紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)，設(shè)有控制電路板、兩只紅外發(fā)射管、一只紅外接收頭和單片機，兩只紅外發(fā)射管、一只紅外接收頭和單片機安裝于控制電路板上，每只紅外發(fā)射管的正極性端通過上拉電阻接于電源，負極性端通過一晶體三極管和可調(diào)電阻接于單片機的一個I/O端口，晶體三極管的一端接地；紅外接收頭一端接于電源，一端接地，一端接于單片機的一個I/O端口，兩只紅外發(fā)射管和紅外接收頭分別占用單片機的一個I/O端口。本發(fā)明采用雙紅外發(fā)射管，準(zhǔn)確分辨本定位系統(tǒng)與待測透明圓柱形及球形物體的位置偏離情況，使裝配機器人精確定位，實現(xiàn)物體準(zhǔn)確抓取和投放。
【專利說明】紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定位裝置，尤其涉及一種采用雙紅外發(fā)射管進行定位的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前常見的用于裝配機器人障礙物檢測或準(zhǔn)確定位的紅外傳感器件，其檢測準(zhǔn)確率通常受到外部光線、表面形狀、表面顏色及透明度的影響，特別是對于透明圓柱形及球形物體等，檢測準(zhǔn)確率不高；在使用其作為定位傳感手段時，隨機器人的運動速度不同和檢測電路的反應(yīng)靈敏度不同，定位準(zhǔn)確率相差很大。另一方面，很多裝配機器人通常要抓取圓球形物體，或者要在圓柱形物體前準(zhǔn)確停住，迫切需要解決目前機械手無法可靠抓住物體或者準(zhǔn)確投放物體的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服目前裝配配機器人用定位裝置無法對透明圓柱形及球形物體準(zhǔn)確定位，從而導(dǎo)致機械手無法可靠抓住物體或者準(zhǔn)確投放物體的缺點，本發(fā)明提供一種紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)有控制電路板、兩只紅外發(fā)射管、一只紅外接收頭和單片機，兩只紅外發(fā)射管、一只紅外接收頭和單片機安裝于控制電路板上，每只紅外發(fā)射管的正極性端通過上拉電阻接于電源，負極性端通過一晶體三極管和可調(diào)電阻接于單片機的一個I/o端口，晶體三極管的一端接地；紅外接收頭一端接于電源，一端接地，一端接于單片機的一個I/o端口，兩只紅外發(fā)射管和紅外接收頭分別占用單片機的一個I/o端口。
[0005]還包括安裝于所述控制電路板上的三只定位狀態(tài)指示燈，每只定位狀態(tài)指示燈的一端接于所述單片機的一個I/o端口，另一端接地；三只定位狀態(tài)指示燈分別占用單片機的一個I/O端口，且與紅外發(fā)射管及紅外接收頭所占用的三個I/O端口不相同。
[0006]還包括固定于所述控制電路板上的將所述兩只紅外發(fā)射管和紅外接收頭包圍在內(nèi)的U形防塵遮光罩。
[0007]本發(fā)明采用雙目式結(jié)構(gòu)，即采用雙紅外發(fā)射管，配合機器人自帶巡線傳感器進行位置檢測，構(gòu)造新穎，準(zhǔn)確分辨本定位裝置(本發(fā)明)與待測透明圓柱形及球形物體的位置偏離情況，使裝配機器人精確定位，實現(xiàn)物體準(zhǔn)確抓取和投放；定位狀態(tài)指示燈能實時指示“正對”、“左偏”和“右偏”三種定位情況，利于操作人員及時了解安裝有本定位裝置的裝配機器人的實際運行狀態(tài)，為人工介入時機提供參考；U形防塵遮光罩可以防塵和遮擋外部雜散光線，有效抑制外部環(huán)境對紅外信號的干擾。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的俯視圖； 圖3為本發(fā)明的電氣原理圖；
圖4為本定位裝置對圓柱形透明物體的位置檢測示意圖；
圖5為本定位裝置對球形物體的位置檢測示意圖；
圖6為安裝有本定位裝置的裝配機器人示意圖；
圖中:1.紅外發(fā)射管，2.紅外接收頭，3.U形防塵遮光罩，4.定位狀態(tài)指示燈，5.控制電路板，6.裝配機器人，7.本定位裝置，8.前排巡線傳感器，9.后排巡線傳感器。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步說明:
