CN117032264A - 一种工业机器人自适应导航系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人自适应导航系统，包括传感单元和导航单元，机器人壳体上还设置有切换控制单元，通过将切换控制单元与传感单元电性连接，且切换控制单元控制激光传感器模块与磁导航传感器模块的工作状态切换，使得在默认激光传感器模块进行导航状态下，进行导航时，能够通过切换控制单元进行对导航模式的切换，方便机器人能够进行根据路段信息进行切换导航模式，与传统的采用单一的激光导航或磁导航的机器人相比，机器人在进行行走时，能够更加有效的适应环境，在激光导航效果不好的路段进行铺设磁条，机器人进入该路段后，切换为磁导航传感器模块进行导航，节省了磁条的铺设，降低了环境改造成本。

Description

一种工业机器人自适应导航系统

技术领域

本发明涉及导航系统技术领域，具体为一种工业机器人自适应导航系统。

背景技术

随着劳动力成本越来越高，机器人代替安保人员完成巡更工作已逐渐普及。目前，国内外很多相关的学校，科研机构，以及企业都在研究巡更机器人的导航技术。

目前的导航技术主要包括激光导航、磁导航和远程遥控导航。有的机器人采用激光导航技术，但激光导航难以适应复杂环境，比如无法在玻璃环境下导航。有的机器人采用磁导航技术，但磁导航需要全程铺设磁条，很多环境下铺设磁条的施工比较困难、成本较高，并且会影响环境的整体美观。因此，如何提高机器人在导航过程中对环境的适应能力和导航模式的切换，以降低环境改造成本，是当前亟需解决的技术问题。

针对上述问题，本发明提供了一种工业机器人自适应导航系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业机器人自适应导航系统，包括传感单元和导航单元，机器人壳体上还设置有切换控制单元，切换控制单元控制激光传感器模块与磁导航传感器模块的工作状态切换，实现机器人导航自适应，从而解决了背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业机器人自适应导航系统，包括传感单元和导航单元，传感单元和导航单元均设置在机器人壳体内部，所述机器人壳体上还设置有切换控制单元，且切换控制单元与传感单元电性连接，传感单元包括激光传感器模块和磁导航传感器模块，切换控制单元控制激光传感器模块与磁导航传感器模块的工作状态切换，并在导航单元设置导航模块A和导航模块B，导航模块A用于激光导航，且与激光传感器模块电性连接，导航模块B用于磁条导航，且与导航模块B电性连接。

进一步地，机器人壳体的外侧下端固定安装防撞保护垫圈，并在上端固定安装加强安装板，且激光传感器模块和磁导航传感器模块设置的激光传感器和磁导航传感器分别安装在机器人壳体的前端和下端。

进一步地，切换控制单元设置有电控组件，电控组件固定安装在加强安装板上，并机器人壳体内固定设置控制主板和双控开关，控制主板与双控开关电性连接，双控开关分别与激光传感器和磁导航传感器电性连接。

进一步地，电控组件包括固定安装在加强安装板上的用于探测路段磁条的探测仪和固定安装在探测仪外壳上的支撑杆，并在支撑杆上固定安装摄像头，且探测仪和摄像头均与控制主板电性连接。

进一步地，控制主板的工作逻辑包括以下步骤：

S01：摄像头和探测仪将前方路段信息传输给控制主板；

S02：控制主板对信息进行分析，判断前方路段是否为铺设磁条路段；

S03：是铺设磁条路段，双控开关控制磁导航传感器开启，不是铺设磁条路段，双控开关仍控制激光传感器开启；

S04：磁条路段结束后，双控开关控制激光传感器开启。

进一步地，切换控制单元设置有机械控制组件，机械控制组件固定安装在机器人壳体内，且包括固定安装在机器人壳体内部的固定支撑板件和活动安装在固定支撑板件上的压杆开控组件。

进一步地，固定支撑板件包括设置在机器人壳体内的板体，并在板体的上端面安装两组的压触开关，且两组的压触开关分别与激光传感器和磁导航传感器电性连接，在板体的一端固定焊接套环，以及在板体的一侧固定设置撑板，并在撑板的上端面固定焊接支撑架杆，支撑架杆的一端固定焊接轴连块。

进一步地，压杆开控组件包括轴连接在轴连块上的压杆件和活动安装在压杆件一端的磁吸柱件，且磁吸柱件的另一端穿过套环和机器人壳体的下端。

进一步地，压杆件包括杆体和固定设置在杆体中段的轴连端，杆体通过轴连端轴接在轴连块上，并在杆体上设置压触端头A和压触端头B，压触端头A固定设置在杆体的一端，在杆体的另一端固定设置连接片，压触端头B设置的连接片与轴连端之间。

