返回机器人检测自己右侧只有半个身位避让空间，则通知送货机器人各自向右运行半个身位，由送货机器人先行通过；如果返回机器人检测自己右侧没有避让空间，则返回机器人向后退让，寻找避让空间，并通知送货机器人前行，待返回机器人在退行过程中找到避让空间，再由送货机器人先行通过。
本发明的优点在于：机器人除了设置两只驱动轮，还设置四只互相绝缘的导电万向轮，并配有触头选通电路和单总线器件读入电路，以及指南针单元；在机器人行走过程中，一只导电万向轮若接触到单总线器件的数据端，则有另外的导电万向轮接触单总线器件的接地端，机器人根据接触数据端和接地端不同导电万向轮的编号，以及指南针单元给出的方位数据，判断出自己所处的位置，明确自己接下来的行走任务和操作任务，完成调度中心下达的任务指令。本发明的机器人与顾客共有通道，输送形式简洁，地标隐蔽坚固耐用，不怕踩踏，无需维护，导航精度适中，不怕干扰，成本低廉。
附图说明
图1是本发明单总线器件循迹行走机器人及底座上的布置示意图，底座11上设置有驱动轮A111、驱动轮B112，以及四只导电万向轮；
图2是本发明单总线器件循迹行走机器人涉及的单总线器件示意图；
图3是本发明单总线器件循迹行走机器人涉及的信息地板块2和接地地板块3布置的示意图；
图4是本发明单总线器件循迹行走机器人涉及的智能控制系统100和主MCU1连接各个电路单元的示意图；
图5是本发明单总线器件循迹行走机器人涉及的触头选通电路101和单总线器件读入电路102电原理图。
具体实施方式
下面结合实施例一和实施例二对本发明作进一步详细的描述。
参考图1～图5，所述机器人1包括一底座11，底座11上设置驱动轮A111、驱动轮B112和一导电万向轮组12，导电万向轮之间彼此绝缘，导电万向轮通体导电并与触头选通电路101连接，触头选通电路101连接单总线器件读入电路102，单总线器件读入电路102连接智能控制系统100。
所述机器人1上设置指南针单元103，所述指南针单元103连接智能控制系统100，根据机器人1的轴线131向智能控制系统100输出方位数据。
所述机器人1的机箱13上设置避障单元组63，所述避障单元组63包括：第一测距组631、第二测距组633都连接智能控制系统100，第一人体感应组632、第二人体感应组634都连接智能控制系统100。
所述机器人1连接无线通信单元104。
所述智能控制系统100连接LED指示灯单元105，根据正常工作状态时点亮绿灯，机器人交汇时点亮黄灯，避让行人时黄灯闪烁，电池欠压时红灯闪烁，左转时左转方向灯闪烁，右转时右转方向灯闪烁的设定工作。
所述导电万向轮组12包括：第一导电万向轮121、第二导电万向轮122、第三导电万向轮123、第四导电万向轮124；
第一导电万向轮121连接电子开关U3A和电子开关U3B的一端，电子开关U3A的另一端连接单总线器件读入电路102输入端；电子开关U3B的另一端连接接地端；
第二导电万向轮122连接电子开关U3C和电子开关U3D的一端，电子开关U3C的另一端连接单总线器件读入电路102输入端；电子开关U3D的另一端连接接地端；
第三导电万向轮123连接电子开关U4E和电子开关U4F的一端，电子开关U4E的另一端连接单总线器件读入电路102输入端；电子开关U4F的另一端连接接地端；
第四导电万向轮124连接电子开关U4G和电子开关U4H的一端，电子开关U4G的另一端连接单总线器件读入电路102输入端；电子开关U4H的另一端连接接地端。
所述电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U4H的控制端连接U2的P2.7引脚。
当所述P2.0引脚输出高电平时，P2.1引脚、P2.2引脚、P2.4引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U3A导通，第一导电万向轮121连接单总线器件读入电路102输入端；P2.3引脚、P2.5引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3D、电子开关U4F、电子开关U4H导通；
当所述P2.2引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.3引脚、P2.4引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U3C导通，第二导电万向轮122连接单总线器件读入电路102输入端；P2.1引脚、P2.5引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U4F、电子开关U4H导通；
当所述P2.4引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.2引脚、P2.5引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U4E导通，第三导电万向轮123连接单总线器件读入电路102输入端；P2.1引脚、P2.3引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U3D、电子开关U4H导通；
当所述P2.6引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.2引脚、P2.4引脚、P2.7引脚输出低电平；电子开关U4G导通，第四导电万向轮124连接单总线器件读入电路102输入端；P2.1引脚、P2.3引脚、P2.5引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U3D、电子开关U4F导通。
