CN113974492B - 一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人相关技术领域，且公开了一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，包括机壳，所述机壳的底面中部固定安装有驱动电机，且驱动电机的两端输出轴分别固定安装有支撑柱，所述支撑柱的外侧固定安装有外轮，所述机壳的底面一侧活动安装有在机壳中上下活动的检测杆。本发明通过在机壳中的底部外侧活动安装有检测杆，从而在其机壳运动的过程中，通过检测杆率先的接触地面，从而可实时的感知对面的平整度，并在出现崎岖路段的过程中，通过检测杆的行程变化输出至膨胀轮，从而通过膨胀轮的膨胀和缩合实现其驱动电机两侧输出轴的差速转动，实现其机壳自主换向躲避障碍的现象，最终达到自动避让的目的。

Description

一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人

技术领域

本发明涉及机器人相关技术领域，具体为一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人。

背景技术

智能移动机器人是一类能够通过传感器感知外部环境和自身状态，从而实现在未知场景中可有效的对障碍物实现避让，从而完成一定作业功能的机器人系统。

现有通过传感器避让的机器人也注入于日常清扫地面的工作上，其主要通过在扫地机器人机壳之上设置有传感装置，从而通过扫地机器人搭载的扫地模组实现机器人在未知领域中实现自动避让及清扫的工作。

但在实际使用的过程中，由于其现有的传感器其对传输的距离相对精度较高，而针对于地面平整度的检测相对较弱，因而导致距离传感器在运用的过程中，会由机器人所处地面环境高低的不同，进一步的促使机器人在前进时，其高度不平的路面会顶柱机壳的底部，从而实现机器人的轮毂脱离地面，促使机器人无法正常的进行运动；与此同时，在遇到低洼的情形下，由于其传感器不能精准的检测，因而导致机器人易陷入低洼的状态，从而使得机器人无法正常的运动，并且无法实现自主的脱困，大大的降低了在未知环境下的避让能力。

发明内容

针对背景技术中提出的现有扫地机器人在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，具备自动避让、自主脱困的优点，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

本发明提供如下技术方案：一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，包括机壳，所述机壳的底面中部固定安装有驱动电机，且驱动电机的两端输出轴分别固定安装有支撑柱，所述支撑柱的外侧固定安装有外轮，所述机壳的底面一侧活动安装有在机壳中上下活动的检测杆，且机壳的内壁固定安装有与机壳中用于检测杆上下活动腔室相通的输液管，所述输液管的一端与驱动电机的一个输出轴活动安装，一个所述外轮的外侧活动安装有膨胀轮，且膨胀轮通过支撑柱和驱动电机的输出轴空腔与输液管相通，所述外轮的外侧固定安装有位于膨胀轮内腔的顶出弹簧，且顶出弹簧的一端与膨胀轮的内壁活动安装。

优选的，所述驱动电机的侧壁固定安装有位于驱动电机输出轴外侧的回液架，且回液架的内壁开设有回液腔，所述驱动电机的输出轴侧壁位于回液腔中，且驱动电机的输出轴固定安装有位于回液腔中的驱动扇叶，所述驱动电机的输出轴侧壁开设有用于回液腔与驱动电机输出轴腔室相通的回液孔。

优选的，所述机壳的两侧活动安装有以机壳的中心为中心对称安装的平衡杆。

优选的，所述检测杆与平衡杆的底部均设有用于滚动接触的球体。

优选的，所述机壳的内壁顶部设有存液箱，且存液箱与检测杆顶部的机壳内腔连通，所述机壳的内壁活动安装有用于实现存液箱与机壳内腔单向流通的防逆球，所述机壳的内壁设有出液道，且机壳的内壁固定安装有位于出液道下方的传液管，一个所述平衡杆的侧壁开设有用于出液道与传液管通断的连接槽，且机壳的内壁固定安装有位于传液管下方的回液管，所述回液管的一端与回液腔相通，另一个所述平衡杆上的连接槽限制了传液管与回液管之间的通断。

优选的，所述检测杆的中心轴线与机壳的底面之间的夹角设为四十五度。

优选的，所述顶出弹簧的数量设为八个，且八个顶出弹簧均以驱动电机的输出轴为中心等角度的布置在外轮的侧壁。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过在机壳中的底部外侧活动安装有检测杆，从而在其机壳运动的过程中，通过检测杆率先的接触地面，从而可实时的感知对面的平整度，并在出现崎岖路段的过程中，通过检测杆的行程变化输出至膨胀轮，从而通过膨胀轮的膨胀和缩合实现其驱动电机两侧输出轴的差速转动，实现其机壳自主换向躲避障碍的现象，最终达到自动避让的目的。

