采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
采用多路外部环境检测模块实现机器人自动回充的装置
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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是本技术优选实施例提供的的结构示意图；图2是本技术优选实施例提供的流程示意图；图3是本技术优选实施例提供的流程示意图；图4是本技术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技术的技术方案。本技术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，上述仅为本技术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，本技术不限于这里所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：恽为民，杨超，庞作伟，
申请(专利权)人：上海未来伙伴机器人有限公司，未来伙伴机器人常州有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31