自移動機器人制約系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自移動機器人制約系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，自移動機器人被廣泛使用，如清潔地面的機器人、代替人工檢查的巡視機器人等，這些機器人在工作時，需要被限定在一個局限的范圍內(nèi)移動以執(zhí)行工作。
[0003]如清潔地面的機器人，在完成一個房間的清潔后，會通過房間門移動至另一個房間。通常的解決方案是關(guān)閉房間門使限定在該房間內(nèi)工作。當(dāng)時關(guān)閉門會使得用戶進出房間要頻繁關(guān)閉房門，從而給用戶造成不方便。
[0004]公開號為CN1241080C的中國專利中公開了一種用于機器人的定位和制約的方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:一便攜式障礙信號傳送器，該便攜式障礙信號傳送器主要沿一軸傳送信號；一可移動的機器人，可使一旦檢測到該障礙信號即行回避該障礙信號。在一優(yōu)選實施例中，該障礙信號以一紅外線的頻率發(fā)射，并且該機器人包括一全方位的信號檢測器。一旦檢測到該信號，該機器人回轉(zhuǎn)到由一障礙回避算法選定的方向上，直到不再檢測到該障礙信號為止。
[0005]上述的系統(tǒng)由于采用了一便攜式障礙信號傳送器，使得用戶可以在例如房間門的位置形成一道人工“障礙”，機器人只要檢測到該障礙即行回避，從而有效的阻止了機器人穿過該房間門移動到外側(cè)。但是，由于便攜式障礙信號傳送器需要持續(xù)向外部傳送信號，使得該便攜式障礙信號傳送器需要持續(xù)供電以滿足傳送信號的要求，因此，如果給便攜式障礙信號傳送器供電的電池電量不足或徹底沒電而用戶又沒有及時更換電池，則該傳送器將不能正常工作，從而失去約束機器人工作的機器人范圍的效用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠長時間工作的自移動機器人制約系統(tǒng)。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種自移動機器人制約系統(tǒng)，包括:
一便攜式制約裝置，包括左側(cè)基座和右側(cè)基座，所述的左側(cè)基座上設(shè)置有第一反光面，所述的右側(cè)基座上設(shè)置有第二反光面，當(dāng)所述的左側(cè)基座和右側(cè)基座被支撐在待制約區(qū)域的左右兩側(cè)時，所述的第一反光面和第二反光面能夠左右相正對；
一機器人，包括用于驅(qū)動機器人轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向裝置、能夠向所述的機器人外側(cè)發(fā)射光束的光發(fā)射單元、用于接收所述的光發(fā)射單元發(fā)射的光經(jīng)所述的第一反光面和第二反光面反射的反射光的光接收單元以及控制裝置，所述的光接收單元包括用于接收來自所述的第一反光面反射的反射光的左側(cè)光接收器組和用于接收來自所述的第二反光面反射的反射光的右側(cè)光接收器組，所述的左側(cè)光接收器組、所述的右側(cè)光接收器組以及所述的轉(zhuǎn)向裝置均與所述的控制裝置相信號連接，所述的左側(cè)光接收器組和所述的右側(cè)光接收器組均至少包括一個定向光接收器；
所述的控制裝置執(zhí)行一算法；所述的算法包括:當(dāng)所述的左側(cè)光接收器組接收到來自所述的第一反光面反射的反射光、所述的右側(cè)光接收器組同時接收到來自所述的第二反光面反射的反射光時，所述的控制裝置向所述轉(zhuǎn)向裝置輸出一改變機器人當(dāng)前移動方向指令的步驟。
[0008]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的左側(cè)光接收器組包括多個左側(cè)定向光接收器，所述的右側(cè)光接收器組包括多個右側(cè)定向光接收器，所述的左側(cè)定向光接收器和所述的右側(cè)定向光接收器的數(shù)目相同，多個所述的左側(cè)定向光接收器和多個所述的右側(cè)定向光接收器分布在同一個圓周上，各個所述的左側(cè)光接收器均與相應(yīng)的一個所述右側(cè)光接收器是以所述的圓周的中心點為對稱點中心對稱。
[0009]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的算法包括:在接收到來自第一反光面的反射光的所有左側(cè)定向光接收器和接收到來自第二反光面的反射光的所有右側(cè)定向光接收器中，其中有一個左側(cè)定向光接收器和一個右側(cè)定向光接收器是以所述的圓周的中心點為對稱點中心對稱時，所述的控制裝置向所述轉(zhuǎn)向裝置輸出一改變機器人當(dāng)前移動方向指令的步驟。
[0010]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的機器人本體包括一外圓周側(cè)壁，多個所述的左側(cè)定向光接收器分布在所述的機器人左半部分的部分外圓周側(cè)壁上，多個所述的右側(cè)定向光接收器分布在所述的機器人右半部分的部分外圓周側(cè)壁上。
[0011]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的機器人的頂部設(shè)置有一凸起的圓形安裝臺，多個所述的左側(cè)定向光接收器分布在所述的圓形安裝臺的左半部分上，多個所述的右側(cè)定向光接收器分布在所述的圓形安裝臺的右半部分上。
[0012]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的光發(fā)射單元為能夠向外發(fā)射紅外光束的光發(fā)射單元。
[0013]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的光發(fā)射單元包括設(shè)置在所述的機器人頂部的一全向光發(fā)射器。