2、本发明通过在机壳的底部两侧活动安装有平衡杆，因而在机壳工作的过程中，不仅通过平衡杆实现对整个机体的平衡稳定的运动，还在机壳因惯性导致其前部卡至凸出路段时，会通过平衡杆的伸出实现回液腔与存液箱相通，并在驱动扇叶持续转动的过程中，促使存液箱的介质大量的涌入检测杆中，迫使检测杆伸出，从而通过检测杆的伸出实现机壳整体的换位，迫使机壳脱离凸起障碍物，最终实现自主脱困的目的。

附图说明

图1为本发明结构整体装配剖视示意图；

图2为本发明结构整体装配底部示意图；

图3为本发明结构图2中A-A处剖视示意图；

图4为本发明结构图2中B-B处剖视示意图；

图5为本发明结构图4中C处放大示意图；

图6为本发明结构图4中D处放大示意图。

图中：1、机壳；2、驱动电机；3、支撑柱；4、外轮；5、检测杆；6、输液管；7、膨胀轮；8、顶出弹簧；9、回液架；10、回液腔；11、驱动扇叶；12、回液孔；13、存液箱；14、防逆球；15、平衡杆；16、出液道；17、传液管；18、回液管；19、连接槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，包括机壳1，并在机壳1的底面中部固定安装有驱动电机2，且驱动电机2的两端输出轴分别固定安装有支撑柱3，支撑柱3的外侧固定安装有外轮4，同时，在机壳1的底面一侧活动安装有在机壳1中上下活动的检测杆5，且机壳1的内壁固定安装有与机壳1中用于检测杆5上下活动腔室相通的输液管6，且输液管6的一端与驱动电机2的一个输出轴活动安装，并在一个外轮4的外侧活动安装有膨胀轮7，且膨胀轮7通过支撑柱3与驱动电机2的输出轴空腔与输液管6相通，并在外轮4的外侧固定安装有位于膨胀轮7内腔的顶出弹簧8，且顶出弹簧8的一端与膨胀轮7的内壁活动安装，因而在其工作的过程中，通过其检测杆5受地面的上下起伏实现检测杆5的伸出与缩回，进一步的实现检测杆5将机壳1中的内腔压力出现变化，并通过输液管6将其介质压力实现传动，与此同时，通过其介质输送至膨胀轮7的内腔，从而保持着膨胀轮7处于张开还是收缩的现象，进一步的，通过其膨胀轮7涨开与收缩，实现膨胀轮7外侧直径的变化，从而保证了膨胀轮7与驱动电机2另一个输出轴的上的外轮4之间的外径值发生改变，从而实现驱动电机2在不断转动的过程中，可产生转速差，实现机壳1受地形变化自主的实现换向的目的。

请参阅图5，其中，为了实现其检测杆5有足够顶出强度的同时，还不会影响机壳1的正常使用，因而在其驱动电机2的侧壁固定安装有位于驱动电机2输出轴外侧的回液架9，且回液架9的内壁开设有回液腔10，驱动电机2的输出轴侧壁位于回液腔10中，并在驱动电机2的输出轴固定安装有位于回液腔10中的驱动扇叶11，并在驱动电机2的输出轴侧壁开设有用于回液腔10与驱动电机2输出轴腔室相通的回液孔12，因而在工作的过程中，通过其驱动扇叶11持续的转动，促使回液腔10中的介质始终有向回液孔12灌入的趋势，从而保证了驱动电机2一端输出轴有一定的介质压力，保证其膨胀轮7的内腔介质充盈，同时，保证了检测杆5可正常的顶出。

请参阅图2，其中，为了实现其机壳1在运动的过程中，可保证其机壳1的两侧平衡，因而通过在机壳1的两侧活动安装有以机壳1的中心为中心对称安装的平衡杆15，因而，通过在其平衡杆15可在机壳1中上下滑动，从而避免因机壳1两侧受力不均导致机壳1偏载的现象，最终实现自主平衡的目的。

