CN207937864U - 采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置 - Google Patents
采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207937864U CN207937864U CN201820091989.5U CN201820091989U CN207937864U CN 207937864 U CN207937864 U CN 207937864U CN 201820091989 U CN201820091989 U CN 201820091989U CN 207937864 U CN207937864 U CN 207937864U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- detection module
- external environment
- environment detection
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
本实用新型公开了采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，包括：充电座，所述充电座具有多个信号发射模块；机器人底盘，所述机器人底盘安装有状态信息检测模块，多个外部环境检测模块，每个外部环境检测模块以圆形阵列方式布置在所述机器人底盘的底部并接收所述信号；多路信息融合模块，所述多路信息融合模块接收所述状态信息检测模块与外部环境检测模块的信息；驱动模块，所述驱动模块安装在所述机器人底盘上。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人的充电装置，尤其涉及采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置。
背景技术
机器人的自动回充技术是通过充电基座持续地发出信号，然后由机器人机体上的接收器根据信号反馈来进行定位，从而实现机器人的全自主回充功能
目前主流的定位技术有红外线定位、蓝牙定位、雷达定位三种。
蓝牙定位一般是通过信号强度来对充电底座进行定位，目前的主流扫地机器人设备均只支持2.4GHz频段，不论是WiFi或蓝牙都免不了受到大量的信号干扰，这大大影响了蓝牙定位的准确性。
雷达定位虽然技术相对成熟，定位分辨率高，但是成本较高，无法广泛应用于机器人平台。
红外线定位以其定位精准、成本较低的优点广受青睐。但是其工作过程中当机体传感器所在平面与充电座的红外发射器平面存在夹角时，机器人不能自主识别出该角度，严重影响了机器人自动回充时的移动效率，并造成了自动回充时的定位角度误差。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提出采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，包括：充电座，所述充电座具有多个信号发射模块；机器人底盘，所述机器人底盘安装有状态信息检测模块，多个外部环境检测模块，每个外部环境检测模块以圆形阵列方式布置在所述机器人底盘的底部并接收所述信号；多路信息融合模块，所述多路信息融合模块接收所述状态信息检测模块与外部环境检测模块的信息；驱动模块，所述驱动模块安装在所述机器人底盘上。
进一步地，所述状态信息检测模块包括：角度传感器、速度角传感器、加速角传感器、方位角传感器。
进一步地，每个所述外部环境检测模块包括：红外传感器模块与超声波传感器模块。
进一步地，所述多路信息融合模块包括：DSP微处理器模块，所述DSP微处理器依据模糊神经网络对信息进行处理，并将处理的结果通过CAN总线送至MCU模块。
进一步地，所述驱动装置包括左轮和右轮，所述MCU模块通过差动驱动方式控制左轮电机和右轮电机实现对所述机器人的位姿调整进而产生规避动作。
进一步地，所述外部环境检测模块分布在所述机器人底盘的前、后、左、右四个方向，从而检测清洁机器人前进途中所遇到障碍物的距离信息和形状信息。
进一步地，每个所述外部环境检测模块以机器人底盘的中心作为圆点，相互间隔45度布置在所述机器人底盘的圆周上。
进一步地，还包括光电编码器模块，记录清洁机器人的行走过程，从而实现清洁机器人的相对定位。
进一步地，所述驱动模块采用直流电机执行相应动作，所述直流电机的驱动单元采用H桥控制，通过左右路的差动调节实现转向动作。
进一步地，还包括PID调节器，通过所述PID调节器实时采集所述驱动轮的速度信号，与标准输入电压做比较，然后通过PWM波占空比的改变实现对驱动轮的闭环调节。
为了解决红外线定位时存在的角度误差，本设计在使用多个红外传感定位的传统方案基础上，增加了多个超声波传感器，用于保证机体充电侧竖直面与充电座传感器所在竖直面的相互水平。运行过程中当机器人完全处于充电座的辐射面内时，机器人根据两个超声波的反馈值，保证机器人与充电座始终保持平行。机器人自动回充时，直接向充电座直线运动。当机器人运动到与充电座不平行，或与充电座中心线不一致时，机器人根据红外传感器和超声波传感器的反馈调整机体运行状态，保证机器人回到充电座时与充电座无角度误差，并且回充时的运动路径更为简洁。
附图说明
图1是本实用新型优选实施例提供的的结构示意图；
图2是本实用新型优选实施例提供的流程示意图；
图3是本实用新型优选实施例提供的流程示意图；
图4是本实用新型优选实施例提供的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
