CN207344599U - 一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，包括底座和控制器，所述底座为空腔结构，该空腔内部安装有旋转电机，所述旋转电机一侧设置有所述控制器，所述旋转电机与所述控制器电连接，所述旋转电机上方安装有旋转台，所述旋转台外侧设置有支撑轴承。有益效果在于：通过所述超声波检测探头和所述激光检测探头相结合实现机器人在单一范围内对障碍物检测的全面性；在检测过程中，所述旋转台可带动所述超声波检测探头和所述激光检测探头旋转，实现360°无死角探测；当所述超声波检测探头检测到障碍物的方位后，所述摆动机构将驱动所述激光检测探头转向该障碍物，对其进行精确定位，便于机器人做出准确的避障动作。

Description

一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置。

背景技术

机器人是近几年来科技发展的产物，它可接受人类的指挥，自动执行任务，多用于生产业、建筑业或危险的工作，用以协助或取代人工工作。机器人包括驱动系统、检测系统和控制系统，驱动系统是实现机器人移动和动作执行，检测系统是实现机器人对物体位置的自动识别，而控制系统则是控制驱动系统动作，并对检测系统的检测信号进行分析，并最终反馈给驱动系统，控制驱动系统做出相应动作，其中，检测系统包括各关节位置、速度以及获取机器人的作业对象及外界环境等方面的信息。

避障装置则是机器人检测系统中的一部分，它可对机器人的周边环境进行检测，并对阻碍机器人动作的障碍物的距离和方位进行探测，传送至控制系统，使控制系统控制驱动系统做出相应避让动作。

现有机器人的避障装置大多为单方向检测，检测范围较小，而为提高检测范围，有些机器人四周布设有多个探测器，因此使得避障装置的成本也大大提高。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，以解决现有技术中机器人避障装置检测范围小，以及具有多方位检测功能的避障装置成本较高等技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：通过对激光检测和超声波检测技术的融合，提高单方向避障装置的检测范围，并在检测时可通过所述旋转台进行转动，使其在360°范围内均可检测等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，包括底座和控制器，所述底座为空腔结构，该空腔内部安装有旋转电机，所述旋转电机一侧设置有所述控制器，所述旋转电机与所述控制器电连接，所述旋转电机上方安装有旋转台，所述旋转台外侧设置有支撑轴承，所述支撑轴承镶嵌在所述底座上，所述旋转台上方设置有与斜转台，所述斜转台与所述旋转台连为一体；

所述斜转台的斜面上安装有超声波检测探头，所述超声波检测探头与所述控制器电连接，所述斜转台上方设置有球形座，所述球形座的表面设置有摆动轨道，所述摆动轨道为圆弧形，且该圆弧与所述球形座同心，所述球形座为薄壳形，内部设置有摆动机构；

所述摆动机构包括驱动齿轮和摆动齿轮，所述驱动齿轮通过螺栓安装在所述斜转台的上表面，所述驱动齿轮与所述控制器电连接，所述驱动齿轮上方设置有与其啮合的双面齿条，所述双面齿条底部设置有支撑滑座，所述支撑滑座共有两个，分别设置在所述驱动齿轮两侧，且所述支撑滑座底部通过螺栓固定在所述斜转台上，所述支撑滑座与所述双面齿条滑动配合，所述双面齿条的上方设置有所述摆动齿轮，所述摆动齿轮的中心安装有中心轴，所述中心轴位于所述球形座的直径线上，且所述中心轴两端通过轴承固定在所述球形座上，所述摆动齿轮的侧面焊接有连接杆，所述连接杆的头部安装有滑块，所述滑块安装在所述摆动轨道上，并与所述摆动轨道滑动配合，所述滑块上安装有激光检测探头。

采用上述一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，所述超声波检测探头的检测方位朝向侧上方，对机器人侧上方的障碍物进行探测，所述激光检测探头的检测方位朝向侧下方，对机器人侧下方的障碍物进行探测，从而使避障装置在单一检测范围内，保证检测的全面性，在检测过程中，所述旋转台带动所述斜转台以及安装在所述斜转台上方的所述球形座一起转动，使所述超声波检测探头和所述激光检测探头实现360°无死角探测，当所述超声波检测探头检测到侧上方空间内出现某一障碍物时，所述驱动齿轮转动，驱动所述双面齿条向所述激光检测探头一侧移动，使得与所述双面齿条相啮合的所述摆动齿轮绕所述中心轴逆时针转动，使安装在所述连接杆上的所述滑块沿所述摆动轨道向上滑动，带动所述激光检测探头向上转，对所述超声波检测探头所探测到的障碍物进行精确定位，并传送至所述控制器，从而使机器人做出准确的避障动作，所述控制器接收到该检测信息后，所述驱动齿轮反转，带动所述双面齿条向回缩，使所述摆动齿轮带动所述激光检测探头返回至原始位置，继续对机器人的侧下方障碍物进行探测。