进一步地，磁吸柱件包括活动插接在套环上的柱杆和固定安装在柱杆下端的磁铁，在柱杆的上端开设连接槽口，连接片活动轴接在连接槽口内，柱杆的上段固定焊接挡片，并活动套装复位弹簧，复位弹簧的上端固定焊接在挡片上，下端固定焊接在套环上。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供的一种工业机器人自适应导航系统，通过将切换控制单元与传感单元电性连接，且切换控制单元控制激光传感器模块与磁导航传感器模块的工作状态切换，使得在默认激光传感器模块进行导航状态下，进行导航时，能够通过切换控制单元进行对导航模式的切换，方便机器人能够进行根据路段信息进行切换导航模式，与传统的采用单一的激光导航或磁导航的机器人相比，机器人在进行行走时，能够更加有效的适应环境，在激光导航效果不好的路段进行铺设磁条，机器人进入该路段后，切换为磁导航传感器模块进行导航，节省了磁条的铺设，降低了环境改造成本。

本发明提供的一种工业机器人自适应导航系统，通过在切换控制单元设置电控组件，并将电控组件的控制主板与探测仪和摄像头电性连接，且双控开关分别与激光传感器和磁导航传感器电性连接，在默认激光传感器模块进行导航状态下，摄像头和探测仪将前方路段信息传输给控制主板，控制主板对信息进行分析，判断前方路段是否为铺设磁条路段，是铺设磁条路段，双控开关控制磁导航传感器开启，将导航模式切换为磁导航传感器模块进行导航，不是铺设磁条路段，双控开关仍控制激光传感器保持开启状态，继续采用激光传感器模块进行导航，通过该电控组件进行控制激光传感器模块与磁导航传感器模块的工作状态的切换，使得该工业机器人自适应导航系统的导航模式切换更加的自动化。

本发明提供的一种工业机器人自适应导航系统，通过在切换控制单元设置机械控制组件，且将下端焊接有磁铁的柱杆活动插接在板体的一端固定焊接的套环上，并将板体固定安装在机器人壳体内，同时将柱杆的上端与杆体的一端活动连接，并将杆体通过支撑架杆活动安装在板体上，且杆体上分别设置有压触端头A和压触端头B，在默认激光传感器模块进行导航状态下，压触端头A与压触开关进行接触，且该压触开关与激光传感器电性连接，当机器人行走到铺设有磁条的路段，磁铁与磁条进行吸引，使得柱杆下移，并拉动杆体的一端下移，使得与压触开关接触的压触端头A不再接触，而柱杆下移端的压触端头B与压触开关进行接触，且该压触开关与磁导航传感器电性连接，使得激光传感器关闭，磁导航传感器开启，将导航模式切换为磁导航传感器模块工作的状态；当机器人行走过铺设磁条路段后，磁铁没有磁条进行吸引，套装在柱杆上的复位弹簧复位，使得柱杆上移，将杆体的一端上移，使得压触端头A接触到与与激光传感器电性连接的压触开关上，此时压触端头B与压触开关不再接触，导航模式切换为激光传感器模块工作的状态。

附图说明

图1为本发明的工业机器人自适应导航系统的模块图；

图2为本发明的工业机器人自适应导航系统的机器人壳体结构示意图；

图3为本发明的工业机器人自适应导航系统的电控组件模块图；

图4为本发明的工业机器人自适应导航系统的电控组件工作流程图；

图5为本发明的工业机器人自适应导航系统的机械控制组件与机器人壳体连接结构示意图；

图6为本发明的工业机器人自适应导航系统的机械控制组件结构示意图；

图7为本发明的工业机器人自适应导航系统的固定支撑板件结构示意图；

图8为本发明的工业机器人自适应导航系统的压杆开控组件构示意图。

图中：1、切换控制单元；11、电控组件；101、控制主板；102、双控开关；111、探测仪；112、支撑杆；113、摄像头；12、机械控制组件；121、固定支撑板件；1211、板体；1212、压触开关；1213、套环；1214、撑板；1215、支撑架杆；1216、轴连块；122、压杆开控组件；1221、压杆件；1201、杆体；1202、轴连端；1203、压触端头A；1204、压触端头B；1205、连接片；1222、磁吸柱件；1206、柱杆；1207、挡片；1208、复位弹簧；1209、磁铁；1210、接槽口；2、传感单元；21、激光传感器模块；211、激光传感器；22、磁导航传感器模块；221、磁导航传感器；3、导航单元；31、导航模块A；32、导航模块B；4、机器人壳体；41、防撞保护垫圈；42、加强安装板。

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1，一种工业机器人自适应导航系统，包括传感单元2和导航单元3，传感单元2和导航单元3均设置在机器人壳体4内部，机器人壳体4上还设置有切换控制单元1，且切换控制单元1与传感单元2电性连接，传感单元2包括激光传感器模块21和磁导航传感器模块22，切换控制单元1控制激光传感器模块21与磁导航传感器模块22的工作状态切换，并在导航单元3设置导航模块A31和导航模块B32，导航模块A31用于激光导航，且与激光传感器模块21电性连接，导航模块B32用于磁条导航，且与导航模块B32电性连接。通过将切换控制单元1与传感单元2电性连接，且切换控制单元1控制激光传感器模块21与磁导航传感器模块22的工作状态切换，使得在默认激光传感器模块21进行导航状态下，进行导航时，能够通过切换控制单元1进行对导航模式的切换，方便机器人能够进行根据路段信息进行切换导航模式，与传统的采用单一的激光导航或磁导航的机器人相比，机器人在进行行走时，能够更加有效的适应环境，在激光导航效果不好的路段进行铺设磁条，机器人进入该路段后，切换为磁导航传感器模块22进行导航，节省了磁条的铺设，降低了环境改造成本。

实施例一

机器人壳体4的外侧下端固定安装防撞保护垫圈41，并在上端固定安装加强安装板42，且激光传感器模块21和磁导航传感器模块22设置的激光传感器211和磁导航传感器221分别安装在机器人壳体4的前端和下端。

切换控制单元1设置有电控组件11，电控组件11固定安装在加强安装板42上，并机器人壳体4内固定设置控制主板101和双控开关102，控制主板101与双控开关102电性连接，双控开关102分别与激光传感器211和磁导航传感器221电性连接，电控组件11包括固定安装在加强安装板42上的用于探测路段磁条的探测仪111和固定安装在探测仪111外壳上的支撑杆112，并在支撑杆112上固定安装摄像头113，且探测仪111和摄像头113均与控制主板101电性连接。

进一步地，控制主板101的工作逻辑包括以下步骤：

S01：摄像头113和探测仪111将前方路段信息传输给控制主板101；

S02：控制主板101对信息进行分析，判断前方路段是否为铺设磁条路段；

S03：是铺设磁条路段，双控开关102控制磁导航传感器221开启，不是铺设磁条路段，双控开关102仍控制激光传感器211开启；

S04：磁条路段结束后，双控开关102控制激光传感器211开启。

通过在切换控制单元1设置电控组件11，并将电控组件11的控制主板101与探测仪111和摄像头113电性连接，且双控开关102分别与激光传感器211和磁导航传感器221电性连接，在默认激光传感器模块21进行导航状态下，摄像头113和探测仪111将前方路段信息传输给控制主板101，控制主板101对信息进行分析，判断前方路段是否为铺设磁条路段，是铺设磁条路段，双控开关102控制磁导航传感器221开启，将导航模式切换为磁导航传感器模块22进行导航，不是铺设磁条路段，双控开关102仍控制激光传感器211保持开启状态，继续采用激光传感器模块21进行导航，通过该电控组件11进行控制激光传感器模块21与磁导航传感器模块22的工作状态的切换，使得该工业机器人自适应导航系统的导航模式切换更加的自动化。

实施例二

机器人壳体4的外侧下端固定安装防撞保护垫圈41，并在上端固定安装加强安装板42，且激光传感器模块21和磁导航传感器模块22设置的激光传感器211和磁导航传感器221分别安装在机器人壳体4的前端和下端。

切换控制单元1设置有机械控制组件12，机械控制组件12固定安装在机器人壳体4内，且包括固定安装在机器人壳体4内部的固定支撑板件121和活动安装在固定支撑板件121上的压杆开控组件122。

固定支撑板件121包括设置在机器人壳体4内的板体1211，并在板体1211的上端面安装两组的压触开关1212，且两组的压触开关1212分别与激光传感器211和磁导航传感器221电性连接，在板体1211的一端固定焊接套环1213，以及在板体1211的一侧固定设置撑板1214，并在撑板1214的上端面固定焊接支撑架杆1215，支撑架杆1215的一端固定焊接轴连块1216。