本实用新型的一个目的在于提出采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，包括：充电座，所述充电座具有多个信号发射模块；机器人底盘，所述机器人底盘安装有状态信息检测模块，多个外部环境检测模块，每个外部环境检测模块以圆形阵列方式布置在所述机器人底盘的底部并接收所述信号；多路信息融合模块，所述多路信息融合模块接收所述状态信息检测模块与外部环境检测模块的信息；驱动模块，所述驱动模块安装在所述机器人底盘上。
优选地，所述状态信息检测模块包括：角度传感器、速度角传感器、加速角传感器、方位角传感器。
优选地，每个所述外部环境检测模块包括：红外传感器2模块与超声波传感器1模块。
如图2至图4所示，优选地，所述多路信息融合模块包括：DSP微处理器模块，所述DSP微处理器依据模糊神经网络对信息进行处理，并将处理的结果通过CAN总线送至MCU模块。
如图1所示，所述驱动装置包括左轮和右轮，所述MCU模块通过差动驱动方式控制左轮电机和右轮电机实现对所述机器人的位姿调整进而产生规避动作。所述外部环境检测模块分布在所述机器人底盘的前、后、左、右四个方向，从而检测清洁机器人前进途中所遇到障碍物的距离信息和形状信息。
另外，每个所述外部环境检测模块以机器人底盘的中心作为圆点，相互间隔45度布置在所述机器人底盘的圆周上。
优还包括光电编码器模块，记录清洁机器人的行走过程，从而实现清洁机器人的相对定位。
优选地，所述驱动模块采用直流电机执行相应动作，所述直流电机的驱动单元采用H桥控制，通过左右路的差动调节实现转向动作。
优选地，还包括PID调节器，通过所述PID调节器实时采集所述驱动轮的速度信号，与标准输入电压做比较，然后通过PWM波占空比的改变实现对驱动轮的闭环调节。
为了解决红外线定位时存在的角度误差，本设计在使用多个红外传感定位的传统方案基础上，增加了多个超声波传感器1，用于保证机体充电侧竖直面与充电座传感器所在竖直面的相互水平。运行过程中当机器人完全处于充电座的辐射面内时，机器人根据两个超声波的反馈值，保证机器人与充电座始终保持平行。机器人自动回充时，直接向充电座直线运动。当机器人运动到与充电座不平行，或与充电座中心线不一致时，机器人根据红外传感器2和超声波传感器1的反馈调整机体运行状态，保证机器人回到充电座时与充电座无角度误差，并且回充时的运动路径更为简洁。
如图1所示，清洁机器人避障系统，主要涉及到对机器人的微处理器和微控制器模块，环境识别模块，动力与驱动模块以及人机接口等模块的设计。本清洁机器人在运行过程中，障碍物主要分布在路线的前方、右方、左方和后方四个方向，因此对环境信息的采集主要围绕以上四个方向分布，考虑到传感器的测量距离的差别，采用超声波传感器和红外传感器远近搭配的方案，利用超声波传感器测距远的特性，对障碍物进行远距离测量，以便避障系统及时获取环境信息，进行避障分析和决策；红外传感器的测量距离近，清洁机器人进入障碍物环境后，可进行辅助避障，同时利用陀螺仪传感器对机器人的转动角度进行反馈测量，以便进行位姿修正。
两个发射角度为120°和一个发射角度为30°的红外发射管，其中大发射角度的红外管置于充电座两侧。其中小角度发射管居中放置，发射管水平间距约为20cm，由此构成高约1m，上底约40cm，下底约90cm的等腰梯形红外信号辐射面。机器人外壳与充电座同一水平高度上等间距的安装红外接收管，同时以左右对称的方式安装两个超声波传感器。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，包括：充电座，所述充电座具有多个信号发射模块；机器人底盘，所述机器人底盘安装有状态信息检测模块，多个外部环境检测模块，每个外部环境检测模块以圆形阵列方式布置在所述机器人底盘的底部并接收所述信号；多路信息融合模块，所述多路信息融合模块接收所述状态信息检测模块与外部环境检测模块的信息；驱动模块，所述驱动模块安装在所述机器人底盘上。
2.如权利要求1所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，所述状态信息检测模块包括：角度传感器、速度角传感器、加速角传感器、方位角传感器。
3.如权利要求2所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，每个所述外部环境检测模块包括：红外传感器模块与超声波传感器模块。
4.如权利要求3所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，所述多路信息融合模块包括：DSP微处理器模块，所述DSP微处理器依据模糊神经网络对信息进行处理，并将处理的结果通过CAN总线送至MCU模块。
5.如权利要求4所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，所述驱动装置包括左轮和右轮，所述MCU模块通过差动驱动方式控制左轮电机和右轮电机实现对所述机器人的位姿调整进而产生规避动作。
6.如权利要求5所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，所述外部环境检测模块分布在所述机器人底盘的前、后、左、右四个方向，从而检测清洁机器人前进途中所遇到障碍物的距离信息和形状信息。
7.如权利要求5所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，每个所述外部环境检测模块以机器人底盘的中心作为圆点，相互间隔45度布置在所述机器人底盘的圆周上。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，还包括光电编码器模块，记录清洁机器人的行走过程，从而实现清洁机器人的相对定位。
9.根据权利要求8所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，所述驱动模块采用直流电机执行相应动作，所述直流电机的驱动单元采用H桥控制，通过左右路的差动调节实现转向动作。
