CN210436166U - 移动机器人检测系统及移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种移动机器人的检测系统，该检测系统包括发射光束的发射器及接收光束的接收器，该发射器发射具有限定发射场的光束，其中该发射器发射的光束经过光束转向元件转向后射出，该接收器具有接收光束的视场，另该转向后的光束与该视场将形成交叉区域，当障碍物落入或者脱离该交叉区域时，接收器将相应的接收或者失去光束信号，接收器将相应信息反馈给控制电路，控制电路根据信号调整移动机器人的运动状态。本实用新型还提供了一种移动机器人。

Description

移动机器人检测系统及移动机器人

技术领域

本实用新型涉及移动机器人技术领域，特别是涉及一种移动机器人检测系统。

背景技术

现有的移动机器人(如清洁机器人)为了实现自主移动，需要在机器人上安装检测系统，以响应外部环境的变化调整运动状态，从而降低移动机器人破损的可能，进而提高其使用寿命。

美国专利US6594844B2公开了一种移动机器人的障碍检测系统，包括具有确定发射场的光束发射器及确定视场的接收器，发射场与视场存在着交叉区域，根据判断障碍物是否位于该交叉区域来相应调整机器人的运动状态。但其仅仅公开了通过光束发射器直接将光束发射出的方式，却未考虑到一些特殊情况，如：1.检测系统由于特殊的设计需要，光束发射器与接收器存在特殊的角度或者光束发射器并未正对发射出口，不进行光束转向设置，无法形成交叉区域检测环境；2.交叉区域为固定的区域，往往只能检测一定距离的障碍物，不能进行调节；3.发射器在发射光束的过程中其光束亦被光路壁大量地吸收，从而影响到检测准确性。

美国专利US7411744B2同样公开了一种移动机器人的障碍检测系统，其与美国专利US6594844B2的区别在于，其入射光线先经反射面发射后才被接收器接收，其解决的问题在于避免环境光对于检测系统检测精度的影响，仍未能较好的解决上述提到的问题。

发明内容

本实用新型的目的之一是提供一种移动机器人检测系统，解决背景技术存在的问题，具体方案如下：

一种移动机器人检测系统，包括：

主体，相对于表面进行导航移动；

传感器系统，设置于主体上且对准上述表面，包括：

发射器，发射具有限定发射场的光束；和

接收器，具有接收光束的视场，上述发射场与上述视场存在交叉区域；和

与接收器通信的控制电路，用于当表面不占据上述交叉区域或当表面占据上述交叉区域时调整上述移动机器人运动状态，

还包括光束转向元件，光束经上述光束转向元件转向后与上述视场形成交叉区域。

进一步的，上述光束转向元件为反射元件或者折射元件。

进一步的，上述反射元件为镜子、具有特殊镀层的表面或者全反射棱镜中的一种，以增强光束反射效能。

进一步的，上述移动机器人检测系统还包括容纳上述发射器的壳体，上述壳体形成光束发射腔，上述光束发射腔具有出口，上述光束转向元件容纳于上述光束发射腔内，上述发射器光束射入上述光束发射腔内并经上述光束转向元件转向后由上述出口射出。

进一步的，上述光束发射腔具有侧壁，上述光束转向元件为上述侧壁，上述侧壁上镀有一反射光束的镀层，有效利用侧壁实现光束反射以精简壳体结构。

进一步的，上述出口设置有凸透镜，以会聚光束，提高检测精度。

进一步的，上述机器人运动状态由相应运动参数构成，上述运动参数为上述机器人的运动方向或运动速度中的至少一项。

进一步的，上述光束转向元件活动设置以调节上述光束的转向角度，进而形成变化的交叉区域，可以调节移动机器人检测系统的检测距离，扩大检测系统的适用范围。

进一步的，上述发射器为红外光发射器，上述接收器为红外光接收器。

本实用新型的目的之二是提供一种安装有上述传感器系统的移动机器人，以解决背景技术存在的问题。

本实用新型实施例中，具有以下有益效果：通过将光束发射器的发射光线进行转向并与接收器的视场形成交叉区域以检测外部环境变化，其可以适应一些特殊的发射器与接收器角度设置，同时减少光束在光路壁中的吸收量，提高检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型实施例的一些实施例，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为本实用新型中传感器系统形成交叉区域的示意图；