压杆开控组件122包括轴连接在轴连块1216上的压杆件1221和活动安装在压杆件1221一端的磁吸柱件1222，且磁吸柱件1222的另一端穿过套环1213和机器人壳体4的下端。压杆件1221包括杆体1201和固定设置在杆体1201中段的轴连端1202，杆体1201通过轴连端1202轴接在轴连块1216上，并在杆体1201上设置压触端头A1203和压触端头B1204，压触端头A1203固定设置在杆体1201的一端，在杆体1201的另一端固定设置连接片1205，压触端头B1204设置的连接片1205与轴连端1202之间。磁吸柱件1222包括活动插接在套环1213上的柱杆1206和固定安装在柱杆1206下端的磁铁1209，在柱杆1206的上端开设连接槽口1210，连接片1205活动轴接在连接槽口1210内，柱杆1206的上段固定焊接挡片1207，并活动套装复位弹簧1208，复位弹簧1208的上端固定焊接在挡片1207上，下端固定焊接在套环1213上。通过在切换控制单元1设置机械控制组件12，且将下端焊接有磁铁1209的柱杆1206活动插接在板体1211的一端固定焊接的套环1213上，并将板体1211固定安装在机器人壳体4内，同时将柱杆1206的上端与杆体1201的一端活动连接，并将杆体1201通过支撑架杆1215活动安装在板体1211上，且杆体1201上分别设置有压触端头A1203和压触端头B1204，在默认激光传感器模块21进行导航状态下，压触端头A1203与压触开关1212进行接触，且该压触开关1212与激光传感器211电性连接，当机器人行走到铺设有磁条的路段，磁铁1209与磁条进行吸引，使得柱杆1206下移，并拉动杆体1201的一端下移，使得与压触开关1212接触的压触端头A1203不再接触，而柱杆1206下移端的压触端头B1204与压触开关1212进行接触，且该压触开关1212与磁导航传感器221电性连接，使得激光传感器211关闭，磁导航传感器221开启，将导航模式切换为磁导航传感器模块22工作的状态；当机器人行走过铺设磁条路段后，磁铁1209没有磁条进行吸引，套装在柱杆1206上的复位弹簧1208复位，使得柱杆1206上移，将杆体1201的一端上移，使得压触端头A1203接触到与与激光传感器211电性连接的压触开关1212上，此时压触端头B1204与压触开关1212不再接触，导航模式切换为激光传感器模块21工作的状态。

工作原理：通过将切换控制单元1与传感单元2电性连接，且切换控制单元1控制激光传感器模块21与磁导航传感器模块22的工作状态切换，使得在默认激光传感器模块21进行导航状态下，进行导航时，能够通过切换控制单元1进行对导航模式的切换，方便机器人能够进行根据路段信息进行切换导航模式。通过在切换控制单元1设置电控组件11，并将电控组件11的控制主板101与探测仪111和摄像头113电性连接，且双控开关102分别与激光传感器211和磁导航传感器221电性连接，在默认激光传感器模块21进行导航状态下，摄像头113和探测仪111将前方路段信息传输给控制主板101，控制主板101对信息进行分析，判断前方路段是否为铺设磁条路段，是铺设磁条路段，双控开关102控制磁导航传感器221开启，将导航模式切换为磁导航传感器模块22进行导航，不是铺设磁条路段，双控开关102仍控制激光传感器211保持开启状态，继续采用激光传感器模块21进行导航，通过该电控组件11进行控制激光传感器模块21与磁导航传感器模块22的工作状态的切换，使得该工业机器人自适应导航系统的导航模式切换更加的自动化。通过在切换控制单元1设置机械控制组件12，且将下端焊接有磁铁1209的柱杆1206活动插接在板体1211的一端固定焊接的套环1213上，并将板体1211固定安装在机器人壳体4内，同时将柱杆1206的上端与杆体1201的一端活动连接，并将杆体1201通过支撑架杆1215活动安装在板体1211上，且杆体1201上分别设置有压触端头A1203和压触端头B1204，在默认激光传感器模块21进行导航状态下，压触端头A1203与压触开关1212进行接触，且该压触开关1212与激光传感器211电性连接，当机器人行走到铺设有磁条的路段，磁铁1209与磁条进行吸引，使得柱杆1206下移，并拉动杆体1201的一端下移，使得与压触开关1212接触的压触端头A1203不再接触，而柱杆1206下移端的压触端头B1204与压触开关1212进行接触，且该压触开关1212与磁导航传感器221电性连接，使得激光传感器211关闭，磁导航传感器221开启，将导航模式切换为磁导航传感器模块22工作的状态；当机器人行走过铺设磁条路段后，磁铁1209没有磁条进行吸引，套装在柱杆1206上的复位弹簧1208复位，使得柱杆1206上移，将杆体1201的一端上移，使得压触端头A1203接触到与与激光传感器211电性连接的压触开关1212上，此时压触端头B1204与压触开关1212不再接触，导航模式切换为激光传感器模块21工作的状态。