[0014]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述的光發(fā)射單元包括設(shè)置在所述的機器人外周側(cè)壁上的多個定向光發(fā)射器，多個所述的定向光發(fā)射器能夠發(fā)射360°范圍內(nèi)的光束。
[0015]本發(fā)明獲得了如下有益的技術(shù)效果:由于便攜式制約裝置中兩個基座是依靠各自的反光面進行工作的，其無需電池或電源供電，因此使用更可靠。
【附圖說明】
[0016]附圖1為本發(fā)明的自移動機器人制約系統(tǒng)的示意圖；
附圖2為本發(fā)明的便攜式制約裝置的立體示意圖；
附圖3為本發(fā)明的機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
附圖4為本發(fā)明的機器人的控制原理圖；
附圖5為本發(fā)明的機器人靠近待約束區(qū)域時工作過程示意圖；
附圖6為本發(fā)明的機器人進入待約束區(qū)域時工作過程示意圖；
其中:10、機器人；101、機器人殼體；105、全向光發(fā)射器；1051、光束；1061、左側(cè)定向光接收器；1062、右側(cè)定向光接收器；107、控制裝置；20、便攜式制約裝置；201、左側(cè)基座；202、右側(cè)基座；2011、第一側(cè)壁；2021、第二側(cè)壁；2012、第一反光面；2022、第二反光面。
【具體實施方式】
[0017]為詳細說明發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細說明。
[0018]本例中，以房間門所在位置為待約束區(qū)域進行示例。如圖1所示，為了使得機器人能夠保持在該房間內(nèi)工作，在房間內(nèi)設(shè)置了一個能夠自移動的機器人10和一個便攜式制約裝置20 (制約裝置10由左側(cè)基座201和右側(cè)基座202構(gòu)成)組成的自移動機器人制約系統(tǒng)，通過機器人10和便攜式制約裝置20的配合作用，機器人10不會越過門移動到房間外部。機器人10和便攜式制約裝置20的配合作用能夠幫組機器人10判斷是否已經(jīng)移動到門所在位置處，從而決定是否要立即通知機器人10調(diào)轉(zhuǎn)移動方向。本例的機器人10為用于清潔地面的機器人，機器人10上設(shè)置有清潔模塊(圖中未示出)，清潔模塊用于將機器人10所在處的地面上的灰塵移除。機器人移動時，朝向機器人的前方移動，該前方由機器人的主要行進方向所定義，如附圖1中的箭頭方向。
[0019]如圖2所示的便攜式制約裝置20，它包括一個左側(cè)基座201和一個右側(cè)基座202，左側(cè)基座201和右側(cè)基座202均可以被支撐在地面上。左側(cè)基座201具有一個第一側(cè)壁2011，第一側(cè)壁2011上設(shè)置有一第一反光面2012 ;右側(cè)基座202具有一個第二側(cè)壁2021，第二側(cè)壁2021上設(shè)置有一第二反光面2022。當(dāng)左側(cè)基座201和右側(cè)基座202分別被放置在門左右兩側(cè)時，左側(cè)基座201的第一反光面2012和右側(cè)基座202的第二反光面2022能夠左右相對。
[0020]如圖3所不的機器人10，包括一個機器人殼體101，機器人殼體101內(nèi)設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置，轉(zhuǎn)向裝置包括設(shè)置在機器人殼體101下底部的一對移動輪、一能夠隨著移動輪移動而轉(zhuǎn)動的腳輪、驅(qū)動各個移動輪轉(zhuǎn)動的電動馬達，一對電動馬達上分別配置有一馬達控制器，機器人10通過電動馬達控制各個移動輪的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)轉(zhuǎn)向和向前移動，具體為:在機器人沿前后方向正常行駛時，兩個移動輪所對應(yīng)的電動馬達所輸送的轉(zhuǎn)速是相同；在機器人需要轉(zhuǎn)向或掉頭時，兩個移動輪所對應(yīng)的電動馬達所輸送的轉(zhuǎn)速不同，兩個移動輪形成速度差從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向或掉頭工作。
[0021]機器人殼體101的頂部設(shè)置有一全向光發(fā)射器105，機器人殼體101的外圓周側(cè)壁上設(shè)置有光接收單元；全向光發(fā)射器105能夠向機器人10的外側(cè)發(fā)射光束角為360°的全向光束1051，光接收單元由位于機器人殼體101左半部分的左側(cè)光接收器組和位于機器人殼體101右半部分的右側(cè)光接收器組構(gòu)成，左側(cè)光接收器組包括4個左側(cè)定向光接收器1061，右側(cè)光接收器組包括4個右側(cè)定向光接收器1062，4個左側(cè)定向光接收器1061均勻分布在機器人殼體101左半部分的外圓周側(cè)壁面上，4個右側(cè)定向光接收器1062均勾分布在機器人殼體101右半部分的外圓周側(cè)壁面上。4個左側(cè)定向光接收器1061和4個右側(cè)定向光接收器1062中，各個左側(cè)定向光接收器1061均與相應(yīng)的一個右側(cè)定向光接收器1062是以機器人殼體101的圓心為中心點中心對稱。4個左側(cè)定向光接收器1061能夠被用于接收來自機器人左側(cè)的第一反射面2012反射的反射光，4個右側(cè)定向光接收器1062能夠被用于接收來自機器人左側(cè)得第一反射面2012反射的反射光。4個左側(cè)定向光接收器1061和4個右側(cè)定向光接收器1062可以將其設(shè)置成能夠接收光束角在45°到60°的反射光。當(dāng)光接收單元在恰當(dāng)?shù)奈恢脮r，全向光束1051有部分會被第一反光面2012和第二反光面2022反射，由第一反光面2012和第二反光面2022反射的反射光就能夠被左側(cè)定向光接收器1061和右側(cè)定向光接收器1062所接收到。在設(shè)計全向光發(fā)射器105時，全向光發(fā)射器105的光發(fā)射半徑應(yīng)該選擇大于等于待約束區(qū)域的寬度，如約束區(qū)域為門所在位置時，其光發(fā)射半徑應(yīng)大于等于門的寬度。這樣，無論機器人10移動到