所述第一测距组631设置在机箱13正面，所发送的脉冲串中，除了测距脉冲之外，还发送机器人互认数据，当两机器人相遇时，本着右侧通行和送货优先原则，返回机器人主动避让送货机器人，相遇的两机器人互相发送身份码和任务码，其中身份码一个字节，任务码一个字节，所述返回机器人相遇送货机器人，主动避让时，返回机器人线检测自己右侧是否有整个身位避让空间，如有，则返回机器人启动舵机马达A驱动电路645和舵机马达B驱动电路646，将驱动轮A111和驱动轮B112转动90°，向右侧运行一个身位，送货机器人检测到返回机器人已经避让一个身位，就运行通过交汇点；如果返回机器人检测自己右侧只有半个身位避让空间，则通知送货机器人各自向右运行半个身位，由送货机器人先行通过；如果返回机器人检测自己右侧没有避让空间，则返回机器人向后退让，寻找避让空间，并通知送货机器人前行，待返回机器人在退行过程中找到避让空间，再由送货机器人先行通过。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式和应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种单总线器件循迹行走机器人，其特征在于，所述机器人（1）包括一底座（11），底座（11）上设置驱动轮A（111）、驱动轮B（112）和一导电万向轮组（12），各个导电万向轮之间彼此绝缘，导电万向轮通体导电并与触头选通电路（101）连接，，触头选通电路（101）连接单总线器件读入电路（102），单总线器件读入电路（102）连接智能控制系统（100）。
2.根据权利要求1所述的单总线器件循迹行走机器人，其特征在于，所述机器人（1）上设置指南针单元（103），所述指南针单元（103）连接智能控制系统（100），根据机器人（1）的轴线（131）向智能控制系统（100）输出方位数据。
3.根据权利要求1所述的单总线器件循迹行走机器人，其特征在于，所述机器人（1）的机箱（13）上设置避障单元组（63），所述避障单元组（63）包括：第一测距组（631）、第二测距组（633）都连接智能控制系统（100），第一人体感应组（632）、第二人体感应组（634）都连接智能控制系统（100）。
4.根据权利要求1所述的单总线器件循迹行走机器人，其特征在于，所述智能控制系统（100）连接LED指示灯单元（105），根据正常工作状态时点亮绿灯，机器人交汇时点亮黄灯，避让行人时黄灯闪烁，电池欠压时红灯闪烁，左转时左转方向灯闪烁，右转时右转方向灯闪烁的设定工作。
5.根据权利要求1所述的单总线器件循迹行走机器人，其特征在于，所述导电万向轮组（12）包括：第一导电万向轮（121）、第二导电万向轮（122）、第三导电万向轮（123）、第四导电万向轮（124）；
第一导电万向轮（121）连接电子开关U3A和电子开关U3B的一端， 电子开关U3A的另一端连接单总线器件读入电路（102）输入端；电子开关U3B的另一端连接接地端；
第二导电万向轮（122）连接电子开关U3C和电子开关U3D的一端， 电子开关U3C的另一端连接单总线器件读入电路（102）输入端；电子开关U3D的另一端连接接地端；
第三导电万向轮（123）连接电子开关U4E和电子开关U4F的一端， 电子开关U4E的另一端连接单总线器件读入电路（102）输入端；电子开关U4F的另一端连接接地端；
第四导电万向轮（124）连接电子开关U4G和电子开关U4H的一端， 电子开关U4G的另一端连接单总线器件读入电路（102）输入端；电子开关U4H的另一端连接接地端。
6.根据权利要求5所述的单总线器件循迹行走机器人，其特征在于，所述电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U3A的控制端连接U2的P2.0引脚，电子开关U4H的控制端连接U2的P2.7引脚。
7.根据权利要求6所述的单总线器件循迹行走机器人，其特征在于：
当所述P2.0引脚输出高电平时，P2.1引脚、P2.2引脚、P2.4引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U3A导通，第一导电万向轮（121）连接单总线器件读入电路（102）输入端；P2.3引脚、P2.5引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3D、电子开关U4F、电子开关U4H导通；
当所述P2.2引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.3引脚、P2.4引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U3C导通，第二导电万向轮（122）连接单总线器件读入电路（102）输入端；P2.1引脚、P2.5引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U4F、电子开关U4H导通；
当所述P2.4引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.2引脚、P2.5引脚、P2.6引脚输出低电平；电子开关U4E导通，第三导电万向轮（123）连接单总线器件读入电路（102）输入端；P2.1引脚、P2.3引脚、P2.7引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U3D、电子开关U4H导通；
当所述P2.6引脚输出高电平时，P2.0引脚、P2.2引脚、P2.4引脚、P2.7引脚输出低电平；电子开关U4G导通，第四导电万向轮（124）连接单总线器件读入电路（102）输入端；P2.1引脚、P2.3引脚、P2.5引脚输出高电平，电子开关U3B、电子开关U3D、电子开关U4F导通。
8.根据权利要求3所述的单总线器件循迹行走机器人，其特征在于，所述第一测距组（631）设置在机箱（13）正面，所发送的脉冲串中，除了测距脉冲之外，还发送机器人互认数据，当两机器人相遇时，本着右侧通行和送货优先原则，返回机器人主动避让送货机器人，相遇的两机器人互相发送身份码和任务码，其中身份码一个字节，任务码一个字节，所述返回机器人相遇送货机器人，主动避让时，返回机器人线检测自己右侧是否有整个身位避让空间，如有，则返回机器人启动舵机马达A驱动电路（645）和舵机马达B驱动电路（646），将驱动轮A（111）和驱动轮B（112）转动90°，向右侧运行一个身位，送货机器人检测到返回机器人已经避让一个身位，就运行通过交汇点；如果返回机器人检测自己右侧只有半个身位避让空间，则通知送货机器人各自向右运行半个身位，由送货机器人先行通过；如果返回机器人检测自己右侧没有避让空间，则返回机器人向后退让，寻找避让空间，并通知送货机器人前行，待返回机器人在退行过程中找到避让空间，再由送货机器人先行通过。
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