自动移动设备及其超声避障方法技术

技术编号:19319052 阅读:20 留言:0更新日期:2018-11-03 10:18
本发明专利技术提供了一种自动移动设备及其超声避障方法,可以获得更为准确的障碍物方位信息,并且具有比较完整的避障保护空间。该自动移动设备包括超声波组件,所述超声波组件包括多个超声波传感器,设置在所述自动移动设备的壳体内且面向所述自动移动设备的行走方向的前方,当所述壳体放置在参考面上时,所述多个超声波传感器的轴线位于所述参考面上的投影相交于所述多个超声波传感器的后方,从而各超声波传感器覆盖的检测区具有不同的朝向,并且在所述壳体的前方组合成超声避障区域。

Automatic mobile device and its ultrasonic obstacle avoidance method

The invention provides an automatic mobile device and an ultrasonic obstacle avoidance method thereof, which can obtain more accurate orientation information of obstacles, and has relatively complete obstacle avoidance protection space. The automatic mobile device includes an ultrasonic component, which comprises a plurality of ultrasonic sensors arranged in the housing of the automatic mobile device and in front of the walking direction of the automatic mobile device. When the housing is placed on the reference plane, the axes of the plurality of ultrasonic sensors are located in the housing. The projections on the reference plane intersect behind the plurality of ultrasonic sensors, so that the detection areas covered by the ultrasonic sensors have different orientations, and are combined in front of the shell to form an ultrasonic obstacle avoidance area.

【技术实现步骤摘要】
自动移动设备及其超声避障方法
本专利技术涉及智能控制领域,尤其是涉及一种自动移动设备及其超声避障方法。
技术介绍
随着计算机技术和人工智能技术的不断进步,智能的自动移动设备陆续面世。自动移动设备可根据预先设置的程序自动执行任务,无须人为的干预,因此在工业和家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人,家居产品上的应用如吸尘器,割草机等。自动移动设备需要能够感应障碍或者边界,据此停止行走、转向、然后离开。超声避障是自动移动设备广泛使用的避障方式。自动移动设备一种已有的的超声避障方案是在设备前端(即行走方向的前端)相邻地设置两个超声波传感器(ultrasonictransducer),一个超声波传感器仅负责发射超声波信号,超声波碰到前方障碍物时会发生反射。另一个超声波传感器仅负责采集反射回来的反射波信号。自动移动设备根据发射波信号及反射波信号的时间差来计算出设备和障碍物之间的距离。另一种超声避障方案是在设备前端设置单个超声波传感器。超声波传感器发射超声波信号的同时开始采集超声波信号。超声波传感器经由一个高压脉冲进行超声波发射,在脉冲结束后,超声波传感器会有一个比较长时间的余震。因此超声波传感器所采集的超声波信号会包括发射波信号和反射波信号。自动移动设备根据发射波信号及反射波信号的时间差来计算出设备和障碍物之间的距离。如前所述,发射超声波信号后的超声波传感器会有一个比较长时间的余震,在这个余震的时间段内,声波的反射波信号是没有办法跟发射波信号区分的,从而形成超声波传感器的测距盲区。余震的时间不同,测距盲区也相应不同。一般超声波传感器的测距盲区的盲区半径大于30厘米。因此,采用超声波传感器作为非接触式避障手段的自动移动设备无法判断距离超声波传感器30厘米以内的障碍物。为了避免碰撞障碍物,自动移动设备采取反应动作的距离必须要大于盲区半径。因此单个超声波传感器使得设备和障碍物之间的距离比较远才能工作,近距区域很难工作。上述这两种方案可以获知障碍物大致位于超声波传感器前方,但无法确定障碍物的具体方位。并且这两种方案如果要获得较宽的避障保护范围,需要将超声波传感器靠设备的后端放置,但这容易使超声波传感器被设备上的其他部件遮挡。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供自动移动设备及其超声避障方法,可以获得更为准确的障碍物方位信息,并且具有比较完整的避障保护空间。为解决上述技术问题,本专利技术提供了一种自动移动设备,包括超声波组件,所述超声波组件包括多个超声波传感器,设置在所述自动移动设备的壳体内且面向所述自动移动设备的行走方向的前方,当所述壳体放置在参考面上时,所述多个超声波传感器的轴线位于所述参考面上的投影相交于所述多个超声波传感器的后方,从而各超声波传感器覆盖的检测区具有不同的朝向,并且在所述壳体的前方组合成超声避障区域。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器紧凑地靠近在所述壳体的中轴线布置。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器分散地布置所述壳体的中轴线两侧。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器中,至少有两个相邻的超声波传感器的检测区恰好贴合。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器中,至少有两相邻的超声波传感器的检测区之间存在空白区域。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器中,至少有两个超声波传感器之间存在公共检测区,且公共检测区覆盖在所述自动移动设备的行走方向的前方部分。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器均为收发一体的超声波传感器。在本专利技术的一实施例中,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第三超声波传感器为单收的超声波传感器,所述第一超声波传感器和第二超声波传感器为收发一体的超声波传感器。在本专利技术的一实施例中,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第三超声波传感器为单发的超声波传感器,所述第一超声波传感器和第二超声波传感器为收发一体的超声波传感器。在本专利技术的一实施例中,各超声波传感器配置为具有:第一发射状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器配置为同时处于第一发射状态。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器配置为轮流处于第一发射状态。在本专利技术的一实施例中,当至少有两个超声波传感器之间存在公共检测区时,各超声波传感器配置为具有第一发射状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号,且检测区重叠的两个超声波传感器还配置为具有监听状态,在所述监听状态,不发射超声波信号,仅监听超声波信号;当所述两个超声波传感器的其中之一处于所述第一发射状态时,其中之另一处于所述监听状态。在本专利技术的一实施例中,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器配置为具有第一发射状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号,所述第三超声波传感器还配置为具有监听状态,在所述监听状态,不发射超声波信号,仅监听超声波信号;当所述第一超声波传感器或所述第二超声波传感器处于所述第一发射状态时,所述第三超声波传感器处于所述监听状态。在本专利技术的一实施例中,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器配置为具有第一发射状态和监听状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号,在所述监听状态,不发射超声波信号,仅监听超声波信号;所述第三超声波传感器还配置为具有第二发射状态,在所述第二发射状态,发射超声波信号而不监听超声波信号;当所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器处于所述第一发射状态时,所述第三超声波传感器不工作;当所述第三超声波传感器处于所述第二发射状态时,所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器处于所述监听状态。在本专利技术的一实施例中,处于监听状态的超声波传感器,接收处于发射状态的超声波传感器的同步信号。在本专利技术的一实施例中,所述多个超声波传感器与所述自动移动设备的壳体边缘的距离略大于或等于所述多个超声波传感器的检测盲区的尺寸。在本专利技术的一实施例中,所述超声避障区域覆盖所述自动移动设备的前方和部分侧方。在本专利技术的一实施例中,所述各超声波传感器的波形垂直于前进方向的截面为椭圆形,且所述椭圆形的长轴与水平面的夹角在±45度之间。在本专利技术的一实施例中,所述各超声波传感器的波形沿前进方向的竖直截面为椭圆形,且所述椭圆形的长轴与水平面的夹角在±30度之间。本专利技术还提出一种自动移动设备的超声避障方法,所述自动移动设备包括设置在所述自动移动设备的壳体内且面向所述自动移动设备的行走方向的前方,当所述壳体放置在参考面上时,所述多个超声波传感器的轴线在所述参考面上的投影相交于所述多个超声波传感器的后方,从而各超声波传感器的检测区具有不同的朝向,并且在所述壳体的前方组合成超声避障区域,所述方法包括以下步骤:使各超声波传感器分别处于第一发射状态,在所述第一发射状态,发射超声波本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种自动移动设备,包括超声波组件,所述超声波组件包括多个超声波传感器,设置在所述自动移动设备的壳体内且面向所述自动移动设备的行走方向的前方,当所述壳体放置在参考面上时,所述多个超声波传感器的轴线位于所述参考面上的投影相交于所述多个超声波传感器的后方,从而各超声波传感器覆盖的检测区具有不同的朝向,并且在所述壳体的前方组合成超声避障区域。