10.根据权利要求9所述的采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置，其特征在于，还包括PID调节器，通过所述PID调节器实时采集所述驱动轮的速度信号，与标准输入电压做比较，然后通过PWM波占空比的改变实现对驱动轮的闭环调节。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820091989.5U CN207937864U (zh) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | 采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820091989.5U CN207937864U (zh) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | 采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207937864U true CN207937864U (zh) | 2018-10-02 |
Family
ID=63649775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820091989.5U Active CN207937864U (zh) | 2018-01-19 | 2018-01-19 | 采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207937864U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI687785B (zh) * | 2019-02-25 | 2020-03-11 | 華碩電腦股份有限公司 | 自動回充方法 |
| CN111917192A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-10 | 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 | 一种室外机器人的无线充电方法及系统 |
-
2018
- 2018-01-19 CN CN201820091989.5U patent/CN207937864U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI687785B (zh) * | 2019-02-25 | 2020-03-11 | 華碩電腦股份有限公司 | 自動回充方法 |
| CN111917192A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-10 | 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 | 一种室外机器人的无线充电方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105119338B (zh) | 移动机器人充电控制系统及方法 | |
| CN205041882U (zh) | 自动跟踪输液机器人 | |
| CN110575371B (zh) | 一种智能导盲手杖及控制方法 | |
| CN105048533B (zh) | 小型多旋翼无人机自动充电系统 | |
| CN109782764A (zh) | 一种智能太阳能无人物流配送系统、控制方法及配送车 | |
| CN102614068B (zh) | 一种辅助视障人员行走的伴随机器人系统 | |
| WO2018228203A1 (zh) | 一种具备扫地功能的人机智能合作机器人系统 | |
| CN207397097U (zh) | 城市河道排污口巡查系统 | |
| CN101648377A (zh) | 自动充电式自律移动机器人装置及其自动充电方法 | |
| CN107918395B (zh) | 城市河道排污口巡查方法及巡查系统 | |
| CN205081492U (zh) | 移动机器人充电控制系统 | |
| CN207937864U (zh) | 采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置 | |
| CN205499156U (zh) | 电动平衡车返航充电结构 | |
| CN105044754A (zh) | 一种基于多传感器融合的移动平台室外定位方法 | |
| CN104216410B (zh) | 用于大型室内公共场所的盲人导航助行小车及其定位方法 | |
| CN104953709A (zh) | 一种变电站智能巡视机器人 | |
| CN104267725A (zh) | 扫地机器人自主充电用的室内导航定位系统 | |
| CN109848992A (zh) | 一种用于校园小区范围内的全自主混合动力外卖配送装置 | |
| CN104434428A (zh) | 新型的智能轮椅 | |
| CN106695744A (zh) | 一种基于球形轮的自主导航机器人 | |
| CN105816303A (zh) | 一种基于gps和视觉导航的导盲系统及其方法 | |
| CN204178236U (zh) | 扫地机器人自主充电用的室内导航定位系统 | |
| CN207240184U (zh) | 移动物体追踪机器人 | |
| CN108910355A (zh) | 一种智能垃圾回收装置及控制方法 | |
| CN107656528A (zh) | 一种基于stm32的两轮无线遥控智能小车 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |