專利名稱：吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
吸塵機(jī)器人是為了減輕現(xiàn)代人的家庭清潔工作負(fù)擔(dān)的一種智能電器，它自動(dòng)在室內(nèi)游走，同時(shí)進(jìn)行地面清掃工作。為了方便自由運(yùn)動(dòng)，吸塵機(jī)器人都是采用可充電電池作為動(dòng)力源。為了控制成本和體積，可充電電池的容量是有限的，因此可充電電池使用的效率就非常重要。而吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航能力直接決定了可充電電池的使用效率。目前吸塵機(jī)器人因?yàn)椴痪邆渫晟频淖灾鲗?dǎo)航能力，普遍采用的清掃策略是隨機(jī)的路徑，自動(dòng)吸塵器在地面隨機(jī)行走，放棄任何規(guī)劃方法，這種策略導(dǎo)致很低的清掃效率；也 有采用在隨機(jī)路徑基礎(chǔ)上增加固定模式的清掃策略，其中固定模式為從中心點(diǎn)向四周漸漸散開的螺旋線模式，這種策略在一定程度增加了清掃效率，但是還是不理想。這兩種規(guī)劃方式都會(huì)產(chǎn)生大量的重復(fù)路徑，導(dǎo)致清掃時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而浪費(fèi)電池電量。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括障礙物檢測(cè)系統(tǒng)、雙編碼器定位系統(tǒng)、電子陀螺儀和充電座識(shí)別裝置，可引導(dǎo)吸塵機(jī)器人自主完成清掃任務(wù)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的控制器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與具體任務(wù)相關(guān)的任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)，所述的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)與所述的控制器連接，還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)與所述的控制器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)與所述的控制器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀，所述的電子陀螺儀與所述的控制器連接；還包括用于對(duì)接充電的充電座識(shí)別裝置，所述的充電座識(shí)別裝置與所述的控制器連接。所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置超聲波障礙物檢測(cè)裝置。所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置紅外障礙物檢測(cè)裝置。所述的雙編碼器定位系統(tǒng)連接所述的左編碼器和右編碼器。所述的充電座識(shí)別裝置，設(shè)置磁感應(yīng)識(shí)別裝置，識(shí)別采用磁鐵，磁鋼和磁條設(shè)置的充電座特征。所述的充電座識(shí)別裝置，設(shè)置紅外識(shí)別裝置，識(shí)別采用紅外線設(shè)置的充電座特征。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、可檢測(cè)障礙物，避免碰撞；2、組合定位方式，能更加穩(wěn)定地定位自身位置；3、可識(shí)別充電座位置，自主完成與充電座的對(duì)接和充電。
圖I是吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1，吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊2，進(jìn)行集中處理的控制器1，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊3，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4，與具體任務(wù)相關(guān)的任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)5，所述的人機(jī)界面模塊3，行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4和任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)5與所述的控制器I連接。 所述的電源管理模塊2為系統(tǒng)提供電壓穩(wěn)定的電源，還負(fù)責(zé)進(jìn)行充電管理，即實(shí)時(shí)檢測(cè)電池電壓，如果電壓不足立即進(jìn)行充電；充電過(guò)程中，所述的電源管理模塊2進(jìn)行充電控制，負(fù)責(zé)控制充電電流和充電結(jié)束判斷。所述的人機(jī)界面模塊3負(fù)責(zé)進(jìn)行狀態(tài)顯示和用戶指令的輸入。所述的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4用于控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度。所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人以任意軌跡移動(dòng)。所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器。所述的任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)5設(shè)置與吸塵機(jī)器人的執(zhí)行任務(wù)相對(duì)應(yīng)的裝置。包括真空吸塵室及吸塵電機(jī)，滾刷及滾刷電機(jī)。滾刷及滾刷電機(jī)是將地面的灰塵及垃圾揚(yáng)起來(lái)，而真空吸塵室及吸塵電機(jī)是在吸塵機(jī)器人內(nèi)部形成一定的真空度，將揚(yáng)起的灰塵及垃圾吸到灰塵袋內(nèi)。所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)6負(fù)責(zé)檢測(cè)工作環(huán)境的障礙物情況，用于吸塵機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障。所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)6與所述的控制器I連接，由所述的控制器I進(jìn)行控制?？刹捎贸暡▊鞲衅鹘M成超聲波障礙物檢測(cè)裝置，也可采用紅外測(cè)距傳感器組成紅外障礙物檢測(cè)裝置，或者采用兩種傳感器進(jìn)行組合。