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 (10)

1.一种工业机器人自适应导航系统，包括传感单元（2）和导航单元（3），传感单元（2）和导航单元（3）均设置在机器人壳体（4）内部，其特征在于：所述机器人壳体（4）上还设置有切换控制单元（1），且切换控制单元（1）与传感单元（2）电性连接，传感单元（2）包括激光传感器模块（21）和磁导航传感器模块（22），切换控制单元（1）控制激光传感器模块（21）与磁导航传感器模块（22）的工作状态切换，并在导航单元（3）设置导航模块A（31）和导航模块B（32），导航模块A（31）用于激光导航，且与激光传感器模块（21）电性连接，导航模块B（32）用于磁条导航，且与导航模块B（32）电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述机器人壳体（4）的外侧下端固定安装防撞保护垫圈（41），并在上端固定安装加强安装板（42），且激光传感器模块（21）和磁导航传感器模块（22）设置的激光传感器（211）和磁导航传感器（221）分别安装在机器人壳体（4）的前端和下端。

3.根据权利要求2所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述切换控制单元（1）设置有电控组件（11），电控组件（11）固定安装在加强安装板（42）上，并机器人壳体（4）内固定设置控制主板（101）和双控开关（102），控制主板（101）与双控开关（102）电性连接，双控开关（102）分别与激光传感器（211）和磁导航传感器（221）电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述电控组件（11）包括固定安装在加强安装板（42）上的用于探测路段磁条的探测仪（111）和固定安装在探测仪（111）外壳上的支撑杆（112），并在支撑杆（112）上固定安装摄像头（113），且探测仪（111）和摄像头（113）均与控制主板（101）电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于，所述控制主板（101）的工作逻辑包括以下步骤：

S01：摄像头（113）和探测仪（111）将前方路段信息传输给控制主板（101）；

S02：控制主板（101）对信息进行分析，判断前方路段是否为铺设磁条路段；

S03：是铺设磁条路段，双控开关（102）控制磁导航传感器（221）开启，不是铺设磁条路段，双控开关仍控制激光传感器（211）开启；

S04：磁条路段结束后，双控开关（102）控制激光传感器（211）开启。

6.根据权利要求2述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述切换控制单元（1）设置有机械控制组件（12），机械控制组件（12）固定安装在机器人壳体（4）内，且包括固定安装在机器人壳体（4）内部的固定支撑板件（121）和活动安装在固定支撑板件（121）上的压杆开控组件（122）。

7.根据权利要求6所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述固定支撑板件（121）包括设置在机器人壳体（4）内的板体（1211），并在板体（1211）的上端面安装两组的压触开关（1212），且两组的压触开关（1212）分别与激光传感器（211）和磁导航传感器（221）电性连接，在板体（1211）的一端固定焊接套环（1213），以及在板体（1211）的一侧固定设置撑板（1214），并在撑板（1214）的上端面固定焊接支撑架杆（1215），支撑架杆（1215）的一端固定焊接轴连块（1216）。

8.根据权利要求7所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述压杆开控组件（122）包括轴连接在轴连块（1216）上的压杆件（1221）和活动安装在压杆件（1221）一端的磁吸柱件（1222），且磁吸柱件（1222）的另一端穿过套环（1213）和机器人壳体（4）的下端。

9.根据权利要求8所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述压杆件（1221）包括杆体（1201）和固定设置在杆体（1201）中段的轴连端（1202），杆体（1201）通过轴连端（1202）轴接在轴连块（1216）上，并在杆体（1201）上设置压触端头A（1203）和压触端头B（1204），压触端头A（1203）固定设置在杆体（1201）的一端，在杆体（1201）的另一端固定设置连接片（1205），压触端头B（1204）设置的连接片（1205）与轴连端（1202）之间。

10.根据权利要求9所述的一种工业机器人自适应导航系统，其特征在于：所述磁吸柱件（1222）包括活动插接在套环（1213）上的柱杆（1206）和固定安装在柱杆（1206）下端的磁铁（1209），在柱杆（1206）的上端开设连接槽口（1210），连接片（1205）活动轴接在连接槽口（1210）内，柱杆（1206）的上段固定焊接挡片（1207），并活动套装复位弹簧（1208），复位弹簧（1208）的上端固定焊接在挡片（1207）上，下端固定焊接在套环（1213）上。