CN114684155A - 一种自行稳定姿态的多功能感知器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自行稳定姿态的多功能感知器，包括姿态监测单元、姿态控制单元、姿态调整单元、蓝牙控制单元。其中，运用姿态监测单元监测采集感知器姿态的实时数据，运用姿态控制单元接收姿态的实时数据，通过姿态控制单元来控制姿态调整单元，运用蓝牙技术，连接感知器与手机端，实时查看姿态数据。当感知器处于移动状态中时，根据感知器采集的实时姿态数据判断此时感知器是否处于姿态失衡的状态，通过控制姿态调整单元按预设方案移动的控制指令，以将该系统从当前失衡的姿态调整至稳定姿态。极大程度解决了车辆行驶过程中车体失衡导致的车载器件功能不能实现的问题。
Description
技术领域
本发明涉及控制姿态技术领域，具体为一种自行稳定姿态的多功能感知器。
背景技术
近年来随着科学技术的突飞猛进，车辆的智能技术不断提高，循迹小车智能电动车、无人驾驶汽车、平衡车等相继问世。但是，现存车辆的智能技术不足以应对瞬息万变的发展，通常的智能小车仅仅用作于代步和运输，而且车载功能比较单一，无法应对来自其他领域更高需求的挑战。
基于现存问题，需要在现存车辆的智能技术的基础上研发更多的适应型功能，来解决日常生活常见的车辆行驶过程中带来的姿态失衡的问题，尤其是考虑到车辆在行驶中车体姿态失衡导致到车载器件的功能不能实现以及人们在行驶过程中的舒适度的问题。因此，本发明的目的在于提供一种自行稳定姿态的多功能感知器，用于解决现村车辆智能技术中车辆在行驶过程中的车体姿态失衡导致到车载器件的功能不能实现以及人们在行驶过程中的舒适度的问题。
发明内容
为了克服所述现存车辆智能技术的短板，本发明提供一种自行稳定姿态的多功能感知器，以解决上述背景中出现的技术型问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自行稳定姿态的多功能感知器。所述感知器包括：姿态监测单元、姿态控制单元、姿态调整单元、蓝牙控制单元。其中，所述姿态监测单元用于监测采集所述感知器姿态的实时数据；所述姿态控制单元连接所述姿态监测单元，用于接收所述感知器姿态的实时数据；所述姿态调整单元连接所述感知器的姿态控制单元，通过所述姿态控制单元来控制；所述姿态调整单元安装在感知器内部，用于调整所述感知器的姿势状态。其中所述可自行稳定姿态多功能感知器处于移动状态中时，所述姿态控制单元根据所述感知器采集的实时姿态数据判断此时感知器是否处于姿态失衡的状态；若是，则向外发送用于控制所述姿态调整单元按预设方案移动的控制指令，以将该系统从当前失衡的姿态调整至稳定姿态。
优选的，所述姿态监测单元包括：姿态传感器和避障感知器，其中，姿态传感器，用于监测采集所述自行稳定姿态的多功能感知器的姿态的实时数据；避障感知器，用于监测采集前方路况数据。其中，当所述的避障感知器监测到前方路面存在障碍物时，感知器会发出警报声，来提醒前方存在障碍物。
优选的，所述的姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等运动传感器。
优选的，所述避障传感器包括雷达红外探测器和图像采集设备。
优选的，所述姿态调整单元包括：姿态调整执行模块驱动器，其连接并受控于所述姿态控制单元；姿态调整执行模块，其连接并受驱于所述姿态调整执行模块驱动器；其中，所述姿态调整执行模块驱动器接收到来自所述姿态控制单元的控制指令后，所述控制指令发送相应的驱动指令至姿态调整执行模块，以控制姿态调整执行模块转动到预设姿态。
优选的，所述预设姿态由所述姿态控制单元计算得到，其计算方式包括：获取所述感知器偏离稳定姿态后的变化姿态数据；根据所述变化姿态数据，计算获得姿态调整执行模块向抵消姿态变化的方向所转动的位移量。。
优选的，所述姿态调整单元包括云台结构；所述姿态调整执行模块包含云台舵机；所述姿态调整执行模块驱动器包含云台舵机驱动器。
优选的，所述蓝牙控制单元可通过与手机端相连，在手机上实时监测姿态数据，并下发进行姿态的调整的操作指令。
优选的，所述姿态自行稳定方法包括：接收感知器姿态数据；根据所述感知器姿态数据，判断所述自行稳定姿态的多功能感知器是否处于姿态失衡的状态；若判断是，则发送用于控制该感知器的移动单元的指令，按预设移动速度的第一控制指令，并向外发送用于控制该感知器的姿态调整单元按预设移动位移量的第二控制指令，以将该装置从失衡的姿态调整至稳定姿态。
优选的，所述自行稳定姿态的多功能感知器包含用于执行指令的操作单元；其中，触发所述感知器处于姿态失衡的状态的条件包括：所述感知器处于所述操作单元执行操作指令而导致该装置姿态失衡。
与现存智能技术相比，本发明的一种自行稳定姿态的多功能感知器，具有以下有益效果：本发明原理简单，运用姿态监测单元、姿态控制单元、姿态调整单元、蓝牙控制单元来实现预设的功能。其中，所述姿态监测单元用于监测采集所述感知器姿态的实时数据；所述姿态控制单元连接所述姿态监测单元，用于接收所述感知器姿态的实时数据；所述姿态调整单元连接所述感知器的姿态控制单元，通过所述姿态控制单元来控制；所述姿态调整单元安装在感知器内部，用于调整所述感知器的姿势状态。其中所述可自行稳定姿态多功能感知器处于移动状态中时，所述姿态控制单元根据所述感知器采集的实时姿态数据判断此时感知器是否处于姿态失衡的状态；若是，则向外发送用于控制所述姿态调整单元按预设方案移动的控制指令，以将该系统从当前失衡的姿态调整至稳定姿态。从而在根本上解决了车辆智能技术的失衡导致车载器件的功能无法实现的技术难题。
附图说明
图1为本发明的自行稳定姿态的多功能感知器的结构示意图；
图2为本发明的自行稳定姿态的多功能感知器的工作流程示意图。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、 “下”、 “内”、 “外”“前端”、 “后端”、 “两端”、 “一端”、 “另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
再者，如在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
随着车辆智能技术不断提高，循迹小车智能电动车、无人驾驶汽车、平衡车等相继问世。但是，现存车辆的智能技术不足以应对瞬息万变的发展，通常的智能小车仅仅用作于代步和运输，而且车载功能比较单一，无法应对来自其他领域更高需求的挑战。基于现存问题，需要在现存车辆的智能技术的基础上研发更多的适应型功能，来解决日常生活常见的车辆行驶过程中带来的姿态失衡的问题，尤其是考虑到车辆在行驶中车体姿态失衡导致到车载器件的功能不能实现以及人们在行驶过程中的舒适度的问题。
以雷达红外探测器为例：在车体保持稳定姿态时，雷达红外探测器的红外激光束与地面平行，能够准确探测障碍物与车体之间的距离。然而，在车辆处于行驶于不平整路面的状态下，车辆的车体无法保持稳定姿态行驶，导致安装在车体上的雷达红外探测器的红外激光束不能保持与地面之间的平行，从而无法准确探测障碍物与车体之间的距离，对行驶中的车辆造成了难以想象的安全隐患。
基于上述出现的现存车辆智能技术中的姿态失衡的问题，本发明提供一种自行稳定姿态的多功能感知器，感知器在判断装置移动过程中处于姿态失衡的状态时，通过控制指令控制姿态调整单元的方法，来确保雷达红外探测器的探测视角始终保持与地面平行，很大程度上解决了车辆在行驶过程中车体失衡导致车载器件的功能不能实现的问题。
本发明的自行稳定姿态的多功能感知器结合感知器的结构示意图进行详细说明。请参阅图1，图1显示为本发明的实施例中的自行稳定姿态的多功能感知器的结构示意图。所述装置包括：姿态监测单元1、姿态控制单元2、姿态调整单元3、蓝牙调控单元4。其中，所述姿态监测单元1用于监测采集所述感知器姿态的实时数据；所述姿态控制单元2连接所述姿态监测单元1，用于接收所述感知器姿态的实时数据；所述姿态调整单元3连接所述感知器的姿态控制单元2，通过所述姿态控制单元2来控制；所述姿态调整单元3安装在感知器内部，用于调整所述感知器的姿势状态。当感知器处于运动状态时，所述姿态控制单元2根据所述感知器采集的实时姿态数据判断此时感知器是否处于姿态失衡的状态；若是，则向外发送用于控制所述姿态调整单元按预设方案移动的控制指令，以将该系统从当前失衡的姿态调整至稳定姿态。
在本发明中，所述姿态监测单元1包括姿态传感器11和避障传感器12，姿态传感器11，用于监测采集所述自行稳定姿态的多功能感知器的姿态的实时数据；避障感知器12，用于监测采集前方路况数据。其中，当所述的避障感知器12监测到前方路面存在障碍物时，感知器会发出警报声，来提醒前方存在障碍物。
所述的姿态传感器11包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等运动传感器。通过ARM处理器处理得到的姿态、方位等数据，利用基于四元数的三维算法和特殊数据融合技术，实时输出以四元数、欧拉角表示的零漂移三维姿态方位数据。
所述避障传感器12包括探测器和图像采集设备。其中，所述探测器使用的是雷达红外探测器，其通过发射红外激光来探测前方出现的目标的位置，探测车体在行驶过程中前方出现的障碍物，从而避免车体发生碰撞。
在本发明中，所述姿态调整单元3包括：姿态调整执行模块驱动器31，其连接并受控于所述姿态控制单元2；姿态调整执行模块32，其连接并受驱于所述姿态调整执行模块驱动器31；其中，所述姿态调整执行模块驱动器31接收到来自所述姿态控制单元2的控制指令后，所述控制指令发送相应的驱动指令至姿态调整执行模块32，以控制姿态调整执行模块转动到预设姿态。
所述姿态调整单元3包括云台结构；所述姿态调整执行模块32包含云台舵机321；所述姿态调整执行模块驱动器包含云台舵机驱动器322。
所述蓝牙控制单元4通过蓝牙通信技术，通过与手机端相连，在手机APP上实时监测姿态数据，并下发进行姿态的调整的操作指令。
综上所述，本发明提供一种自行稳定姿态的多功能感知器，工作原理简单，通过姿态传感器监测采集所述自行稳定姿态的多功能感知器的姿态的实时数据；避障感知器监测采集前方路况数据用于监测采集所述感知器姿态的实时数据；当监测感知器失衡时，通过下发控制指令来控制姿态调整单元，来保证雷达红外探测器的探测视角始终保持与地面平行，并且还可以通过蓝牙与手机端连接，实时查看数据，极大程度解决了车辆行驶过程中车体失衡导致的车载器件功能不能实现的问题。因此，本发明具有较强的产业利用价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (11)
1.一种自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述感知器包括：姿态监测单元、姿态控制单元、姿态调整单元、蓝牙控制单元；其中，所述姿态监测单元用于监测采集所述感知器姿态的实时数据；所述姿态控制单元连接所述姿态监测单元，用于接收所述感知器姿态的实时数据；所述姿态调整单元连接所述感知器的姿态控制单元，通过所述姿态控制单元来控制；所述姿态调整单元安装在感知器内部，用于调整所述感知器的姿势状态。
2.根据权利要求1所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述可自行稳定姿态多功能感知器处于移动状态中时，所述姿态控制单元根据所述感知器采集的实时姿态数据判断此时感知器是否处于姿态失衡的状态；若是，则向外发送用于控制所述姿态调整单元按预设方案移动的控制指令，以将该系统从当前失衡的姿态调整至稳定姿态。
3.根据权利要求1所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述姿态监测单元包括：
姿态传感器，用于监测采集所述自行稳定姿态的多功能感知器的姿态的实时数据；
避障感知器，用于监测采集前方路况数据；其中，当所述的避障感知器监测到前方路面存在障碍物时，感知器会发出警报声，来提醒前方存在障碍物。
4.根据权利要求3所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述的姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴电子罗盘等运动传感器。
5.根据权利要求3所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述避障传感器包括雷达红外探测器和图像采集设备。
6.根据权利要求1所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述姿态调整单元包括：
姿态调整执行模块驱动器，其连接并受控于所述姿态控制单元；
姿态调整执行模块，其连接并受驱于所述姿态调整执行模块驱动器；
其中，所述姿态调整执行模块驱动器接收到来自所述姿态控制单元的控制指令后，所述控制指令发送相应的驱动指令至姿态调整执行模块，以控制姿态调整执行模块转动到预设姿态。
7.根据权利要求6所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述预设姿态由所述姿态控制单元计算得到，其计算方式包括：
获取所述感知器偏离稳定姿态后的变化姿态数据；
根据所述变化姿态数据，计算获得姿态调整执行模块向抵消姿态变化的方向所转动的位移量。
8.根据权利要求1所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述姿态调整单元包括云台结构；所述姿态调整执行模块包含云台舵机；所述姿态调整执行模块驱动器包含云台舵机驱动器。
9.根据权利要求1所述的自行稳定姿态的多功能感知器，其特征在于，所述蓝牙控制单元可通过与手机端相连，在手机上实时监测姿态数据，并下发进行姿态的调整的操作指令。
10.一种姿态自行稳定的方法，其特征在于，包括有如权利要求1-9任一项所述的自行稳定姿态的多功能感知器，所述方法包括：
接收感知器姿态数据；
根据所述感知器姿态数据，判断所述自行稳定姿态的多功能感知器是否处于姿态失衡的状态；若判断是，则发送用于控制该感知器的移动单元的指令，按预设移动速度的第一控制指令，并向外发送用于控制该感知器的姿态调整单元按预设移动位移量的第二控制指令，以将该装置从失衡的姿态调整至稳定姿态。
11.根据权利要求10所述的姿态自行稳定方法，其特征在于，所述自行稳定姿态的多功能感知器包含用于执行指令的操作单元；其中，触发所述感知器处于姿态失衡的状态的条件包括：所述感知器处于所述操作单元执行操作指令而导致该装置姿态失衡。
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