图2为本实用新型中传感器系统检测表面的示意图；

图3为本实用新型中传感器系统调节交叉区域的示意图；

图4为本实用新型中传感器系统爆炸图；

图5为本实用新型中第一壳体的视图；

图6为本实用新型中传感器系统的剖视图。

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。

请结合图1及图2，本实用新型的实施例提供的一种传感器系统形成交叉区域示意图，其包括：安装于移动机器人主体(图中未示出)上的壳体10，安装于壳体中的发射器20，及安装于壳体中的接收器30，因为结构设计原因，发射器20与接收器30进行特殊的角度设置，其中发射器20发射的出射光束21经光束转向元件70调整方向后由壳体射出，并形成限定区域的发射场22，该发射场为出射光束21所经过的区域，另外接收器30具有接收光束的视场32，该视场32为接收器30可接收到的入射光束31所经过的区域，其中该视场32与该发射场将形成一交叉区域40，当需检测的表面D(墙面或者地面)处于该交叉区域40时，则出射光束21将经该表面D反射后被接收器30所接收，接收器30接收到入射光束31后将信息反馈给控制电路(图中未示出)，或者当需检测的表面D脱离该交叉区域40时，出射光束20将无法经过反射后被接收器30所接收，接收器30将未收到入射光束31的信息反馈给控制电路，控制电路根据检测的信息进行相应的运动状态调整。

例如：为了避免移动机器人出现高处跌落而损坏移动机器人的问题，一般在移动机器人的底部安装传感器系统用于检测地面，当移动机器人移动到台阶处时，由于台阶处地面远离了该交叉区域40，接收器30无法接收到入射光束31，此时接收器将未收到入射光束31的信息反馈给控制电路，控制电路判断此时移动机器人处于高处存在跌落的风险，因而调整移动机器人的运动状态，可以改变移动机器人的移动方向，如朝反向运行或者进行转角运动，也可以控制移动机器人停止，以避免出现高处跌落的问题。此时控制电路调整移动机器人运动状态的原因是传感器未接收到入射光束31。

例如：为了避免移动机器人与墙面发生碰撞而损坏移动机器人的问题，一般在移动机器人的移动方向前端安装传感器系统用于检测墙面。当移动移动到接近墙面时，墙面将进入该交叉区域40，接收器30接收到入射光束31，此时接收器将接收到入射光束31的信息反馈给控制电路，控制电路判断此时移动机器人存在与墙面发生碰撞的风险，因而调整移动机器人的运动状态，可以改变移动机器人的移动方向，如朝反向运行或者进行转角运动，也可以控制移动机器人进行减速，避免与墙面发生高速碰撞，待移动机器人与墙面接触后再改变运动方向。

需要进一步说明的是，该光束转向元件70的功能是将光束的传播方向进行调整，因而该光束转向元件70可以是将出射光束21进行反射的反射元件，也可以是将入射光束21的传播方向进行简单调整的折射元件。

进一步的，该发射器为发射红外光的发射器，接收器是接收红外光的接收器。当然也可以采用其它类型光束，如采用可见光。

进一步的，该反射元件可以是镜子、有反射镀层的表面或者全反射棱镜的一种，该镜子可以是目前常用的平面镜或者曲面镜，当然打磨光滑的金属表面亦可以理解为镜子的一种。

同时该光束转向元件70发现了另外一种用途，当前的移动机器人传感器系统往往有着不同的检测高度或者检测距离需求，目前常用的解决方法有：1.更换不同发射场范围的发射器20或者不同视场范围的接收器30；2.调整发射器20与接收器30的相对角度。上述解决方法其实可以理解为通过调整交叉区域的位置以及大小来满足传感器系统不同的检测高度或者检测距离的需求。但上述方法的调节方式均存在着一些缺陷，如方法1，其需要配置不同发射场范围的发射器20或者不同视场范围的接收器30，这就必然导致需要进行多种物料的准备，另外由于不同发射场范围的发射器20及不同视场范围的接收器30并没有明显的识别标记，因而不同的发射器20或者接收器30极易出现混淆，而且安装完成后也难以进行调整。而方法2相对而言更加不便，发射器20以及接收器30的相对角度由壳体10决定，若想要调整检测高度或者检测距离，需要重新设计壳体，这将极大的提高成本。

在基于光束转向元件70的基础，本实用新型对上述技术问题提出了新的解决方案。

如：可以将该光束转向元件70与壳体10采用活动设置的方式，如采用转动的方式或者采用滑动的方式，其本质调节该光束转向元件70相对于发射器20的角度或者位置，从而改变该出射光束21的角度，出射光束21角度的改变使得发射场22发生改变，进而交叉区域40也发生改变，从而满足传感器系统不同的检测高度或者检测距离的需求。特别的如果该光束转向元件70为折射元件时，可以采用具有不同折射角度的折射元件，进而调节出射光束21的射出角度。当然反过来也可以通过调节入射光束31的角度方式来调整交叉区域的位置和大小，进而满足传感器系统不同的检测高度或者检测距离的需求。这种方式仍然采用上述的方式来实现，不过是将光束转向元件70用于入射光束30，因而该方式等同于上述方式，仍然属于本实用新型的保护范围。