圖1和圖2是基于雙目式紅外傳感器件的定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本發(fā)明的電氣原理圖，安裝于控制電路板5上的兩只紅外發(fā)射管I在圖3原理圖上為TRl和TR2，紅外接收頭2在圖3原理圖上為RD，單片機采用AT89C51系列，兩只紅外發(fā)射管I對稱設(shè)于紅外接收頭2的兩側(cè)，兩只紅外發(fā)射管I的發(fā)光中心和紅外接收頭2的中心在一個平面上，每只紅外發(fā)射管I均向紅外接收頭2 —側(cè)傾斜且與控制電路板5之間成一銳角Al，每只紅外發(fā)射管I的發(fā)光中心到控制電路板5的垂直距離為H1，每只紅外發(fā)射管I的發(fā)光中心到紅外接收頭2中心的水平距離為LI，設(shè)本定位裝置7與待測物體間需要定位的距離為Ds，Al，LI和Rb需要根據(jù)待測物體的形狀、尺寸大小、顏色及需要定位的距離Ds進行調(diào)節(jié)；每只紅外發(fā)射管I的正極性端通過上拉電阻Re接于+5V電源Vcc，負極性端通過一晶體三極管和可調(diào)電阻Rb接于單片機的一個I/O端口，晶體三極管的一端接地；紅外接收頭2 —端接于+5V電源Vcc，一端接地，一端接于單片機的一個I/O端口，兩只紅外發(fā)射管I占用單片機的Pl.0和Pl.1端口，紅外接收頭2占用單片機的Pl.2端口。
[0010]為實時指示定位情況，還在控制電路板5上安裝三只定位狀態(tài)指示燈4，在圖3原理圖上分別為LT1、LT2和LT3，每只定位狀態(tài)指示燈4的一端接于單片機的一個I/O端口，另一端接地；三只定位狀態(tài)指示燈4分別占用單片機的P1.3、P1.4和Pl.5端口，分別指示“正對”、“左偏”和“右偏”三種定位狀態(tài)。
[0011]38KHz方波調(diào)制信號通過單片機端口 P1.0、P1.1分時控制兩只紅外發(fā)射管I各自發(fā)射支路中晶體三極管的通斷，使兩只紅外發(fā)射管I分時發(fā)射紅外光，光信號的強弱可以通過可調(diào)電阻Rb進行調(diào)節(jié)，Rb越小，光信號越強；紅外光照射待測物體發(fā)生反射，反射光照射到紅外接收頭2，如待測物體上發(fā)生光線漫反射的面積足夠大，有足夠量的反射光被紅外接收頭2接收，經(jīng)解調(diào)后紅外接收頭2輸出對應(yīng)的電平信號，從前一狀態(tài)的OV跳變到+5V，其輸出電平由單片機Pl.2端口接收處理后，將裝配機器人6與前方物體的位置情況通過單片機Pl.3、Pl.4和Pl.5端口送給定位狀態(tài)指示燈4和裝配機器人6的上位機，裝配機器人6據(jù)此進行位置調(diào)整，直至到達準(zhǔn)確的裝配位置。
[0012]為防塵和遮擋外部雜散光線，有效抑制外部環(huán)境對紅外信號的干擾，還在控制電路板5上安裝U形防塵遮光罩3，將兩只紅外發(fā)射管I和紅外接收頭2包圍在U形防塵遮光罩3內(nèi)。
[0013]圖4為本定位裝置7對圓柱形透明物體的位置檢測示意圖，由兩只紅外發(fā)射管I分時發(fā)射紅外線對待測物體進行位置檢測。按照本定位裝置7與待測物體之間的相對位置關(guān)系分六種檢測情況: 情況I為本定位裝置7與待測物體正對的情形，先由左側(cè)紅外發(fā)射管I發(fā)射紅外線，在待測物體的AB弧段內(nèi)發(fā)生漫反射，大部分反射光能被紅外接收頭2所接收，則紅外接收頭2占用的單片機Pl.2端口發(fā)生一次從OV到5V的電平跳變，再由右側(cè)紅外發(fā)射管I發(fā)射紅外線，在待測物體的BC弧段內(nèi)發(fā)生漫反射，大部分反射光也能被紅外接收頭2所接收，則單片機Pl.2端口又發(fā)生一次從OV到5V的電平跳變，即在兩次發(fā)射占用的時間T內(nèi)，單片機Pl.2端口連續(xù)發(fā)生兩次電平跳變后，裝配機器人6則立刻在該位置停車，能夠準(zhǔn)確停到預(yù)定位置。
[0014]情況2為本定位裝置7與待測物體之間距離較遠時的情形，此時由于待測物體上光反射區(qū)AB弧段和BC弧段面積較小，紅外接收頭2不能接收到足夠的光信息量，單片機Pl.2端口電平不會發(fā)生變化。本定位裝置7與待測物體之間距離較近時與情況2相同。
[0015]情況3為本定位裝置7向左偏離待測物體的情形，此時左側(cè)紅外發(fā)射管I的反射光能被紅外接收頭2接收，單片機Pl.2端口電平發(fā)生一次跳變，右側(cè)紅外發(fā)射管I的發(fā)射光已經(jīng)偏離待測物體，基本無反射光，單片機Pl.2端口電平不變化，即在兩次發(fā)射占用的時間T內(nèi)，僅檢測到一次電平跳變，此時裝配機器人6立刻停車，分多步右轉(zhuǎn)，直至轉(zhuǎn)到檢測到兩次連續(xù)電平跳變的正對位置。
[0016]情況4為本定位裝置7向左偏離待測物體過多的情形，此時兩只紅外發(fā)射管I發(fā)射的紅外光均沒有照射到待測物體，兩次檢測單片機Pl.2端口都沒有電平跳變情況發(fā)生，此時裝配機器人6處于異常情況，需要結(jié)合裝配機器人6自帶的前、后巡線傳感器8，9進行判斷。
