CN115054160B - 一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，包括机器人主体、信号接收头部、激光检测单元、移动轮、伺服电机、圆齿轮、侧向齿轮、活动杆、吸尘管、输送管、吸尘风机、引流管、集尘箱和刷毛，所述机器人主体的上端设置有信号接收头部，且机器人主体的边侧固定连接有激光检测单元；还包括：用于固定刷毛的支撑板，所述支撑板的上端安装在活动杆的下端，且支撑板的边侧安装有调节块；拉绳，用于连接所述中心杆和横板的下端旋转轴。该基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，能够在对地面的垃圾和灰尘进行清扫时方便对不同范围的灰尘进行清扫，同时能够在吸取灰尘时使其吸尘范围进行动态变化。

Description

一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，具体为一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人。

背景技术

机器人是一种能够按照设定程序进行作业的机械设备，机器人在使用时按照需求能够分为工业机器人、移动服务类机器人和扫地机器人等几大类，通过机器人能够在工作时节约不必要的人工劳动力，为了机器人能够实现自主导航通常都会在其中央控制系统中植入相应的蚂蚁算法程序。

然而现有的移动机器人存在以下问题：

1、现有的移动机器人在对地面的垃圾和灰尘进行清扫时，大多都是利用简单的刷头对灰尘进行集中，但刷头在对地面垃圾清扫时，刷头的清扫范围较为固定，从而导致整体对地面垃圾的清扫效果较差；

2、现有的移动机器人在对地面清扫的过程中进行吸取时，吸尘头的吸尘角度不可动态变化，从而导致因吸尘头的自身角度恒定，进而使其容易出现吸尘盲区。

所以我们提出了一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，以解决上述背景技术提出的目前市场上现有的移动机器人在对地面的垃圾和灰尘进行清扫时，大多都是利用简单的刷头对灰尘进行集中，但刷头在对地面垃圾清扫时，刷头的清扫范围较为固定，从而导致整体对地面垃圾的清扫效果较差，在对地面清扫的过程中进行吸取时，吸尘头的吸尘角度不可动态变化，从而导致因吸尘头的自身角度恒定，进而使其容易出现吸尘盲区的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，包括机器人主体、信号接收头部、激光检测单元、移动轮、伺服电机、圆齿轮、侧向齿轮、活动杆、吸尘管、输送管、吸尘风机、引流管、集尘箱和刷毛，所述机器人主体的上端设置有信号接收头部，且机器人主体的边侧固定连接有激光检测单元，所述机器人主体的下端边侧安装有移动轮，且机器人主体的内部安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接有圆齿轮，且圆齿轮的内侧安装有侧向齿轮，所述侧向齿轮固定安装在活动杆上，所述活动杆的内侧设置有吸尘管，且吸尘管和吸尘风机之间通过输送管相互连接，所述吸尘风机和集尘箱之间通过引流管相互连接，所述活动杆的下端设置有刷毛；

还包括：

用于固定刷毛的支撑板，所述支撑板的上端安装在活动杆的下端，且支撑板的边侧安装有调节块，所述调节块和中心杆的下端之间通过导向杆相互连接，且中心杆贯穿安装在活动杆的中部，并且中心杆和活动杆之间通过提供复位弹力的内置弹簧相互连接；

定位磁铁，固定安装在所述中心杆的上端下方，所述定位磁铁的边侧安装有磁珠，且磁珠固定安装在固定架上；

拉绳，用于连接所述中心杆和横板的下端旋转轴，所述横板的旋转轴外侧设置有提供复位弹力的扭力弹簧，且横板的内部安装有移动柱，并且移动柱和吸尘管之间通过牵引绳相互连接。

优选的，所述刷毛设置为橡胶弹性材质，且刷毛的长度大于支撑板的长度。

通过采用上述技术方案，刷毛的长度大于支撑板的长度从而能够使其刷毛与地面之间进行接触，从而对地面上的灰尘以及垃圾进行清扫。

优选的，所述支撑板和刷毛等角度均匀分布在活动杆的下端，且支撑板的上端和活动杆的下端之间构成旋转结构。

通过采用上述技术方案，通过支撑板在活动杆下端的转动从而能够改变支撑板上刷毛的清扫范围，使其清扫范围能够发生动态变化。

优选的，所述调节块和支撑板之间构成滑动连接结构，且调节块和中心杆的边侧均与导向杆的端部之间为活动连接。

通过采用上述技术方案，利用中心杆的移动从而能够在导向杆和调节块的相互配合下使其支撑板进行转动。

优选的，所述中心杆和活动杆之间通过内置弹簧构成弹性伸缩结构，且中心杆的上端内侧设置有多个定位磁铁。

通过采用上述技术方案，利用内置弹簧的设置从而能够使其在活动杆内部移动后的中心杆进行回弹复位。

优选的，所述定位磁铁的磁性和磁珠的磁性相反，且磁珠与固定架之间为镶嵌固定。

通过采用上述技术方案，通过定位磁铁与磁珠之间的距离逐渐靠近，从而能够利用磁珠对定位磁铁产生吸附磁力。

优选的，所述横板和机器人主体的内部之间构成旋转结构，且横板内部的移动柱和吸尘管的下端通过牵引绳相互连接。

通过采用上述技术方案，利用横板在机器人主体内部的转动从而能够在倾斜过程中，使其内部的移动柱进行移动。

优选的，所述移动柱的外壁和横板的内壁相互贴合，且移动柱和横板之间为滑动连接。

通过采用上述技术方案，利用移动柱的外壁和横板内壁的相互贴合，从而能够提高移动柱在横板内部移动的稳定性，防止其出现晃动的现象。

优选的，所述吸尘管的上端为硬质材料，且吸尘管的下端为弹性橡胶材质。

通过采用上述技术方案，通过吸尘管下端的橡胶材料，从而能够使其发生形变，利用吸尘管下端的形变弯折进而能够改变其对灰尘的吸取范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，能够在对地面的垃圾和灰尘进行清扫时方便对不同范围的灰尘进行清扫，同时能够在吸取灰尘时使其吸尘范围进行动态变化；

1、设置有中心杆，通过活动杆的转动能够利用其下边支撑板边侧的刷毛进行同步旋转，从而能够对地面上的灰尘进行清扫，同时利用中心杆上定位磁铁与磁珠之间的距离远近变化以及在内置弹簧的相互配合下使其中心杆进行上下往复移动，利用中心杆的往复移动进而能够利用活动连接的导向杆以及调节块在支撑板上的移动，使其支撑板在活动杆下端进行往复转动，利用支撑板的往复转动从而能够改变刷毛对地面灰尘的清扫范围；

2、设置有横板，通过中心杆的往复移动从而能够在与扭力弹簧的配合下使其横板进行往复转动，利用横板的往复转动进而使其移动柱进行滑动，通过移动柱的往复滑动能够通过牵引绳拉动吸尘管下端进行摆动，通过吸尘管下端管口的位置变化进而能够提高在对地面清扫时，使其整体的吸尘范围发生动态变化。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明正面结构示意图；

图3为本发明正面剖视结构示意图；

图4为本发明刷毛和支撑板结构示意图；

图5为本发明活动杆和中心杆仰视结构示意图；

图6为本发明中心杆和内置弹簧剖视结构示意图；

图7为本发明中心杆和定位磁铁立体结构示意图；

图8为本发明图3中A处放大结构示意图；

图9为本发明扭力弹簧剖视结构示意图；

图10为本发明移动柱和横板立体剖视结构示意图；

图11为本发明自主避障系统示意图。

图中：1、机器人主体；2、信号接收头部；3、激光检测单元；4、移动轮；5、伺服电机；6、圆齿轮；7、侧向齿轮；8、活动杆；9、吸尘管；10、输送管；11、吸尘风机；12、引流管；13、集尘箱；14、刷毛；15、支撑板；16、调节块；17、导向杆；18、中心杆；19、内置弹簧；20、定位磁铁；21、磁珠；22、固定架；23、拉绳；24、横板；25、扭力弹簧；26、移动柱；27、牵引绳。

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1-11，本发明提供一种技术方案：一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，包括机器人主体1、信号接收头部2、激光检测单元3、移动轮4、伺服电机5、圆齿轮6、侧向齿轮7、活动杆8、吸尘管9、输送管10、吸尘风机11、引流管12、集尘箱13和刷毛14，机器人主体1的上端设置有信号接收头部2，且机器人主体1的边侧固定连接有激光检测单元3，机器人主体1的下端边侧安装有移动轮4，且机器人主体1的内部安装有伺服电机5，伺服电机5的输出轴连接有圆齿轮6，且圆齿轮6的内侧安装有侧向齿轮7，侧向齿轮7固定安装在活动杆8上，活动杆8的内侧设置有吸尘管9，且吸尘管9和吸尘风机11之间通过输送管10相互连接，吸尘风机11和集尘箱13之间通过引流管12相互连接，活动杆8的下端设置有刷毛14；