请结合图3，为本实用新型传感器系统调节交叉区域40的一实施例，其中光束转向元件70为反射元件，一端为铰接端71，铰接于壳体10上，另一端为自由端72，该光束转向元件70可相对于该铰接端71转动，从而改变与发射器20的相对位置，调整到对应位置后，将自由端72端进行固定即完成传感器系统检测高度或者检测距离的调节。图3展示了光束转向元件70的两个位置70、70′，其中光束转向元件70相对于光束转向元件70′更加靠近发射器20,且具有更大的倾角，光束转向元件70发射的出射光束21相对于光束转向元件70′反射的出射光束21′更靠下，即从而使得出射光束21形成的发射场22相对于出射光束21′形成的发射场22′更加靠下，因而两者分别与视场32形成不同的交叉区域40及交叉区域40′，其中交叉区域40相对于交叉区域40′的检测高度或者检测距离更大。

为了进一步阐述本实用新型中传感器系统的组成，请结合图4、图5及图6，其中壳体(图中未示出)包括第一壳体11及第二壳体12，第一壳体11上设置有定位孔111，第二壳体12对应设置有定位柱121，定位柱121插入定位孔111中以实现对第一壳体11及第二壳体12的相对固定.第一壳体11上设置有容纳发射器20的第一容腔117及容纳接收器30的第二容腔118，当第一壳体11与第二壳体相对固定时，发射器20及接收器30分别固定于第一容腔117及第二容腔118。同时第一壳体11还设置有连通该第一容腔117的光束发射腔114，光束发射腔114还设置有供出射光束射出的出口116，第二壳体12还设置由连通第二容腔119的光束接收腔115，光束接收腔115设置有供入射光束31进入的入口117，其中光束发射腔114还设置有侧壁(图中未示出)，发射器20发射的光束经侧壁反射后由出口116射出，并经过障碍物表面的反射由入口117射入并被接收器30所接收，其中在出口116处安装有凸透镜50以会聚出射光束，增强其检测精度，在入口117处安装有灯罩60，避免灰尘的进入。另外为了增强侧壁的反射效果在侧壁上镀有特殊的反射镀层，如镀银层。

当然值得说明的是，可以将前述的光束转向元件70安装于该光束发射腔114中，将发射器20对准光束转向元件，通过光束转向元件转变出射光束的角度。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种移动机器人检测系统，包括：

主体，相对于表面进行导航移动；

传感器系统，设置于主体上且对准所述表面，包括：

发射器，发射具有限定发射场的光束；和

接收器，具有接收光束的视场，所述发射场与所述视场存在交叉区域；和

与接收器通信的控制电路，用于当表面不占据所述交叉区域或当表面占据所述交叉区域时调整所述移动机器人运动状态，

其特征在于，还包括光束转向元件，光束经所述光束转向元件转向后与所述视场形成交叉区域。

2.根据权利要求1所述的移动机器人检测系统，其特征在于，所述光束转向元件为反射元件或者折射元件。

3.根据权利要求2所述的移动机器人检测系统，其特征在于，所述反射元件为镜子、具有特殊镀层的表面或者全反射棱镜中的一种。

4.根据权利要求1至3任一项所述的移动机器人检测系统，其特征在于，还包括容纳所述发射器的壳体，所述壳体形成光束发射腔，所述光束发射腔具有出口，所述光束转向元件容纳于所述光束发射腔内，所述发射器光束射入所述光束发射腔内并经所述光束转向元件转向后由所述出口射出。

5.根据权利要求4所述的移动机器人检测系统，其特征在于，所述光束发射腔具有侧壁，所述光束转向元件为所述侧壁，所述侧壁上镀有一反射光束的镀层。

6.根据权利要求5所述的移动机器人检测系统，其特征在于，所述出口设置有凸透镜。

7.根据权利要求1所述的移动机器人检测系统，其特征在于，所述机器人运动状态由相应运动参数构成，所述运动参数为所述机器人的运动方向或运动速度中的至少一项。

8.根据权利要求1所述的移动机器人检测系统，其特征在于，所述光束转向元件活动设置以调节所述光束的转向角度，进而形成变化的交叉区域。

9.根据权利要求1所述的移动机器人检测系统，其特征在于，所述发射器为红外光发射器，所述接收器为红外光接收器。

10.一种移动机器人，其特征在于，包括，如权利要求1至9任一项所述的移动机器人检测系统。

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