[0017]情況5為本定位裝置7向右偏離待測物體的情形，此時右側(cè)紅外發(fā)射管I的反射光能被紅外接收頭2接收，單片機Pl.2端口電平發(fā)生一次跳變，左側(cè)紅外發(fā)射管I的發(fā)射光已經(jīng)偏離待測物體，基本無反射光，單片機Pl.2端口電平不變化，即在兩次發(fā)射占用的時間T內(nèi)，僅檢測到一次電平跳變，此時裝配機器人6立刻停車，分多步左轉(zhuǎn)，直至轉(zhuǎn)到檢測到兩次連續(xù)電平跳變的正對位置。
[0018]情況6為本定位裝置7向右偏離待測物體過多的情形，與情況4相似，
由于裝配機器人6自帶前、后巡線傳感器8，9用于巡線，使其沿著軌跡線運動，其運動軌跡采用PID調(diào)節(jié)，所以裝配機器人6的車身整體相對待測物體歪斜程度較大的情況基本不發(fā)生，而且在檢測前方物體前，首先查看前、后巡線傳感器8，9的位置情況，情況4和情況6出現(xiàn)的機率很小。
對于圓柱形透明物體，可通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rb來調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管I發(fā)射的紅外信號強度，Rb越小，信號越強；調(diào)節(jié)角度Al和間距LI來調(diào)整待測物體發(fā)生漫反射的面積，使紅外接收頭2能接收到足夠強的發(fā)射光，從而確保本定位裝置7與待測物體間的距離為Ds時，單片機Pl.2端口連續(xù)發(fā)生兩次電平跳變。
[0019]圖5為本定位裝置對球形物體的位置檢測示意圖，設(shè)本定位裝置7與待測物體間的距離為Db。由于球形物體漫發(fā)射面積普遍較小，導(dǎo)致紅外接收頭2很難接收到足量的發(fā)射光信號，為提高接收信號的強度，要將兩只紅外發(fā)射管I的發(fā)光中心、紅外接收頭2的中心和球形物體的中心保持在一個平面上，另可通過同時調(diào)節(jié)可調(diào)電阻Rb、角度Al和間距LI，確保本定位裝置7與待測物體間的距離為Ds時，單片機Pl.2端口連續(xù)發(fā)生兩次電平跳變。其他情況基本和檢測圓柱形透明物體時一致，但是球形物體定位時，對本定位裝置7的靈敏度要求更高，各可調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍更小，必須結(jié)合裝配機器人6自帶的前、后巡線傳感器8，9進行判斷，位置檢測時確保裝配機器人6的車身基本正對待測物體，這樣就可以做到精確定位。
[0020]圖6為安裝有本定位裝置的裝配機器人示意圖，本定位裝置7安裝在裝配機器人6的車體前部正中位置，前、后巡線傳感器8，9主要用于幫助裝配機器人6沿著預(yù)定的軌跡線行走，可以在確認裝配機器人6車體位置較正后進行紅外線的發(fā)射和接收，從而排除異常干擾。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)，其特征在于:設(shè)有控制電路板、兩只紅外發(fā)射管、一只紅外接收頭和單片機，兩只紅外發(fā)射管、一只紅外接收頭和單片機安裝于控制電路板上，每只紅外發(fā)射管的正極性端通過上拉電阻接于電源，負極性端通過一晶體三極管和可調(diào)電阻接于單片機的一個I/o端口，晶體三極管的一端接地；紅外接收頭一端接于電源，一端接地，一端接于單片機的一個I/o端口，兩只紅外發(fā)射管和紅外接收頭分別占用單片機的一個I/O端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)，其特征在于: 還包括安裝于所述控制電路板上的三只定位狀態(tài)指示燈，每只定位狀態(tài)指示燈的一端接于所述單片機的一個I/o端口，另一端接地；三只定位狀態(tài)指示燈分別占用單片機的一個I/O端口，且與紅外發(fā)射管及紅外接收頭所占用的三個I/O端口不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外傳感器件的裝配機器人定位系統(tǒng)，其特征在于: 還包括固定于所述控制電路板上的將所述兩只紅外發(fā)射管和紅外接收頭包圍在內(nèi)的U形防塵遮光罩。
【文檔編號】B25J19/04GK104139401SQ201310162195
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月6日
【發(fā)明者】唐國民, 鄒華東 申請人:唐國民