机器人上的避障系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种机器人上使用的避障系统，该系统包括底板(1)、底盘护壳(2)、支架(3)和障碍探测系统，障碍探测系统包括激光雷达传感器(4)和超声波传感器，激光雷达传感器(4)可在水平方向上进行360°旋转，用于测定障碍信息和/或机器人的位置信息；超声波传感器位于机器人的不同高度和位置，用于测定障碍信息，从而实现机器人的全方位避障。

Obstacle avoidance system on Robot

The utility model discloses a robot used for obstacle avoidance system, the system includes a bottom plate (1), (2), chassis shell bracket (3) and obstacle detection system, obstacle detection system comprises a laser radar sensor (4) and ultrasonic sensors, laser radar sensor (4) in the horizontal direction 360 degrees rotation, position information for determining obstacle information and / or robot; different height and position of ultrasonic sensor in the robot, for the determination of barriers to information, so as to realize the full range of robot obstacle avoidance.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机器人上的避障系统，具体涉及一种机器人上使用的全方位避障系统。
技术介绍
随着机器人技术的发展，机器人智能性越来越重要，避开障碍是机器人智能化的一个重要指标。避障是机器人进行决策规划和运动控制等高级智能行为的基础，对于在复杂环境或者未知环境中的导航非常重要。当前机器人避障存在的问题包括：1.传感器位置安装不当，此种情况不能保证机器人的全方位避障，容易造成机器人运动受阻，严重时造成机器人系统破坏；2.过多传感器的使用，机器人智能水平的提升依赖于各种各样传感器的协调工作，但是机器人使用多个不同类型的传感器获得同一环境下不同或相同侧面的信息，必然带来信息的冗余，有时甚至不同传感器获取的同一侧面的信息互相矛盾，同时会进一步增加制造成本。由于上述原因，本专利技术人对现有的机器人避障系统做了深入研究，以便设计出一种机器人上使用的全方位、高精度和高响应度的避障系统，尤其是适合于处于复杂环境的机器人的避障系统。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，设计出一种机器人上使用的避障系统，该系统包括障碍探测系统，所述障碍探测系统包括激光雷达传感器4和超声波传感器，激光雷达传感器4可在水平方向上进行360°旋转，用于测定障碍信息和机器人的位置信息；超声波传感器位于机器人的不同高度，用于测定障碍信息，激光雷达传感器4和超声波传感器协同作用实现机器人的全方位避障，从而完成本专利技术。具体来说，本技术的目的在于提供以下方面：该系统包括底板1、底盘护壳2、支架3、障碍探测系统和控制系统，其特征在于，所述底板位1于底盘护壳2内部，连接并支撑底盘护壳2；所述底盘护壳2为上窄下宽的阶梯状壳体，包括位于下层的底盘圈21和位于上层的底盘盖22，底盘圈21和底盘盖22之间留有设定高度的空隙23；所述支架3连接在底盘盖22上部，支架3顶端对应机器人颈部；所述障碍探测系统包括激光雷达传感器4和超声波传感器，所述激光雷达传感器4设置在底板1上，可在水平方向上进行360°旋转，并发射穿过空隙23的激光束；所述超声波传感器包括位于底盘圈21下部外侧四周的超声波传感器51、底盘盖22外侧四周的超声波传感器52和支架3顶端外侧的超声波传感器53；所述控制系统为单片机。根据本技术提供的机器人上使用的避障系统，具有的有益效果包括：(1)本技术中的避障系统采用可在水平方向上进行360°旋转的激光雷达传感器，完成了障碍信息和机器人位置信息的快速准确的测定；(2)本技术中的避障系统采用不同高度、不同角度设置的超声波传感器，可完成多方位障碍距离的测定；(3)激光雷达传感器和超声波传感器协同作用，形成了全方位、高精度和高响应度的避障系统，避免了测量盲区，适合于处于复杂环境的机器人的避障；(4)本技术中设置有紧急制动装置，在遇到突发出现的障碍物(如快速出现的人)时，可实现机器人自动制动，提高了机器人在突发状态下的应急能力；(5)本技术中的避障系统结合移动执行系统，可实现机器人灵活稳定的移动及避障。附图说明图1示出根据本技术一种优选实施方式的机器人上使用的避障系统整体结构示意图；图2示出根据本技术一种优选实施方式的紧急制动装置连接示意图；图3示出根据本技术一种优选实施方式的紧急制动装置结构示意图；图4示出根据本技术一种优选实施方式的底板及其连接部件结构示意图；图5示出根据本技术一种优选实施方式的旋转板与固定板的连接示意图。附图标号说明：1-底板；2-底盘护壳；21-底盘圈；22-底盘盖；23-空隙；3-支架；4-激光雷达传感器；51-超声波传感器；52-超声波传感器；53-超声波传感器；6-驱动轮；61-输出轴；7-从动轮；8-驱动电机；9-旋转板；91-纵向板；911-凸起；92-横向板；921-立板；10-固定板；101-纵向板；102-横向板；1021-立板；11-轴连接件；12-弹簧；13-碰撞板条；131-触发凸起；14-碰撞传感器。具体实施方式下面通过附图和实施例对本技术进一步详细说明。通过这些说明，本技术的特点和优点将变得更为清楚明确。在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。根据本技术提供的机器人上使用的避障系统，如图1中所示，该系统包括底板1、底盘护壳2、支架3、障碍探测系统和控制系统，其中，所述底板1位于底盘护壳2内部，连接并支撑底盘护壳2；所述底盘护壳2为上窄下宽的阶梯状壳体，包括位于下层的底盘圈21和位于上层的底盘盖22，底盘圈21和底盘盖22之间留有设定高度的空隙23；所述支架3连接在底盘盖22上部，支架3顶端对应机器人颈部；所述障碍探测系统包括激光雷达传感器4和超声波传感器，所述激光雷达传感器4设置在底板1上，其可发射穿过空隙23的激光束；所述超声波传感器包括位于底盘圈21下部外侧四周的超声波传感器51、底盘盖22外侧四周的超声波传感器52和支架3顶端外侧的超声波传感器53。在一种优选的实施方式中，所述激光雷达传感器4的数目为1个，其可在水平方向上进行360°旋转，用于测定激光雷达传感器4所在高度各方位的障碍信息以及机器人的速度信息，并将障碍信息以及机器人的速度信息传送至控制系统，实现障碍距离的测定和机器人的定位。在一种优选的实施方式中，位于底盘圈21下部外侧四周的超声波传感器51的数目为4-10个，在底盘圈21前半部分和后半部分均有分布，其超声波发射口方向水平设置，用于测定机器人底板1高度附近的障碍信息，并将障碍信息传送至控制系统。优选地，超声波传感器51的数目为6个，在底盘圈21前半部分设置4个超声波传感器51，在底盘圈21后半部分设置2个超声波传感器51，可兼顾前后方测距。在一种优选的实施方式中，位于底盘盖22外侧四周的超声波传感器52的数目为4-10个，在底盘盖22前半部分和后半部分均有分布。超声波传感器52的超声波发射口方向斜向上设置，与水平面之间的夹角为10°-45°，优选为15°-30°，用于测定超声波传感器52以上位置的障碍信息，并将障碍信息传送至控制系统。优选地，超声波传感器52的数目为6个，在底盘盖22前半部分设置4个超声波传感器52，在底盘盖22后半部分设置2个超声波传感器52。在一种优选的实施方式中，位于支架3顶端外侧的超声波传感器53的数目为4-10个，在支架3前半部分和后半部分均有分布，其超声波发射口方向水平设置，用于测定机器人颈部高度附近的障碍信息，并将障碍信息传送至控制系统。优选地，超声波传感器53的数目为6个，在支架3前半部分设置4个超声波传感器53，在支架3后半部分设置2个超声波传感器53。本技术中，所述底盘圈21前半部分、底盘盖22前半部分和支架3前半部分是指以所属结构的轴对称曲线或近于轴对称曲线为界、对应于机器人面部方向的部分；后半部分则为前半部分的剩余部分。本技术中，激光雷达传感器与其他传感器相比，能够同时考虑精度要求和速度要求，具有测距范围远、测距速度快、测量精度高和镜面反射小等优点，然而当障碍为玻璃时，激光会发生透射或反射从而无法探测到障碍。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人上使用的避障系统，包括底板(1)、底盘护壳(2)、支架(3)和障碍探测系统，其特征在于，所述底板(1)位于底盘护壳(2)内部，连接并支撑底盘护壳(2)；所述底盘护壳(2)为上窄下宽的阶梯状壳体，包括位于下层的底盘圈(21)和位于上层的底盘盖(22)，底盘圈(21)和底盘盖(22)之间留有空隙(23)；所述支架(3)连接在底盘盖(22)上部；所述障碍探测系统包括激光雷达传感器(4)和超声波传感器。