還包括進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)7，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7與所述的控制器I連接。所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7連接所述的左編碼器和右編碼器，作為信號(hào)的輸入，不斷累計(jì)左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而計(jì)算吸塵機(jī)器人的行走距離和旋轉(zhuǎn)角度。但是這種方式會(huì)不斷累計(jì)舍入誤差，并且當(dāng)吸塵機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生打滑的時(shí)候定位誤差會(huì)迅速惡化，導(dǎo)致嚴(yán)重的定位錯(cuò)誤。為了彌補(bǔ)所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7自身的累計(jì)誤差和打滑引起的誤差，還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀8，所述的電子陀螺儀8與所述的控制器I連接。所述的電子陀螺儀8累計(jì)計(jì)算吸塵機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)角度，可校正所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7的誤差。還包括用于對(duì)接充電的充電座識(shí)別裝置9，所述的充電座識(shí)別裝置9與所述的控制器I連接。充電座是吸塵機(jī)器人補(bǔ)充動(dòng)力的重要設(shè)施，在可充電電池的電量將要耗盡的時(shí)候，需要盡快找到充電座進(jìn)行充電。所述的充電座識(shí)別裝置9，設(shè)置磁感應(yīng)識(shí)別裝置，識(shí)別采用磁鐵，磁鋼和磁條設(shè)置的充電座特征，當(dāng)所述的充電座識(shí)別裝置9檢測(cè)到磁信號(hào)以后，就確定了充電座的位置。也設(shè)置紅外識(shí)別裝置，識(shí)別采用紅外線設(shè)置的充電座特征，或者兩種信號(hào)的組合 。
權(quán)利要求1.吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的控制器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與具體任務(wù)相關(guān)的任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)，所述的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制左驅(qū)動(dòng)電機(jī)和右驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動(dòng)電機(jī)上安裝右編碼器，所述的人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)與所述的控制器連接，其特征在于還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)與所述的控制器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)與所述的控制器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀，所述的電子陀螺儀與所述的控制器連接；還包括用于對(duì)接充電的充電座識(shí)別裝置，所述的充電座識(shí)別裝置與所述的控制器連接。
2.如權(quán)利要求I所述的吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置超聲波障礙物檢測(cè)裝置。
3.如權(quán)利要求I所述的吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)置紅外障礙物檢測(cè)裝置。
4.如權(quán)利要求I所述的吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的雙編碼器定位系統(tǒng)連接所述的左編碼器和右編碼器。
5.如權(quán)利要求I所述的吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的充電座識(shí)別裝置，設(shè)置磁感應(yīng)識(shí)別裝置，識(shí)別采用磁鐵，磁鋼和磁條設(shè)置的充電座特征。
6.如權(quán)利要求I所述的吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的充電座識(shí)別裝置，設(shè)置紅外識(shí)別裝置，識(shí)別采用紅外線設(shè)置的充電座特征。
專利摘要公開一種吸塵機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的控制器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動(dòng)的行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與具體任務(wù)相關(guān)的任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)，所述的人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)與所述的控制器連接，還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測(cè)的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，所述的障礙物檢測(cè)系統(tǒng)與所述的控制器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)與所述的控制器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算的電子陀螺儀，所述的電子陀螺儀與所述的控制器連接；還包括用于對(duì)接充電的充電座識(shí)別裝置，所述的充電座識(shí)別裝置與所述的控制器連接。
文檔編號(hào)B25J19/00GK202498547SQ201220035949
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者儲(chǔ)云云, 劉瑜, 施巍巍 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)