一种应用于机器人的超声3D扫描装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种应用于机器人的超声3D扫描装置，该装置包括转台、超声探头组、超声控制电子部件(B1)和转台控制电子部件(B2)，所述的超声探头组包括多个均匀分布在转台外表面的超声探头(A3)，所述的超声探头(A3)均连接至超声控制电子部件(B1)，所述的转台连接转台控制电子部件(B2)，所述的超声控制电子部件(B1)连接所述的转台控制电子部件(B2)。与现有技术相比，本实用新型专利技术可实现机器人周围一定距离范围内动态360°无死角探测障碍物，具有结构简单、成本低、工作可靠等优点。

Ultrasonic 3D scanning device applied to robot

Ultrasonic 3D scanning device of the utility model relates to a robot used in the device, including the turntable, ultrasonic probe, ultrasonic electronic components control group (B1) and turntable control electronic components (B2), ultrasonic probe group comprises a plurality of uniformly distributed in the outer surface of the rotary ultrasonic probe (A3), ultrasound the probe (A3) are connected to the ultrasonic control electronic component (B1), connected with the turntable turntable control electronic components of the electronic component (B2), ultrasound (B1) control of the electronic component is connected with the turntable control (B2). Compared with the prior art, the utility model has the advantages of simple structure, low cost, reliable operation, etc. the utility model can realize the detection of obstacles in a dynamic range of 360 degrees in a certain range of the robot.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种障碍物扫描装置，尤其是涉及一种应用于机器人的超声3D扫描装置。
技术介绍
智能移动机器人是机器人的一个重要研究领域，避障是智能移动机器人最基本的功能。现有技术通常采用一组多个超声波传感器分布在机器人机身前半部分或四周，但是由于其发散角度一定，存在多个盲区，对于动态障碍物可能会出现探测不到的情况而导致机器人发生碰撞损坏。也有采用超声波传感器与其他传感器如红外传感器、视觉传感器等结合来使用，但存在成本较高、硬件及控制系统较复杂等缺点。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用于机器人的超声3D扫描装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种应用于机器人的超声3D扫描装置，该装置包括转台、超声探头组、超声控制电子部件和转台控制电子部件，所述的超声探头组包括多个均匀分布在转台外表面的超声探头，所述的超声探头均连接至超声控制电子部件，所述的转台连接转台控制电子部件，所述的超声控制电子部件连接转台控制电子部件。