【技术特征摘要】
1.一种自动移动设备,包括超声波组件,所述超声波组件包括多个超声波传感器,设置在所述自动移动设备的壳体内且面向所述自动移动设备的行走方向的前方,当所述壳体放置在参考面上时,所述多个超声波传感器的轴线位于所述参考面上的投影相交于所述多个超声波传感器的后方,从而各超声波传感器覆盖的检测区具有不同的朝向,并且在所述壳体的前方组合成超声避障区域。2.根据权利要求1所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器紧凑地靠近在所述壳体的中轴线布置。3.根据权利要求1所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器分散地布置所述壳体的中轴线两侧。4.根据权利要求1所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器中,至少有两个相邻的超声波传感器的检测区恰好贴合。5.根据权利要求1所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器中,至少有两相邻的超声波传感器的检测区之间存在空白区域。6.根据权利要求1所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器中,至少有两个超声波传感器之间存在公共检测区,且公共检测区覆盖在所述自动移动设备的行走方向的前方部分。7.根据权利要求2-4任一项所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器均为收发一体的超声波传感器。8.根据权利要求2-4任一项所述的自动移动设备,其特征在于,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第三超声波传感器为单收的超声波传感器,所述第一超声波传感器和第二超声波传感器为收发一体的超声波传感器。9.根据权利要求2-4任一项所述的自动移动设备,其特征在于,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第三超声波传感器为单发的超声波传感器,所述第一超声波传感器和第二超声波传感器为收发一体的超声波传感器。10.根据权利要求7所述的自动移动设备,其特征在于,各超声波传感器配置为具有:第一发射状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号。11.根据权利要求10所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器配置为同时处于第一发射状态。12.根据权利要求10所述的自动移动设备,其特征在于,所述多个超声波传感器配置为轮流处于第一发射状态。13.根据权利要求7所述的自动移动设备,其特征在于,当至少有两个超声波传感器之间存在公共检测区时,各超声波传感器配置为具有第一发射状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号,且检测区重叠的两个超声波传感器还配置为具有监听状态,在所述监听状态,不发射超声波信号,仅监听超声波信号;当所述两个超声波传感器的其中之一处于所述第一发射状态时,其中之另一处于所述监听状态。14.根据权利要求8所述的自动移动设备,其特征在于,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器配置为具有第一发射状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号,所述第三超声波传感器还配置为具有监听状态,在所述监听状态,不发射超声波信号,仅监听超声波信号;当所述第一超声波传感器或所述第二超声波传感器处于所述第一发射状态时,所述第三超声波传感器处于所述监听状态。15.根据权利要求9所述的自动移动设备,其特征在于,当所述多个超声波传感器中的第三超声波传感器与第一超声波传感器和第二超声波传感器之间分别存在公共检测区时,所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器配置为具有第一发射状态和监听状态,在所述第一发射状态,发射超声波信号的同时监听超声波信号,在所述监听状态,不发射超声波信号,仅监听超声波信号;所述第三超声波传感器还配置为具有第二发射状态,在所述第二发射状态,发射超声波信号而不监听超声波信号;当所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器处于所述第一发射状态时,所述第三超声波传感器不工作;当所述第三超声波传感器处于所述第二发射...

【专利技术属性】
技术研发人员:盛晓初
申请(专利权)人:苏州宝时得电动工具有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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