一种红外调制的障碍物检测装置、检测方法及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种红外调制的障碍物检测装置、检测方法及机器人，该障碍物检测装置分为接收解调机构111和红外发射机构101两层结构，红外发射机构101位于接收解调机构111的上层结构或下层结构，接收解调机构111复用扫地机器人接收充电座信号的双目，其中所述双目为装设在接收解调机构111中的单个或两个红外接收头110；红外接收头110所在位置对应的上层结构或下层结构装设有红外发射机构101的红外发射管102，使得红外接收头110既能接收经障碍物反射的红外发射管102发出的已调制信号，又能接收充电座信号，从而在高检测灵敏度的基础上扩展检测装置的接收功能。

【技术实现步骤摘要】
一种红外调制的障碍物检测装置、检测方法及机器人
本专利技术涉及自主行动机器人
，具体涉及一种红外调制的障碍物检测装置、检测方法及机器人。
技术介绍
随着技术发展和人们对舒适生活的追求，自主行动机器人越来越多进入到人们生活当中，如陪伴机器人、扫地机器人等。机器人的基本功能是环境感知、指令接收和行为控制。机器人难点首先是环境的感知，机器人需要知道哪些地方可以去，前面有哪些障碍物，侧面是否是墙等等。环境的感知依赖于各种传感器数据的获取，目前常见的传感器包括：红外光强传感器、红外距离传感器、超声波传感器、视觉传感器、激光传感器等等。从精度上看，红外测距传感器、超声波传感器、激光传感器都可以获得比较高的精度，但是成本比较高，其中激光传感器外覆盖的角度比较小，需要比较多的数目才能够减小检测的盲区，并且激光传感器只能感知一个很窄的二维平面，其垂直方向存在盲区。视觉传感器如果需要做到测距，则需要至少两个摄像头，成本比较高，精度欠佳，模具上也需要专门的孔洞来放置。从成本上和外观考虑，红外光强传感器无疑是最为便宜和应用最广的。故调制的红外信号已经获得了广泛的应用，主要应用于家庭里面各种家电的控制，体现为很多的红外遥控器就是基于调制的红外信号发射。其遥控器通过信号的调制可以做的很灵敏，使得家电的接收距离一般都可以超过5米；甚至于如果把遥控器对着天花板或者一侧的墙面，家电都可以接收到。但目前的机器人都是基于单光强的红外检测障碍物，不同的材质对红外的发射不同；由于红外检测结构为单层结构，故发出的光束到达障碍物时在纵向上照射空间有限，因此当障碍物接近地面或高于检测装置的时候就很难对障碍物进行检测，在这种情况下对障碍物方位的检测信息不全面，容易形成对机器人的遮挡，导致碰撞事故。技术CN201453155U虽然采用两层或多层红外检测结构克服上述技术缺陷，实现横向上的全面检测，在纵向空间上的检测范围扩大，但红外检测结构的功能单一，实用性有待提高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供技术方案如下：。一种红外调制的障碍物检测装置，该障碍物检测装置分为接收解调机构和红外发射机构两层结构，接收解调机构设置有红外接收头，红外发射机构设置有红外发射管，红外发射机构位于接收解调机构的上层结构或下层结构，所述接收解调机构复用扫地机器人接收充电座信号的双目，其中所述双目为装设在所述接收解调机构中的单个或两个红外接收头；所述红外接收头所在位置对应的上层结构或下层结构装设有所述红外发射机构的红外发射管，使得所述红外接收头既能接收经障碍物反射的红外发射管发出的已调制信号，又能接收充电座信号。进一步地，所述红外接收头的光轴线所在的平面和所述红外发射管的光轴线形成一个预定夹角，使得所述红外发射管的发射视角与所述红外接收头的接收视角交叉围成一个限定于所述障碍物检测装置正前方的预定距离范围内的检测区域，其中所述预定夹角是根据所述红外发射管所发出的已调制信号的功率和方向确定的。进一步地，所述预定距离范围设置为大于3厘米而小于5厘米。进一步地，发射自所述红外发射管的已调制信号是被调制成预设频率的间断脉冲串，该间断脉冲串是预设频率的载波信号和基于红外编码的调制信号相与得到；其中，所述预设频率设定为38KHz或者40KHz。一种基于所述障碍物检测装置的检测方法，所述检测方法包括：当所述红外发射管的发射信号与所述红外接收头的解调输出信号存在如下脉冲时序时，判断所述检测区域内存在障碍物，其中脉冲时序包括：（1）t0时刻与t1时刻之间，所述红外发射管发射一段预设频率的连续脉冲串，相应地，所述红外接收头接收到所述检测区域内反射的所述连续脉冲串，经过解调输出低电平；其中，所述连续脉冲串是基于红外编码的调制信号的高电平脉冲与所述预设频率的载波信号相与得到的，所述红外编码是所述红外接收头所能识别的信号编码协议；（2）t1时刻与t2时刻之间，所述红外发射管的发射信号中没有出现脉冲串，该时间段作为发射信号的空闲时间间隔，相应地，所述红外接收头接收到所述检测区域内反射的所述发射信号，经过解调输出高电平；（3）t2时刻，进入下一个工作周期；（4）t2时刻至t3时刻的时间段的工作时序重复步骤（1），t3时刻至t4时刻的时间段的工作时序重复步骤（2），然后在t4时刻进入下下一个工作周期，如此迭代，使得所述红外接收头持续接收到所述检测区域内反射的来自所述红外发射管发射的已调制红外信号；当所述红外接收头的解调输出信号不存在上述脉冲时序，所述检测区域不存在障碍物，此时所述红外接收头还用于接收所述回座信号。