所述的转台为球状转台，所述的球状转台包括圆形底板、推力球轴承、球状壳体和壳体驱动组件，所述的推力球轴承安装在圆形底板上方，所述的球状壳体底部固定安装在推力球轴承的轴圈上，所述的壳体驱动组件设置在球状壳体内，所述的壳体驱动组件连接所述的推力球轴承。所述的球状壳体包括两个半球形壳体，两个半球形壳体扣合安装在推力球轴承的轴圈上，两个半球形壳体顶部通过扣环固定，两个半球形壳体外侧周围通过固定皮条固定。所述的球状转台外表面设有安装超声探头的圆形卡槽，圆形卡槽的分布方式具体为：以球状转台球心所在水平面为基准面，在该基准面上沿球状转台的四周均匀分布N个圆形卡槽，所述的N个圆形卡槽组成横向圆形卡槽组，将所述的N个圆形卡槽拓展到球状转台的不同高度，构成了M组纵向设置的圆形卡槽组，进而共有M×N个圆形卡槽分布在球状转台外表面；每个圆形卡槽中安装一个超声探头，进而共有M×N个超声探头分布在球状转台外表面。所述的壳体驱动组件包括电机、电机齿轮和定位齿轮，所述的球状壳体底部内侧边缘为锯齿形，所述的电机齿轮和定位齿轮均安装在圆形底板上并与球状壳体底部内侧边缘齿合，且所述的定位齿轮的安装位置和电机齿轮的安装位置相对圆形底板的圆心对称，所述的电机连接所述的电机齿轮，所述的转台控制电子部件连接所述的电机。所述的设定转速范围具体为：其中，ω为设定转速，vp为机器人行进速度，v为声波在空气中的传播速度，△d为机器人从检测到障碍物到做出反应这段时间内的前进距离，θ为相邻超声探头夹角的一半值，smax为超声探头的最大探测距离。所述的超声控制电子部件通过安装组件安装在转台内部，所述的安装组件包括中心轴、滑环定子、供电滑环和固定隔板，所述的中心轴垂直穿过转台中轴线设置，所述的滑环定子固定在转台内部的中心轴上，所述的滑环设置在滑环定子外侧，所述的固定隔板设置在转台内部空腔中，所述的超声控制电子部件安装在固定隔板上，所述的超声控制电子部件连接所述的供电滑环。所述的转台内表面设有用于汇总超声探头导线的探头接线管，超声探头导线汇总后通过导线腔连接至超声控制电子部件。所述的转台控制电子部件安装在转台内部的底板上，所述的转台内部的底板上还设有用于转台控制电子部件与机器人进行导线连接的通孔。超声控制电子部件通过蓝牙模块通信连接转台控制电子部件。与现有技术相比，本技术具有如下优点：(1)本技术用于机器人的扫描装置仅采用一种传感器即超声传感器，实现障碍物探测，成本低、硬件及控制系统较简单；(2)本技术采用球状转台，球状转台结构简单，成本低，同时通球状转台的转动带动超声探头旋转，实现障碍物的有效探测，减少检测盲区；(3)本技术球状转台采用两个半球形壳体扣合安装而成，便于拆卸，当安装在内部的部件发生故障时能够快速更换；(4)本技术球状转台外表面设置的安装超声探头的圆形卡槽的分布方式实现了一定高度空间的横向360°无死角探测障碍物，在探头数量最少的情况下保证盲区最小，有效实现机器人所处环境中的障碍物信息的探测；(5)本技术壳体驱动组件通过电机齿轮驱动球状壳体转动，同时通过定位齿轮来保证转动的可靠性，提高了该装置的可靠运行；(6)本技术转台转得越快，横向探头数目可以越少，但转台的最大转速受超声探测速度限制，因此本技术转台的设定转速范围能够保证在横向探头数目较少的情况下实现全方位的检测；(7)本技术超声控制电子部件通过安装组件进行安装固定，其中通过供电滑环来实现可靠供电，保证超声控制电子部件的持续稳定工作；(8)本技术设置的探头接线管和导线腔能够实现超声探头导线的汇合，防止发生混乱，提高装置的可靠运行性能。附图说明图1为本技术超声3D扫描装置的整机示意图；图2为本技术超声3D扫描装置的半机示意图；图3为本技术球状转台的圆形底板及相关部件示意图；图4为本技术超声探头及探头接线管连接示意图；图5为本技术超声探头排列示意俯视图；图6为本技术超声探头排列示意侧视图；图7为本技术纵向超声探头探测示意图；图8为本技术纵向探测盲区示意图；图9为本技术横向超声探头探测示意图；图10为本技术超声3D扫描装置的探测范围示意图。图中，A1为圆形底板，A2为推力球轴承，A3为超声探头，A4为球状壳体，A5为中心轴，A6为固定皮条，A7为扣环，A8为滑环定子，A9为供电滑环，A10为探头接线管，A11为导线腔，B1为超声控制电子部件，B2为转台控制电子部件，B3为电机，B4为通孔，C1为定位齿轮，C2为电机齿轮。