一种机器人避障系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种机器人避障系统，设于机器人上，机器人的两侧向外延伸出两个触角；该避障系统包括电源、超声波传感器、红外线传感器、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机，超声波传感器设有多个，其中至少有两个分别设于机器人的两个触角的端部；超声波传感器的输出端、红外线传感器的输出端和加速度传感器的输出端接于单片机控制电路的输入端，脉冲振荡器的输出端接于光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端接于单片机控制电路的输入端，单片机控制电路的输出端接于电机的输入端；电源为上述模块供电。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人的控制电路的制造领域，尤其是一种机器人的障碍物探测电路。
技术介绍
随着科技的发展，机器人已经逐渐成为一种新兴的热门研究领域，人们一直在研究如何让机器人取代人力来完成各种工作。机器人的本体上没有智能单元只有执行机构和感应机构，它具有利用传感信息(包括视觉、听觉、触觉、接近觉、力觉和红外、超声及激光等)进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。一般的，机器人还受控于外部计算机，在外部计算机上具有智能处理单元，处理由受控机器人采集的各种信息以及机器人本身的各种姿态和轨迹等信息，然后发出控制指令指挥机器人的动作。其中，如何让机器人自动避障并选取合适的路线继续前进，是一个很复杂的问题，现有的技术已经提出了众多的解决方案，然而，这些方案一方面很复杂难以实现和普及，并且使得整个机器人的成本变得非常高昂，另一方面躲避障碍的精度也不高，很难满足用户愈来愈高的需求，也就导致机器人一直无法大范围普及。
技术实现思路
因此，针对上述的问题，本技术提出一种机器人避障系统，对现有的机器人的障碍探测电路进行改进，使障碍物的探测更为灵敏，且不增加成本，另外在自动躲避障碍的同时，还能准确判断障碍物的距离和方位，为进一步的行进方向做好规划，从而解决现有技术之不足。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是，一种机器人避障系统，设于机器人上，该机器人的两侧向外延伸出两个触角；该避障系统包括电源、超声波传感器、红外线传感器、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机，超声波传感器设有多个，其中至少有两个分别设于机器人的两个触角的端部；超声波传感器的输出端、红外线传感器的输出端和加速度传感器的输出端接于单片机控制电路的输入端，脉冲振荡器的输出端接于光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端接于单片机控制电路的输入端，单片机控制电路的输出端接于电机的输入端；电源为超声波传感器、红外线传感器、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机供电。一般的，机器人用于工业场合较多，为了避免机器人行进过程中撞到工人或者其他移动的物体，本新型增设了红外线传感器，红外线传感器用于测量运动的人体或动物，如果发现在预设距离内有运动的人体或动物则将信号发送至单片机控制电路，单片机控制电路通过控制电机进而使机器人放慢行进速度。超声波传感器用于测量障碍物的距离以躲避障碍，超声波传感器具有多个，分别设于机器人的不同位置处。另外，由于机器人障碍探测用的传感器都有距离限制，一般的传感器可以其自身为中心，检测半径为R的一个圆的范围内的障碍物。为了保证快速检测障碍物以及保证机器人的安全距离，本新型在机器人的两侧位置处设置触角，触角的端部设置超声波传感器，以扩大探测距离。加速度传感器用于探测加速力，并将探测结果发送给单片机控制电路，单片机控制电路据此来决定是否需要加速或者减速。作为一个进一步的方案，所述触角为可伸缩触角，该触角具有固定于机器人上的固定部、与固定部连接的伸缩杆、将伸缩杆的自由端盖合的端盖、以及控制伸缩杆伸缩的微型电机，超声波传感器设于端盖上，微型电机的控制端接于单片机控制电路的输出端。微型电机受单片机控制电路的驱动而运动。另外，微型电机的输出轴接于伸缩杆的控制端，微型电机运动时，控制端将微型电机的转动运动转变为直线运动，从而带动伸缩杆，使其进行伸缩。该伸缩杆是采用金属带材或塑料片材卷制而成的可伸缩空心圆柱体杆。机器人前进时，当触角碰到障碍物时，可自行缩回预设时间，过了预设时间则自行伸出，继续进行探测。进一步的，该避障系统还包括雷达，雷达的输出端接于单片机控制电路的输入端。为了进一步做到精确测量障碍物，作为其他传感器被损坏时的备用，该雷达可设置多个，分别被设置于机器人的不同位置处。进一步的，该避障系统还包括超声波震荡电路，超声波震荡电路的输出端接于超声波传感器的输入端，超声波震荡电路产生震荡信号驱动超声波传感器发射超声脉冲，并接收反射信号，并将反射信号发送至单片机控制电路。脉冲振荡器输出的脉冲信号驱动光电耦合器工作，光电耦合器将检测结果发送至单片机控制电路；最后单片机控制电路根据超声波传感器和光电耦合器的判断结果驱动电机执行相应的行进路线。