自主机器人制造技术

一种自主机器人，包括机器人主体、经配置以推进机器人的驱动器、安置于机器人主体上的传感器系统以及与驱动器及传感器系统通信的导航控制器电路。传感器系统包括至少一个接近度传感器，接近度传感器包括传感器主体以及由传感器主体容纳的第一发射器、第二发射器及接收器，其中接收器检测接收器视场的经定界检测体积中的物体，接收器视场在机器人主体的外围之外向外及向下瞄准。接收器安置于第一及第二发射器上面且位于其之间，发射器具有经两次重塑发射光束，经两次重塑发射光束向上成角度以在与机器人主体的外围相距固定距离范围处与接收器视场相交以便界定经定界检测体积。

【技术实现步骤摘要】
自主机器人分案申请本申请是申请日为2016年07月01日、申请号为“201680027391.3”、专利技术名称为“机器人导航传感器系统”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请案相交参考本申请案主张2015年7月1日提出申请的标题为“机器人导航传感器系统(ROBOTNAVIGATIONALSENSORSYSTEM)”的第14/789,511号美国申请案的优先权，所述美国申请案的揭示内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及例如地板清洁机器人等自主移动机器人，且涉及用于为此类机器人导航以跨越表面的接近度传感器系统。
技术介绍
真空清洁器通常使用空气泵来形成用于通常从地板且任选地也从其它表面提升灰尘及尘埃的部分真空。真空清洁器通常将尘埃收集于灰尘袋或旋风集尘器中以供稍后处置。在家庭中以及在工业中使用的真空清洁器以多种大小及型号存在，例如小型电池操作手持式装置、家用中央真空清洁器、可在倒空之前处置数百公升灰尘的大型固定工业器具及用于回收大量溢出物或移除经污染土壤的自推进真空卡车。这些机器人具有提供机动力以使清洁装置沿着清洁路径自主移动的驱动组合件。自主机器人真空清洁器在正常操作条件下通常导航通过居住空间的地板表面同时在地板上进行真空吸尘。自主机器人真空清洁器通常包含允许其避开例如墙壁、家具或楼梯等障碍物的传感器。机器人真空清洁器可在其碰到障碍物时变更其驱动方向(例如，转向或后退)。机器人真空清洁器还可在检测到地板上的异常污点时变更驱动方向或驱动模式。自主导航跨越地板及穿过含有各种物体的房间的机器人还执行其它类型的任务。已采用各种类型的感测系统来在机器人正经推进跨越地板时检测障碍物。此机器人可遇到的物体包含可为宽或窄、暗或亮的椅子支腿及桌子支腿。
技术实现思路
在一些方面中，本专利技术的特征在于一种例如用于自主清洁操作的机器人，其具有接近度传感器，所述接近度传感器具有大体水平定向的多用途接收器及两个发射器。在一些情形中，所述接收器堆叠于所述两个发射器的顶部上且在所述两个发射器之间居中。所述接收器的视场与所述发射器中的每一者的视场相交(即，重叠)，这部分地通过所述接收器及发射器在侧视图中经导向使得其视场轴在所述机器人前面相交。优选地，例如通过使所述发射器的发射穿过小的孔隙且通过额外挡板对其进行约束而将所述发射器从原本扩散输出调整为精细瞄准的光束。在一些实施例中，一种自主机器人包括：机器人主体，其界定前向驱动方向，所述机器人主体具有底部表面及位于地板表面上面的机器人高度处的顶部表面；驱动器，其经配置以在地板表面上推进所述机器人；传感器系统，其安置于所述机器人主体上；及导航控制器电路，其与所述驱动器及所述传感器系统通信，所述控制器电路经配置以处理从所述传感器系统接收的信号且依据所述经处理信号来控制所述驱动器。所述传感器系统包括至少一个接近度传感器，所述接近度传感器包括传感器主体以及由所述传感器主体容纳的第一发射器、第二发射器及接收器，其中所述接收器经布置以检测从接收器视场的经定界检测体积中的物体反射的辐射，所述接收器视场在所述机器人主体的外围之外向外及向下瞄准。