作为优选，所述旋转电机的输出轴为花键轴，所述旋转台的中心设置有花键槽，所述旋转台通过该花键槽与所述旋转电机的输出轴连接。

作为优选，所述斜转台的锥形圆台，该锥形圆台的斜度为50°-75°。

作为优选，所述超声波检测探头与所述摆动轨道在同一平面内。

作为优选，所述球形座为四分之三的球体，所述摆动轨道所占的弧线对应的角度为130°。

作为优选，所述双面齿条的上下表面均设置有齿，所述双面齿条的两侧面对称设置有T型滑槽，所述双面齿条通过该T型滑槽滑动安装在所述支撑滑座上。

作为优选，所述驱动齿轮包括与其连接的驱动电机。

有益效果在于：1、本实用新型能够通过所述超声波检测探头和所述激光检测探头相结合实现机器人在单一范围内对障碍物检测的全面性；

2、在检测过程中，所述旋转台可带动所述超声波检测探头和所述激光检测探头旋转，实现360°无死角探测；

3、当所述超声波检测探头检测到障碍物的方位后，所述摆动机构将驱动所述激光检测探头转向该障碍物，对其进行精确定位，便于机器人做出准确的避障动作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的前视图；

图3是本实用新型的摆动机构放大图；

图4是本实用新型的双面齿轮断面放大图；

图5是本实用新型的球形座空间立体图；

图6是本实用新型图5的局部放大图。

附图标记说明如下：

1、底座；2、旋转电机；3、旋转台；4、支撑轴承；5、斜转台；6、摆动机构；601、驱动齿轮；602、支撑滑座；603、双面齿条；604、摆动齿轮；605、中心轴；606、滑块；7、球形座；8、摆动轨道；9、连接杆；10、激光检测探头；11、超声波检测探头；12、控制器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1-图6所示，本实用新型提供了一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，包括底座1和控制器12，底座1为空腔结构，该空腔内部安装有旋转电机2，旋转电机2一侧设置有控制器12，旋转电机2与控制器12电连接，旋转电机2上方安装有旋转台3，旋转台3外侧设置有支撑轴承4，支撑轴承4镶嵌在底座1上，旋转台3上方设置有与斜转台5，斜转台5与旋转台3连为一体；

斜转台5的斜面上安装有超声波检测探头11，超声波检测探头11与控制器12电连接，斜转台5上方设置有球形座7，球形座7的表面设置有摆动轨道8，摆动轨道8为圆弧形，且该圆弧与球形座7同心，球形座7为薄壳形，内部设置有摆动机构6；

摆动机构6包括驱动齿轮601和摆动齿轮604，驱动齿轮601通过螺栓安装在斜转台5的上表面，驱动齿轮601与控制器12电连接，驱动齿轮601上方设置有与其啮合的双面齿条603，双面齿条603底部设置有支撑滑座602，支撑滑座602共有两个，分别设置在驱动齿轮601两侧，且支撑滑座602底部通过螺栓固定在斜转台5上，支撑滑座602与双面齿条603滑动配合，双面齿条603的上方设置有摆动齿轮604，摆动齿轮604的中心安装有中心轴605，中心轴605位于球形座7的直径线上，且中心轴605两端通过轴承固定在球形座7上，摆动齿轮604的侧面焊接有连接杆9，连接杆9的头部安装有滑块606，滑块606安装在摆动轨道8上，并与摆动轨道8滑动配合，滑块606上安装有激光检测探头10。

作为可选的实施方式，旋转电机2的输出轴为花键轴，旋转台3的中心设置有花键槽，旋转台3通过该花键槽与旋转电机2的输出轴连接，如此设置，便于防止旋转电机2的输出轴与旋转台3之间产生间隙，从而提高检测的准确度。

斜转台5的锥形圆台，该锥形圆台的斜度为50°-75°，如此设置，便于使超声波检测探头11的检测方位始终朝向侧上方。

超声波检测探头11与摆动轨道8在同一平面内，如此设置，便于对激光检测探头10的检测方位与超声波检测探头11的检测方位进行统一。

球形座7为四分之三的球体，摆动轨道8所占的弧线对应的角度为130°，如此设置，便于使激光检测探头10对侧上方的障碍物进行精确定位。

双面齿条603的上下表面均设置有齿，双面齿条603的两侧面对称设置有T型滑槽，双面齿条603通过该T型滑槽滑动安装在支撑滑座602上，如此设置，便于使双面齿条603在移动中保持其平稳性。