进一步的，该机器人避障系统还包括调制电路，调制电路的输入端接于超声波震荡电路的输出端，调制电路的输出端接于超声波传感器的输入端。调制电路设于超声波震荡电路和超声波传感器之间，调制电路用于将超声波震荡电路输出的信号调制后发送至超声波传感器。具体的，超声波震荡电路产生预设频率(例如60KHz)的信号经超声波调制电路调制后驱动超声波传感器发射超声脉冲，超声脉冲遇到障碍后产生反射，并反馈给超声传感器，超声波传感器通过反射信号来判断是否有障碍以及障碍物的距离。为了方便警示，该机器人避障系统还包括声/光提示电路(声提示电路或光提示电路或者声光提示电路)，声/光提示电路的输入端接于单片机控制电路的输出端。进一步的，所述单片机控制电路采用型号为HT66FU70A的单片机实现，单片机控制电路接收传感器(超声波传感器以及光电耦合器)的模拟信号，并将其转换为数字信号，通过比较超声波传感器以及光电耦合器发送的结果，判断障碍物是否存在以及距离。进一步的，所述脉冲振荡器采用双时基定时器实现，例如型号为NE556N的双时基定时器，不仅可以作为产生脉冲信号的振荡器，还能作为定时器使用。本技术通过触角的设置扩大了传感器的探测范围；通过超声波传感器、雷达、红外线传感器和光电耦合器等传感器设备多重检测障碍物，并将结果发送至单片机进行判断，可满足不同用户的需求，且可精确躲避障碍物。另外，通过红外线传感器和加速度传感器的设置，机器人可自动判断是否需要减速运行。采用超声波传感器和雷达可精确得到障碍物的距离，使单片机可根据距离来计划下一步的行进路线；采用光电耦合器，使障碍物的探测更为灵敏；采用双时基定时器作为脉冲振荡器，不仅可以产生脉冲信号，还能作为定时器使用。本技术结构简单，成本低廉，并且探测灵敏，易于实现和推广，具有很好的实用性。附图说明图1为本技术的实施例1的原理框图；图2为本技术的实施例2的原理框图；图3为本技术的实施例3的原理框图。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。现有的机器人的自动避障的电路，一般是撞到了才能判断前方有障碍物，而不能预先知晓，同时其躲避障碍物的精度比较低，使得机器人不能准确防范和避让障碍物。本技术正是对上述问题进行解决，实现一种障碍探测精确的机器人避障系统。实施例1具体的，本技术的机器人避障系统，设于机器人上，该机器人的两侧向外延伸出两个触角。该触角为可伸缩触角，该触角具有固定于机器人上的固定部、与固定部连接的伸缩杆、将伸缩杆的自由端盖合的端盖、以及控制伸缩杆伸缩的微型电机。本实施例中，参见图1，该避障系统包括电源、超声波传感器、红外线传感器、雷达、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机，超声波传感器设有多个，其中至少有两个分别设于机器人的两个触角的端部(触角的端盖上)；超声波传感器的输出端、红外线传感器的输出端、雷达的输出端以及加速度传感器的输出端均接于单片机控制电路的输入端，脉冲振荡器的输出端接于光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人避障系统，设于机器人上，其特征在于：该机器人的两侧向外延伸出两个触角；该避障系统包括电源、超声波传感器、红外线传感器、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机，超声波传感器设有多个，其中至少有两个分别设于机器人的两个触角的端部；超声波传感器的输出端、红外线传感器的输出端和加速度传感器的输出端接于单片机控制电路的输入端，脉冲振荡器的输出端接于光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端接于单片机控制电路的输入端，单片机控制电路的输出端接于电机的输入端；电源为超声波传感器、红外线传感器、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机供电。

【技术特征摘要】
1.一种机器人避障系统，设于机器人上，其特征在于：该机器人的两侧向外延伸出两个触角；该避障系统包括电源、超声波传感器、红外线传感器、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机，超声波传感器设有多个，其中至少有两个分别设于机器人的两个触角的端部；超声波传感器的输出端、红外线传感器的输出端和加速度传感器的输出端接于单片机控制电路的输入端，脉冲振荡器的输出端接于光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端接于单片机控制电路的输入端，单片机控制电路的输出端接于电机的输入端；电源为超声波传感器、红外线传感器、加速度传感器、脉冲振荡器、光电耦合器、单片机控制电路和电机供电。2.根据权利要求1所述的机器人避障系统，其特征在于：所述触角为可伸缩触角；该触角具有固定于机器人上的固定部、与固定部连接的伸缩杆、将伸缩杆的自由端盖合的端盖、以及控制伸缩杆伸缩的微型电机，超声波传感器设于端盖上，微型电机的控制端接于单片机控制电路的输出端。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁爽，
申请(专利权)人：深圳市金佰科创发展有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44