【技术特征摘要】
1.一种机器人上使用的避障系统，包括底板(1)、底盘护壳(2)、支架(3)和障碍探测系统，其特征在于，所述底板(1)位于底盘护壳(2)内部，连接并支撑底盘护壳(2)；所述底盘护壳(2)为上窄下宽的阶梯状壳体，包括位于下层的底盘圈(21)和位于上层的底盘盖(22)，底盘圈(21)和底盘盖(22)之间留有空隙(23)；所述支架(3)连接在底盘盖(22)上部；所述障碍探测系统包括激光雷达传感器(4)和超声波传感器。2.根据权利要求1所述的避障系统，其特征在于，所述激光雷达传感器(4)设置在底板(1)上，可在水平方向上进行360°旋转，并发射穿过空隙(23)的激光束，所述超声波传感器设置在底板护壳(2)外侧和支架(3)顶端外侧。3.根据权利要求2所述的避障系统，其特征在于，所述超声波传感器包括位于底盘圈(21)下部外侧四周的超声波传感器(51)、位于底盘盖(22)外侧四周的超声波传感器(52)和位于支架(3)顶端外侧的超声波传感器(53)。4.根据权利要求1至3之一所述的避障系统，其特征在于，所述支架(3)顶端对应机器人颈部，所述避障系统还包括控制系统，所述控制系统为单片机。5.根据权利要求3所述的避障系统，其特征在于，位于底盘圈(21)下部外侧四周的超声波传感器(51)的数目为4-10个，在底盘圈(21)前半部分和后半部分均有分布，其超声波发射口方向水平设置；和/或位于底盘盖(22)外侧四周的超声波传感器(52)的数目为4-10个，在底盘盖(22)前半部分和后半部分均有分布，其超声波发射口方向斜向上设置；和/或位于支架(3)顶端外侧的超声波传感器(53)的数目为4-10个，在支架(3)前半部分和后半部分均有分布，其超声波发射口方向水平设置。6.根据权利要求5所述的避障系统，其特征在于，位于底盘盖(22)外侧四周的超声波传感器(52)的超声波发射口方向与水平面之间的夹角为10°-45°。7.根据权利要求6所述的避障系统，其特征在于，位于底盘盖(22)外侧四周的超声波传感器(52)的超声波发射口方向与水平面之间的夹角为15°-30°。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：路琨，单建强，
申请(专利权)人：路琨，单建强，
类型：新型
国别省市：北京;11