所述接收器安置于所述第一及第二发射器上面且位于其之间，所述第一及第二发射器具有经两次重塑发射光束，所述经两次重塑发射光束向上成角度以在与所述机器人主体的所述外围相距固定距离范围处与所述接收器视场相交以便界定所述经定界检测体积。所述接收器经配置以响应于接收到在循序地激活所述第一及第二发射器时由所述第一及第二发射器产生的所反射辐射而产生信号，且所述第一及第二发射器与所述机器人主体的所述顶部表面以小于所述机器人高度的35％到45％的距离间隔开，且所述接收器与所述机器人主体的所述顶部表面以小于所述机器人高度的20％到35％的距离间隔开。在一些实施例中，所述第一及第二发射器是并排布置的，且所述接收器沿着所述第一与第二发射器之间的中线居中。所述接收器的所述视场的上部界线平行于所述地板表面，且所述经两次重塑发射光束相对于所述地板表面向上成角度。所述经两次重塑发射光束的下部界线相对于所述地板表面以约10度到约20度成角度。所述接收器的所述视场的下部界线向下成角度以在与所述机器人主体相距小于主体长度的30％的距离处与所述地板表面相交。所述接收器视场的所述上部界线相对于所述地板表面向下成角度为介于约0度与约15度之间。所述接收器的所述视场对向平行于所述地板表面的平面上的角度，所述角度大于发射器的所述经两次重塑光束所对向的平行于所述地板表面的平面上的角度。所述传感器系统包括两个或更多个此类接近度传感器。所述两个或更多个接近度传感器跨越所述机器人主体的前部横向布置成阵列。横向布置成所述阵列的两个接近度传感器分离小于所述机器人主体的最大宽度的25％的距离。从所述阵列中的最外部接近度传感器到所述机器人主体的横向侧的距离小于所述机器人主体的最大宽度的10％。所述接近度传感器阵列的至少第一部分的所述经定界检测体积相对于所述机器人的非转向驱动方向位于所述机器人主体的前部前方。所述经定界检测体积完全安置于与所述机器人主体相距大约55mm的距离内。所述接近度传感器阵列的第二部分的所述经定界检测体积部分地延伸超出所述机器人主体的横向侧。在其它实施例中，所述经两次重塑发射光束的所述上部及下部界线以及所述接收器视场的所述上部及下部界线由所述传感器主体的相应组的发射及接收器挡板确定。至少一个发射挡板是位于发射源处的针点孔隙。至少一个发射挡板具有进一步界定发射的上部及下部界线以形成所述经两次重塑发射光束的尖锐边缘。所述组接收器挡板包含界定所述接收器视场的上部及下部界线的钝上部挡板边缘及成角度下部挡板边缘。所述接收器视场与所述经两次重塑发射光束中的第一者的相交界定第一经定界检测体积，且所述接收器视场与所述经两次重塑发射光束中的第二者的相交界定第二经定界检测体积，所述第一体积在与所述机器人主体相距2mm的最小距离处与所述第二体积重叠。在其它实施方案中，一种用于自主机器人的接近度传感器系统包括：传感器，其经布置以在所述机器人于水平表面上移动时对所述机器人的周界外的物体的存在做出响应，所述传感器包括接收器及一组多个发射器；及控制器，其经配置以循序地启用及停用所述发射器，其中所述接收器安置于与所述发射器不同的高度处，且其中所述接收器及所述组发射器经定向为相对于水平线具有不同光束轴定向，使得所述接收器的光束与所述发射器的经两次重塑发射光束相交以界定安置于与所述机器人的外围相距约2mm到约55mm的距离内的经定界检测体积。在其它实施例中，所述控制器循序地启用及停用所述发射器中的每一者使得一次仅所述发射器中的一者被致动。所述控制器响应于物体干扰所述经定界检测体积而发出方向改变驱动命令。所述控制器响应于物体干扰所述经定界检测体积而发出速度改变驱动命令。所述传感器进一步包括具有至少两个挡板的传感器主体，所述至少两个挡板经布置以限制所述发射器或检测器中的至少一者的所述光束。