驱动齿轮601包括与其连接的驱动电机。

采用上述结构，超声波检测探头11的检测方位朝向侧上方，对机器人侧上方的障碍物进行探测，激光检测探头10的检测方位朝向侧下方，对机器人侧下方的障碍物进行探测，从而使避障装置在单一检测范围内，保证检测的全面性，在检测过程中，旋转台3带动斜转台5以及安装在斜转台5上方的球形座7一起转动，使超声波检测探头11和激光检测探头10实现360°无死角探测，当超声波检测探头11检测到侧上方空间内出现某一障碍物时，驱动齿轮601转动，驱动双面齿条603向激光检测探头10一侧移动，使得与双面齿条603相啮合的摆动齿轮604绕中心轴605逆时针转动，使安装在连接杆9上的滑块606沿摆动轨道8向上滑动，带动激光检测探头10向上转，对超声波检测探头11所探测到的障碍物进行精确定位，并传送至控制器12，从而使机器人做出准确的避障动作，控制器12接收到该检测信息后，驱动齿轮601反转，带动双面齿条603向回缩，使摆动齿轮604带动激光检测探头10返回至原始位置，继续对机器人的侧下方障碍物进行探测。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，其特征在于：包括底座(1)和控制器(12)，所述底座(1)为空腔结构，该空腔内部安装有旋转电机(2)，所述旋转电机(2)一侧设置有所述控制器(12)，所述旋转电机(2)与所述控制器(12)电连接，所述旋转电机(2)上方安装有旋转台(3)，所述旋转台(3)外侧设置有支撑轴承(4)，所述支撑轴承(4)镶嵌在所述底座(1)上，所述旋转台(3)上方设置有与斜转台(5)，所述斜转台(5)与所述旋转台(3)连为一体；

所述斜转台(5)的斜面上安装有超声波检测探头(11)，所述超声波检测探头(11)与所述控制器(12)电连接，所述斜转台(5)上方设置有球形座(7)，所述球形座(7)的表面设置有摆动轨道(8)，所述摆动轨道(8)为圆弧形，且该圆弧与所述球形座(7)同心，所述球形座(7)为薄壳形，内部设置有摆动机构(6)；

所述摆动机构(6)包括驱动齿轮(601)和摆动齿轮(604)，所述驱动齿轮(601)通过螺栓安装在所述斜转台(5)的上表面，所述驱动齿轮(601)与所述控制器(12)电连接，所述驱动齿轮(601)上方设置有与其啮合的双面齿条(603)，所述双面齿条(603)底部设置有支撑滑座(602)，所述支撑滑座(602)共有两个，分别设置在所述驱动齿轮(601)两侧，且所述支撑滑座(602)底部通过螺栓固定在所述斜转台(5)上，所述支撑滑座(602)与所述双面齿条(603)滑动配合，所述双面齿条(603)的上方设置有所述摆动齿轮(604)，所述摆动齿轮(604)的中心安装有中心轴(605)，所述中心轴(605)位于所述球形座(7)的直径线上，且所述中心轴(605)两端通过轴承固定在所述球形座(7)上，所述摆动齿轮(604)的侧面焊接有连接杆(9)，所述连接杆(9)的头部安装有滑块(606)，所述滑块(606)安装在所述摆动轨道(8)上，并与所述摆动轨道(8)滑动配合，所述滑块(606)上安装有激光检测探头(10)。

2.根据权利要求1所述一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，其特征在于：所述旋转电机(2)的输出轴为花键轴，所述旋转台(3)的中心设置有花键槽，所述旋转台(3)通过该花键槽与所述旋转电机(2)的输出轴连接。

3.根据权利要求1所述一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，其特征在于：所述斜转台(5)的锥形圆台，该锥形圆台的斜度为50°-75°。

4.根据权利要求1所述一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，其特征在于：所述超声波检测探头(11)与所述摆动轨道(8)在同一平面内。

5.根据权利要求1所述一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，其特征在于：所述球形座(7)为四分之三的球体，所述摆动轨道(8)所占的弧线对应的角度为130°。

6.根据权利要求1所述一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，其特征在于：所述双面齿条(603)的上下表面均设置有齿，所述双面齿条(603)的两侧面对称设置有T型滑槽，所述双面齿条(603)通过该T型滑槽滑动安装在所述支撑滑座(602)上。

7.根据权利要求1所述一种基于激光和超声波测距融合技术的机器人避障装置，其特征在于：所述驱动齿轮(601)包括与其连接的驱动电机。