一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统技术方案

本发明专利技术涉及机器人技术领域，公开一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，所述系统布置在机器人上，包括：声呐(1)和声呐(2)构成的一阵列面，所述多个阵列面构成环形阵列；其中，所述声呐(1)和声呐(2)的垂直平分线上还设有声呐(3)，所述声呐(3)朝向所述声呐(1)和声呐(2)。本发明专利技术采用立体式声呐阵列，即在环形声呐阵列的基础上，在相邻声呐探测器的盲区上方增加新的声呐探测器，与原来的声呐环组成新的立体声呐阵列；立体声呐阵列上方的新增声呐，可以探测环形阵列中的盲区，增加有效的探测区域，本发明专利技术机器人在启动时，能够有效检测距离更近的障碍物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统。
技术介绍
声呐避障在近距离范围内有不受外界光线影响、结构简单、成本低等优点，在高性能自主移动机器人上获得广泛应用。其工作原理是，工作时向液面或固体表面发射一束超声波，被其反射后，传感器再接收此反射波，如果声速一定，根据声波往返的时间就可以计算传感器到液面或固体表面的距离。现有机器人声呐避障系统中，主要采用平面式的环形声呐阵列进行避障。但是，平面式的环形声呐阵列存在探测盲区。如图1所示，两个相邻的声呐探测器之间，由于探测角度无法覆盖所有区域，使得在距离声呐环较近的黑色区域内，声呐传感器无法探测到障碍物，形成探测盲区。目前，为了避免盲区内存在障碍物，在启动机器人之前，将机器人放置在与障碍物距离大于探测盲区的地方，即在安全位置启动。上述处理方法，给机器人的启动增加了限制条件。综上所述，由于环形声呐阵列存在盲区，当障碍物的分布情况比较密集、复杂的时候，对启动时的安全位置要求更高，增加了机器人启动的难度。
技术实现思路
本专利技术旨在克服环形声呐阵列存在盲区的缺陷，有效的减少机器人探测的盲区，扩大启动时的有效探测区域，提供一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，所述系统布置在机器人上，包括：声呐1和声呐2构成的一阵列面，所述多个阵列面构成环形阵列；其中，所述声呐1和声呐2的垂直平分线上还设有声呐3，所述声呐3朝向所述声呐1和声呐2。一些实施例中，所述声呐3设置在机器人顶部，所述声呐3向斜下方发射探测信号。一些实施例中，所述声呐3设置在机器人底部，所述声呐3向斜上方发射探测信号。一些实施例中，所述声呐3的探测中心线与机器人的箱体具有一夹角。一些实施例中，所述夹角为a/2，其中，a为声呐3的探测角。一些实施例中，所述声呐1和声呐2间隔设置在机器人上。本专利技术的有益效果在于：采用立体式声呐阵列，即在环形声呐阵列的基础上，在相邻声呐探测器的盲区上方增加新的声呐探测器，与原来的声呐环组成新的立体声呐阵列；立体声呐阵列上方的新增声呐，可以探测环形阵列中的盲区，增加有效的探测区域；进一步，在优选实施例中，通过调整盲区上方声呐探测中心的角度，防止机器人箱体误入探测区域。以上机器人在启动时，能够有效检测距离更近的障碍物。附图说明图1示意性示出现有技术中环形声呐阵列的分布示意图；图2示意性示出根据本专利技术一个实施例的立体式声呐阵列正面示意图；图3示意性示出根据本专利技术一个实施例的立体式声呐阵列俯视示意图；图4示意性示出根据本专利技术一个实施例的立体式声呐阵列侧方示意图；图5示意性示出根据本专利技术一个实施例的立体式声呐阵列立体示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。本专利技术提供一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，所述系统布置在机器人上，包括：第一声呐1和第二声呐2构成的一阵列面，所述多个阵列面构成环形阵列；其中，所述第一声呐1和第二声呐2的垂直平分线上还设有第三声呐3，所述第三声呐3朝向所述第一声呐1和第二声呐2。本专利技术采用立体式声呐阵列，即在环形声呐阵列的基础上，在相邻声呐探测器的盲区上方增加新的声呐探测器，与原来的声呐环组成新的立体声呐阵列；立体声呐阵列上方的新增声呐，可以探测环形阵列中的盲区，增加有效的探测区域。进一步地，所述第三声呐3设置在机器人顶部，所述第三声呐3向斜下方发射探测信号，或者，所述声呐第三3设置在机器人底部，所述第三声呐3向斜上方发射探测信号。所述第三声呐3的探测中心线与机器人的箱体具有一夹角，防止机器人箱体本身进入到立体式声呐阵列中。其中，所述夹角为a/2，a为声呐3的探测角。优选地，所述第一声呐1和第二声呐2间隔设置在机器人上，二者之间具有一定的距离，以形成检测范围较大的区域。实施例1如图2所示，为立体声呐阵列正面示意图。声呐1和声呐2为环形阵列声呐中相邻的两个声呐探测器；声呐3位于声呐1和声呐2垂直平分线上，并以一定的角度向斜下方发射探测信号。如图3所示，为立体式声呐阵列的俯视图。可以看到，声呐1和声呐2之间的盲区被上方的声呐3发出的探测信号覆盖，极大的增加了有效探测区域，盲区面积大幅度缩小。假设A点为障碍物所在位置。原有环形声呐阵列在机器人启动时，由于存在探测盲区，无法检测到该障碍物。本专利技术立体式声呐阵列中，机器人启动时，上方的声呐3可以检测到A点的障碍物，进而完成避障。因此，该立体式排列的声呐阵列，在机器人在启动时，可以探测到距离箱体更加接近的障碍物。实施例2在实施例1的基础上，本专利技术基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，如图4所示，为立体式声呐阵列的侧面图。为防止机器人箱体本身进入到立体式声呐阵列中，上方的声呐3探测中心线和机器人箱体夹角为α/2，其中α为声呐的探测角，使探测信号边界线与机器人箱体平行，巧妙的避免了箱体误入探测区域的情况。如图5所示，为立体式声呐阵列的立体图，可以直观的观察立体式声呐阵列的排列方式。以上所述本专利技术的具体实施方式，并不构成对本专利技术保护范围的限定。任何根据本专利技术的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本专利技术权利要求的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，所述系统布置在机器人上，其特征在于，包括：声呐(1)和声呐(2)构成的一阵列面，所述多个阵列面构成环形阵列；其中，所述声呐(1)和声呐(2)的垂直平分线上还设有声呐(3)，所述声呐(3)朝向所述声呐(1)和声呐(2)。

【技术特征摘要】
1.一种基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，所述系统布置在机器
人上，其特征在于，包括：声呐(1)和声呐(2)构成的一阵列面，所述
多个阵列面构成环形阵列；
其中，所述声呐(1)和声呐(2)的垂直平分线上还设有声呐(3)，
所述声呐(3)朝向所述声呐(1)和声呐(2)。
2.如权利要求1所述的基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，其特
征在于，所述声呐(3)设置在机器人顶部，所述声呐(3)向斜下方发射
探测信号。
3.如权利要求2所述的基于立体式声呐阵列的机器人避障系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐方，姚承博，杨奇峰，梁亮，褚明杰，朱洪彪，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21