请参阅图2和图3，其中，为了便于其平衡杆15及检测杆5均可与地面摩擦的过程中降低阻力，从而在在其检测杆5与平衡杆15的底部均设有用于滚动接触的球体，因而通过滚动球体以降低运动过程中产生的摩擦力。

请参阅图4-图6，其中，为了实现其机壳1在卡死的状态下实现自主的脱离，从而在其机壳1的内壁顶部设有存液箱13，并通过存液箱13与检测杆5顶部的机壳1内腔连通，并在机壳1的内壁活动安装有用于实现存液箱13与机壳1内腔单向流通的防逆球14，与此同时，通过在机壳1的内壁设有出液道16，并在机壳1的内壁固定安装有位于出液道16下方的传液管17，同时，通过在一个平衡杆15的侧壁开设有用于出液道16与传液管17通断的连接槽19，并在机壳1的内壁固定安装有位于传液管17下方的回液管18，且回液管18的一端与回液腔10相通，与此同时，另一个平衡杆15上的连接槽19限制了传液管17与回液管18之间的通断，因而在其工作的过程中，通过其检测杆5受力向内挤压，由于其存液箱13中的介质充盈，并在其机壳1置于平整的路段上时，其出液道16与传液管17之间不连通，其传液管17与回液管18支架不连通，与此同时，其驱动扇叶11受转动的介质实现膨胀轮7中的介质挤压膨胀，从而实现其膨胀轮7外部膨胀，与此同时，当其机壳1端头被凸块顶起后，会使得机壳1端头抬起，进一步的促使平衡杆15下落，从而实现其存液箱13与回液腔10连通，并通过驱动扇叶11不断的转动促使存液箱13中的吸入介质大量的涌入驱动电机2的输出轴内腔，与此同时，其机壳1内腔的介质随会有小部分的流入至存液箱13中，但总体的趋势还会使得检测杆5及膨胀轮7的介质增多，从而实现其检测杆5的顶出及膨胀轮7的增大，进一步的通过检测杆5顶出使得机壳1有向一侧摆动的驱动力，与此同时，通过其膨胀轮7的外径增大，从而实现其机壳1可向一侧偏转运动，保证了其机壳1在受凸起时，可自主的进行脱困。

请参阅图3，其中，为了实现其机壳1在受凸起路段卡住时，其检测杆5顶出实现其机壳1向一侧出现偏转，因而通过将其检测杆5的中心轴线与机壳1的底面之间的夹角设为四十五度，因而通过其检测杆5倾斜布置在机壳1上，因而在其检测杆5受力顶出后，会自主的向一侧的出现偏转，从而完成其机壳1的自主脱离。

请参阅图1，其中，为了保证其膨胀轮7可始终的保持轮状形状，因而通过将其顶出弹簧8的数量设为八个，且八个顶出弹簧8均以驱动电机2的输出轴为中心等角度的布置在外轮4的侧壁，从而保证其膨胀轮7通过顶出弹簧8可向外保持轮毂直径便于直线运动，还可符合膨胀轮7的伸长与缩合实现其膨胀轮7的直径值出现改变，同时，本申请中的膨胀轮7材质可选用软质橡胶等易变形的软质材质。

本发明的使用方法【工作原理】如下：

正常工作状态：通过其机壳1放置在待清洁的路面上，并通过其驱动电机2的转动实现外轮4的转动，此时，处在平整路面的状态，其检测杆5会受自身重力接触地面，其检测杆5的底端与外轮4的外侧壁处于同一平面内，其膨胀轮7受顶出弹簧8的弹力与其外轮4的外径值相同，从而实现机壳1向前运动；

崎岖路段换向状态：当其机壳1持续向前运动的过程中，当其凸起的路段时，其检测杆5会受力向内机壳1内挤压，并在检测杆5挤压时，会通过挤压介质经输液管6流至驱动电机2的输出轴内腔，并通过支撑柱3将介质流至膨胀轮7的内腔，从而实现膨胀轮7的膨胀，致使膨胀轮7的外直径大于驱动电机2另一端外轮4的外直径，从而实现驱动电机2在持续运动的过程中，由于两侧运动直径的变化，实现机壳1的转动，达到自动避让的目的，同理，当其检测杆5遭遇低洼路面时，会向外伸出，从而实现膨胀轮7内腔的介质抽出，致使膨胀轮7压缩顶出弹簧8，从而使得膨胀轮7的外径值小于驱动电机2一端输出轴外轮4的外径值，最终达到机壳1环形实现自动避让的目的；