在其它实施方案中，一种自主机器人包括：机器人主体，其界定前向驱动方向，所述机器人主体具有底部表面及位于地板表面上面的机器人高度处的顶部表面；驱动器，其经配置以在地板表面上推进所述机器人；传感器系统，其安置于所述机器人主体上；及导航控制器电路，其与所述驱动器及所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自主机器人，其包括：机器人主体，其界定前向驱动方向，所述机器人主体具有底部表面及位于地板表面上面的机器人高度处的顶部表面；驱动器，其经配置以在地板表面上推进所述机器人；传感器系统，其安置于所述机器人主体上；及导航控制器电路，其与所述驱动器及所述传感器系统通信，所述控制器电路经配置以处理从所述传感器系统接收的信号且依据所述经处理信号来控制所述驱动器；其中所述传感器系统包括至少一个接近度传感器，所述接近度传感器包括：传感器主体，及第一发射器、第二发射器及接收器，其由所述传感器主体容纳，所述传感器系统经配置以在相对于所述地板表面向上成角度的方向上发射发射光束，所述发射光束产生于所述第一发射器和所述第二发射器发射的光；其中所述接收器经布置以检测从所述接收器的视场的经定界检测体积中的物体反射的辐射，所述接收器视场在所述机器人主体的外围之外向外及向下瞄准，其中所述接收器安置于所述第一发射器及所述第二发射器上面且位于所述第一发射器及所述第二发射器之间，其中所述发射光束在与所述机器人主体的所述外围相距固定距离范围处与所述接收器的所述视场相交以界定所述经定界检测体积，其中所述接收器经配置以响应于接收到在循序地激活所述第一发射器及所述第二发射器时由所述第一发射器及所述第二发射器产生的所反射辐射而产生信号，且其中所述第一发射器及所述第二发射器与所述机器人主体的所述顶部表面以小于所述机器人高度的35％到45％的距离间隔开，且所述接收器与所述机器人主体的所述顶部表面以小于所述机器人高度的20％到35％的距离间隔开。...

【技术特征摘要】
2015.07.01 US 14/789,5111.一种自主机器人，其包括：机器人主体，其界定前向驱动方向，所述机器人主体具有底部表面及位于地板表面上面的机器人高度处的顶部表面；驱动器，其经配置以在地板表面上推进所述机器人；传感器系统，其安置于所述机器人主体上；及导航控制器电路，其与所述驱动器及所述传感器系统通信，所述控制器电路经配置以处理从所述传感器系统接收的信号且依据所述经处理信号来控制所述驱动器；其中所述传感器系统包括至少一个接近度传感器，所述接近度传感器包括：传感器主体，及第一发射器、第二发射器及接收器，其由所述传感器主体容纳，所述传感器系统经配置以在相对于所述地板表面向上成角度的方向上发射发射光束，所述发射光束产生于所述第一发射器和所述第二发射器发射的光；其中所述接收器经布置以检测从所述接收器的视场的经定界检测体积中的物体反射的辐射，所述接收器视场在所述机器人主体的外围之外向外及向下瞄准，其中所述接收器安置于所述第一发射器及所述第二发射器上面且位于所述第一发射器及所述第二发射器之间，其中所述发射光束在与所述机器人主体的所述外围相距固定距离范围处与所述接收器的所述视场相交以界定所述经定界检测体积，其中所述接收器经配置以响应于接收到在循序地激活所述第一发射器及所述第二发射器时由所述第一发射器及所述第二发射器产生的所反射辐射而产生信号，且其中所述第一发射器及所述第二发射器与所述机器人主体的所述顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·布什曼，J·赫尔曼，S·布利茨布洛，N·J·德斯谢纳，A·S·雷谢尔，
申请(专利权)人：艾罗伯特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US