如图1-3和图11所示，当机器人主体1内部的伺服电机5接收清扫指令执行模块发出的信号进行启动工作，在工作时通过外部检测模块内部的激光检测单元3和红外测温仪对移动区域内的障碍物进行感知，当检测到移动路径中存在障碍物时通过外部检测模块将信号传递至信号接收头部2，由此通过信号接收头部2将避障信号传递至避障模块上，进而使其机器人主体1进行自主避障，通过伺服电机5的开启能够使得圆齿轮6进行转动，通过圆齿轮6的转动从而能够利用啮合连接的侧向齿轮7带动活动杆8进行同步旋转，利用活动杆8的旋转从而能够使其支撑板15和刷毛14进行同步转动，由此通过旋转的刷毛14从而能够对其地面上的灰尘以及杂质进行清扫，然后通过吸尘风机11的开启能够在输送管10和吸尘管9的作用下将清扫后的灰尘吸入至集尘箱13中进行统一收集。

支撑板15的上端安装在活动杆8的下端，且支撑板15的边侧安装有调节块16，调节块16和中心杆18的下端之间通过导向杆17相互连接，且中心杆18贯穿安装在活动杆8的中部，并且中心杆18和活动杆8之间通过提供复位弹力的内置弹簧19相互连接；定位磁铁20，固定安装在中心杆18的上端下方，定位磁铁20的边侧安装有磁珠21，且磁珠21固定安装在固定架22上；拉绳23，用于连接中心杆18和横板24的下端旋转轴，横板24的旋转轴外侧设置有提供复位弹力的扭力弹簧25，且横板24的内部安装有移动柱26，并且移动柱26和吸尘管9之间通过牵引绳27相互连接。刷毛14设置为橡胶弹性材质，且刷毛14的长度大于支撑板15的长度。支撑板15和刷毛14等角度均匀分布在活动杆8的下端，且支撑板15的上端和活动杆8的下端之间构成旋转结构。调节块16和支撑板15之间构成滑动连接结构，且调节块16和中心杆18的边侧均与导向杆17的端部之间为活动连接。中心杆18和活动杆8之间通过内置弹簧19构成弹性伸缩结构，且中心杆18的上端内侧设置有多个定位磁铁20。定位磁铁20的磁性和磁珠21的磁性相反，且磁珠21与固定架22之间为镶嵌固定。横板24和机器人主体1的内部之间构成旋转结构，且横板24内部的移动柱26和吸尘管9的下端通过牵引绳27相互连接。移动柱26的外壁和横板24的内壁相互贴合，且移动柱26和横板24之间为滑动连接。吸尘管9的上端为硬质材料，且吸尘管9的下端为弹性橡胶材质。

如图1-10所示，当活动杆8旋转时从而能够使其中部的中心杆18进行同步旋转，当中心杆18旋转时其上端内侧的定位磁铁20和磁珠21逐渐靠近时，通过磁珠21对定位磁铁20的磁吸力从而能够使其中心杆18向下移动，当中心杆18旋转其上端内侧的定位磁铁20和磁珠21逐渐远离时，磁珠21对定位磁铁20的磁吸力小于内置弹簧19的弹力，此时中心杆18进行复位，由此即实现了中心杆18在活动杆8上的往复移动，通过中心杆18的上下往复移动进而能够利用活动连接的导向杆17使其调节块16在支撑板15进行滑动，通过调节块16在支撑板15的滑动从而能够使得支撑板15带动刷毛14在其活动杆8的底部进行往复旋转，由此利用刷毛14的旋转从而能够对不同范围内地面的灰尘进行清扫，提高对地面垃圾的清扫范围，同时当中心杆18进行上下往复运动时，能够利用其上端的拉绳23以及与横板24下端旋转轴外侧的扭力弹簧25作用下使得横板24进行往复转动，当横板24围绕中部下端的旋转轴进行转动时，从而能够使其横板24模拟跷跷板的运动轨迹，通过横板24的往复转动能够使得内部的移动柱26进行往复滑动，当横板24的左端向下倾斜时，移动柱26向较低的一端进行滑动，由此利用移动柱26的移动能够通过牵引绳27拉动吸尘管9的下端进行运动，当横板24复位时，吸尘管9通过下端的自身弹性进行复位，由此即实现了吸尘管9下端开口的位置调节，通过吸尘管9开口的位置变化进而能够使其自身的吸尘范围发生动态变化，提高整体的吸尘效果。

工作原理：在使用该基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人时，首先根据图1-11所示，当机器人主体1内部的伺服电机5接收清扫指令执行模块发出的信号进行启动工作，在工作时通过外部检测模块内部的激光检测单元3和红外测温仪对移动区域内的障碍物进行感知，当检测到移动路径中存在障碍物时通过外部检测模块将信号传递至信号接收头部2，由此通过信号接收头部2将避障信号传递至避障模块上，进而使其机器人主体1进行自主避障，同时通过侧向齿轮7的转动能够使其活动杆8带动底部支撑板15上的刷毛14进行旋转，由此利用刷毛14的转动从而能够来对地面上的灰尘以及杂质进行清扫，同时利用吸尘风机11的开启能够在输送管10、吸尘管9和引流管12的作用下将外界的灰尘吸入至集尘箱13中，由此来对灰尘进行集中收集，通过活动杆8的转动能够使其中部中心杆18上的定位磁铁20与磁珠21发生距离变化，由此利用磁珠21和定位磁铁20的距离变化能够在内置弹簧19的作用下使得中心杆18进行往复移动，利用中心杆18的往复移动从而在导向杆17和调节块16的作用下使得支撑板15进行往复转动，由此利用支撑板15的往复转动从而能够使其上的刷毛14对不同范围内的灰尘进行清扫，同时当中心杆18进行往复移动时能够利用拉绳23拉动横板24进行往复旋转，通过横板24的往复转动进而能够通过其内部的移动柱26以及牵引绳27使其吸尘管9的下端开口发生变化，由此利用吸尘管9下端开口位置的变化，从而能够使其整体的吸尘范围发生动态变化。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，包括机器人主体（1）、信号接收头部（2）、激光检测单元（3）、移动轮（4）、伺服电机（5）、圆齿轮（6）、侧向齿轮（7）、活动杆（8）、吸尘管（9）、输送管（10）、吸尘风机（11）、引流管（12）、集尘箱（13）和刷毛（14），所述机器人主体（1）的上端设置有信号接收头部（2），且机器人主体（1）的边侧固定连接有激光检测单元（3），所述机器人主体（1）的下端边侧安装有移动轮（4），且机器人主体（1）的内部安装有伺服电机（5），所述伺服电机（5）的输出轴连接有圆齿轮（6），且圆齿轮（6）的内侧安装有侧向齿轮（7），所述侧向齿轮（7）固定安装在活动杆（8）上，所述活动杆（8）的内侧设置有吸尘管（9），且吸尘管（9）和吸尘风机（11）之间通过输送管（10）相互连接，所述吸尘风机（11）和集尘箱（13）之间通过引流管（12）相互连接，所述活动杆（8）的下端设置有刷毛（14）；

其特征在于，还包括：

用于固定刷毛（14）的支撑板（15），所述支撑板（15）的上端安装在活动杆（8）的下端，且支撑板（15）的边侧安装有调节块（16），所述调节块（16）和中心杆（18）的下端之间通过导向杆（17）相互连接，且中心杆（18）贯穿安装在活动杆（8）的中部，并且中心杆（18）和活动杆（8）之间通过提供复位弹力的内置弹簧（19）相互连接；

定位磁铁（20），固定安装在所述中心杆（18）的上端下方，所述定位磁铁（20）的边侧安装有磁珠（21），且磁珠（21）固定安装在固定架（22）上；

拉绳（23），用于连接所述中心杆（18）和横板（24）的下端旋转轴，所述横板（24）的旋转轴外侧设置有提供复位弹力的扭力弹簧（25），且横板（24）的内部安装有移动柱（26），并且移动柱（26）和吸尘管（9）之间通过牵引绳（27）相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述刷毛（14）设置为橡胶弹性材质，且刷毛（14）的长度大于支撑板（15）的长度。

3.根据权利要求2所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述支撑板（15）和刷毛（14）等角度均匀分布在活动杆（8）的下端，且支撑板（15）的上端和活动杆（8）的下端之间构成旋转结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述调节块（16）和支撑板（15）之间构成滑动连接结构，且调节块（16）和中心杆（18）的边侧均与导向杆（17）的端部之间为活动连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述中心杆（18）和活动杆（8）之间通过内置弹簧（19）构成弹性伸缩结构，且中心杆（18）的上端内侧设置有多个定位磁铁（20）。

6.根据权利要求5所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述定位磁铁（20）的磁性和磁珠（21）的磁性相反，且磁珠（21）与固定架（22）之间为镶嵌固定。

7.根据权利要求1所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述横板（24）和机器人主体（1）的内部之间构成旋转结构，且横板（24）内部的移动柱（26）和吸尘管（9）的下端通过牵引绳（27）相互连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述移动柱（26）的外壁和横板（24）的内壁相互贴合，且移动柱（26）和横板（24）之间为滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于蚁群算法的非接触式防碰撞移动机器人，其特征在于：所述吸尘管（9）的上端为硬质材料，且吸尘管（9）的下端为弹性橡胶材质。

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