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例如图1～4所示，一种应用于机器人的超声3D扫描装置，该装置包括转台、超声探头组、超声控制电子部件B1和转台控制电子部件B2，超声探头组包括多个均匀分布在转台外表面的超声探头A3，超声探头A3均连接至超声控制电子部件B1，转台连接转台控制电子部件B2，超声控制电子部件B1通过蓝牙模块通信连接转台控制电子部件B2；转台控制电子部件B2控制转台旋转，超声控制电子部件B1控制超声探头A3采集障碍物信息并将采集的障碍物信息发送至转台控制电子部件B2。本实施例，转台为球状转台，球状转台包括圆形底板A1、推力球轴承A2、球状壳体A4和壳体驱动组件，推力球轴承A2安装在圆形底板A1上方，球状壳体A4底部固定安装在推力球轴承A2的轴圈上，壳体驱动组件设置在球状壳体A4内，壳体驱动组件连接推力球轴承A2。球状壳体A4包括两个半球形壳体，两个半球形壳体扣合安装在推力球轴承A2的轴圈上，两个半球形壳体顶部通过扣环A7固定，两个半球形壳体外侧周围通过固定皮条A6固定。球状转台外表面设有安装超声探头A3的圆形卡槽，圆形卡槽的分布方式具体为：以球状转台球心所在水平面为基准面，在该基准面上沿球状转台的四周均匀分布N个圆形卡槽，N个圆形卡槽组成横向圆形卡槽组，将N个圆形卡槽拓展到球状转台的不同高度，构成了M组纵向设置的圆形卡槽组，进而共有M×N个圆形卡槽分布在球状转台外表面；每个圆形卡槽中安装一个超声探头A3，进而共有M×N个超声探头A3分布在球状转台外表面，本实施例中设置3组纵向设置的圆形卡槽组。壳体驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于机器人的超声3D扫描装置，其特征在于，该装置包括转台、超声探头组、超声控制电子部件(B1)和转台控制电子部件(B2)，所述的超声探头组包括多个均匀分布在转台外表面的超声探头(A3)，所述的超声探头(A3)均连接至超声控制电子部件(B1)，所述的转台连接转台控制电子部件(B2)，所述的超声控制电子部件(B1)连接转台控制电子部件。

【技术特征摘要】
1.一种应用于机器人的超声3D扫描装置，其特征在于，该装置包括转台、超声探头组、超声控制电子部件(B1)和转台控制电子部件(B2)，所述的超声探头组包括多个均匀分布在转台外表面的超声探头(A3)，所述的超声探头(A3)均连接至超声控制电子部件(B1)，所述的转台连接转台控制电子部件(B2)，所述的超声控制电子部件(B1)连接转台控制电子部件。2.根据权利要求1所述的一种应用于机器人的超声3D扫描装置，其特征在于，所述的转台为球状转台，所述的球状转台包括圆形底板(A1)、推力球轴承(A2)、球状壳体(A4)和壳体驱动组件，所述的推力球轴承(A2)安装在圆形底板(A1)上方，所述的球状壳体(A4)底部固定安装在推力球轴承(A2)的轴圈上，所述的壳体驱动组件设置在球状壳体(A4)内，所述的壳体驱动组件连接所述的推力球轴承(A2)。3.根据权利要求2所述的一种应用于机器人的超声3D扫描装置，其特征在于，所述的球状壳体(A4)包括两个半球形壳体，两个半球形壳体扣合安装在推力球轴承(A2)的轴圈上，两个半球形壳体顶部通过扣环(A7)固定，两个半球形壳体外侧周围通过固定皮条(A6)固定。4.根据权利要求2所述的一种应用于机器人的超声3D扫描装置，其特征在于，所述的球状转台外表面设有安装超声探头(A3)的圆形卡槽，圆形卡槽的分布方式具体为：以球状转台球心所在水平面为基准面，在该基准面上沿球状转台的四周均匀分布N个圆形卡槽，所述的N个圆形卡槽组成横向圆形卡槽组，将所述的N个圆形卡槽拓展到球状转台的不同高度，构成了M组纵向设置的圆形卡槽组，进而共有M×N个圆形卡槽分布在球状转台外表面；每个圆形卡槽中安装一个超声探头(A3)，进而共有M×N个超声探头(A3)分布在球状转台外表面。5.根据权利要求2所述的一种应用于机器人的超声3D扫描装置，其特征在于，所述的壳体驱动组件包括电机(B3)、电机齿轮(C2)和定位齿轮(C1)，所述的球状壳体(A4)底部内侧边缘为锯齿形，...

【专利技术属性】
技术研发人员：江超，曾俊冬，卞正兰，黄琼，刘昊钰，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海;31