进一步地，所述预设频率是根据所述红外接收头的频率适配特性而调制出来，以消除环境光强和回座信号的影响。进一步地，所述红外发射管的发射信号为已调制成所述预设频率的间断脉冲串，该间断脉冲串中的所述空闲时间间隔根据所述预设频率的载波信号的固定空闲周期确定的；其中，所述间断脉冲串为传输到所述红外发射管的调制信号与驱动红外发射的载波信号相与得到的，所述固定空闲周期的数值由所述红外编码确定的。进一步地，判断所述红外接收头所接收的信号为回座信号的方法包括：当所述红外接收头的解调输出信号对应充电座匹配的脉冲码值时，所述红外接收头接收的信号类型为回座信号。一种机器人，该机器人是一种可移动的机器人，该机器人的外壳前侧装设有一组或多组所述障碍物检测装置。相对于现有技术，本专利技术的有益效果：本专利技术技术方案在复用扫地机器人现有的信号接收头的基础上，添加低成本的红外收发部件，从而可以接收限定的纵向响应空间区域内的障碍物反射的调制脉冲信号来检测障碍物，解决横向限定区域内的障碍物反射光损失和障碍物检测灵敏度不高的问题，并拓展所述障碍物检测装置的用途功能。附图说明图1和图2为一种红外调制的障碍物检测装置内部构造的侧视图及其对应光路的示意图，其中图1实施例中接收解调机构111在红外发射机构101的上层结构，图2实施例中接收解调机构111在红外发射机构101的下层结构；图3和图4为一种红外调制的障碍物检测装置的正视图，其中图3实施例中接收解调机构111在红外发射机构101的上层结构，图4实施例中接收解调机构111在红外发射机构101的下层结构；图5为本专利技术实施例提供的一种装设有所述红外调制的障碍物检测装置的机器人的俯视示意图；图6和图7为一种红外调制的障碍物检测装置的检测区域的示意图，其中图6实施例中接收解调机构111在红外发射机构101的上层结构，图7实施例中接收解调机构111在红外发射机构101的下层结构；图8为本专利技术实施例提供的一种红外调制的障碍物检测装置的控制时序图；图9为本专利技术实施例提供的二进制信号编码示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：在专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利技术的限制。本专利技术实施例提供的一种红外调制的障碍物检测装置，为了便于描述本专利技术实施例选择所述障碍物检测装置内部构造的侧视图进行说明，结合图1和图3可知，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外调制的障碍物检测装置，该障碍物检测装置分为接收解调机构和红外发射机构两层结构，接收解调机构设置有红外接收头，红外发射机构设置有红外发射管，红外发射机构位于接收解调机构的上层结构或下层结构，其特征在于，所述接收解调机构复用扫地机器人接收充电座信号的双目，其中所述双目为装设在所述接收解调机构中的单个或两个红外接收头；所述红外接收头所在位置对应的上层结构或下层结构装设有所述红外发射机构的红外发射管，使得所述红外接收头既能接收经障碍物反射的红外发射管发出的已调制信号，又能接收充电座信号。

【技术特征摘要】
1.一种红外调制的障碍物检测装置，该障碍物检测装置分为接收解调机构和红外发射机构两层结构，接收解调机构设置有红外接收头，红外发射机构设置有红外发射管，红外发射机构位于接收解调机构的上层结构或下层结构，其特征在于，所述接收解调机构复用扫地机器人接收充电座信号的双目，其中所述双目为装设在所述接收解调机构中的单个或两个红外接收头；所述红外接收头所在位置对应的上层结构或下层结构装设有所述红外发射机构的红外发射管，使得所述红外接收头既能接收经障碍物反射的红外发射管发出的已调制信号，又能接收充电座信号。2.根据权利要求1所述障碍物检测装置，其特征在于，所述红外接收头的光轴线所在的平面和所述红外发射管的光轴线形成一个预定夹角，使得所述红外发射管的发射视角与所述红外接收头的接收视角交叉围成一个限定于所述障碍物检测装置正前方的预定距离范围内的检测区域，其中所述预定夹角是根据所述红外发射管所发出的已调制信号的功率和方向确定的。3.根据权利要求2所述障碍物检测装置，其特征在于，所述预定距离范围设置为大于3厘米而小于5厘米。4.根据权利要求1所述障碍物检测装置，其特征在于，发射自所述红外发射管的已调制信号是被调制成预设频率的间断脉冲串，该间断脉冲串是预设频率的载波信号和基于红外编码的调制信号相与得到；其中，所述预设频率设定为38KHz或者40KHz。5.一种基于权利要求1至权利要求4任一项所述障碍物检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：当所述红外发射管的发射信号与所述红外接收头的解调输出信号存在如下脉冲时序时，判断所述检测区域内存在障碍物，其中脉冲时序包括：（1）t0时刻与t1时刻之间，所述红外发射管发射一段预设频率的连续脉冲串，相应地，所述红外接收头接收到所述检测区域内反射的所述连续脉冲串，经过解调输出低...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖钦伟，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44