卡住状态：当其机壳1遇到凸起路段时，其机壳1卡住在凸起的部位，进而会导致其机壳1一侧整体上移，其机壳1处于前端高于后端的趋势，此时，其外轮4脱离了地面，从而无法实现机壳1正常运动，并在机壳1发生倾斜的时，其平衡杆15会受重力下移，并使得存液箱13通过出液道16、连接槽19、传液管17、连接槽19、回液管18后与回液腔10相连通，并在驱动电机2持续转动的过程中，带动驱动扇叶11的转动促使回液腔10中的介质大量的灌入膨胀轮7及检测杆5中，由于其检测杆5中的介质向存液箱13回流的速率小于回液腔10灌入的速率，因而导致其膨胀轮7膨胀的过程中，其检测杆5向外伸出，进一步的推动机壳1向一侧偏移，致使其机壳1摆脱凸起部位，并在脱离之后，由于其外轮4接触了地面，从而实现机壳1的运动，并在机壳1前方无凸起举升后，受重力其机壳1会自主的实现检测杆5的收缩及平衡杆15的复位，并通过平衡杆15复位后，其存液箱13与回液腔10之间封死，从而实现机壳1的脱困。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，包括机壳（1），其特征在于：所述机壳（1）的底面中部固定安装有驱动电机（2），且驱动电机（2）的两端输出轴分别固定安装有支撑柱（3），所述支撑柱（3）的外侧固定安装有外轮（4），所述机壳（1）的底面一侧活动安装有在机壳（1）中上下活动的检测杆（5），且机壳（1）的内壁固定安装有与机壳（1）中用于检测杆（5）上下活动腔室相通的输液管（6），所述输液管（6）的一端与驱动电机（2）的一个输出轴活动安装，一个所述外轮（4）的外侧活动安装有膨胀轮（7），且膨胀轮（7）通过支撑柱（3）和驱动电机（2）的输出轴空腔与输液管（6）相通，所述外轮（4）的外侧固定安装有位于膨胀轮（7）内腔的顶出弹簧（8），且顶出弹簧（8）的一端与膨胀轮（7）的内壁活动安装，所述驱动电机（2）的侧壁固定安装有位于驱动电机（2）输出轴外侧的回液架（9），且回液架（9）的内壁开设有回液腔（10），所述驱动电机（2）的输出轴侧壁位于回液腔（10）中，且驱动电机（2）的输出轴固定安装有位于回液腔（10）中的驱动扇叶（11），所述驱动电机（2）的输出轴侧壁开设有用于回液腔（10）与驱动电机（2）输出轴腔室相通的回液孔（12）。

2.根据权利要求1所述的一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，其特征在于：所述机壳（1）的两侧活动安装有以机壳（1）的中心为中心对称安装的平衡杆（15）。

3.根据权利要求2所述的一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，其特征在于：所述检测杆（5）与平衡杆（15）的底部均设有用于滚动接触的球体。

4.根据权利要求2所述的一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，其特征在于：所述机壳（1）的内壁顶部设有存液箱（13），且存液箱（13）与检测杆（5）顶部的机壳（1）内腔连通，所述机壳（1）的内壁活动安装有用于实现存液箱（13）与机壳（1）内腔单向流通的防逆球（14），所述机壳（1）的内壁设有出液道（16），且机壳（1）的内壁固定安装有位于出液道（16）下方的传液管（17），一个所述平衡杆（15）的侧壁开设有用于出液道（16）与传液管（17）通断的连接槽（19），且机壳（1）的内壁固定安装有位于传液管（17）下方的回液管（18），所述回液管（18）的一端与回液腔（10）相通，另一个所述平衡杆（15）上的连接槽（19）限制了传液管（17）与回液管（18）之间的通断。

5.根据权利要求1或4所述的一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，其特征在于：所述检测杆（5）的中心轴线与机壳（1）的底面之间的夹角设为四十五度。

6.根据权利要求1所述的一种可在未知场景中遇障碍物时自动避让的移动机器人，其特征在于：所述顶出弹簧（8）的数量设为八个，且八个顶出弹簧（8）均以驱动电机（2）的输出轴为中心等角度的布置在外轮（4）的侧壁。

Images