CN201404156Y

CN201404156Y - 可移动的智能机器人

Info

Publication number: CN201404156Y
Application number: CN2009200395956U
Authority: CN
Inventors: 汤进举; 周红波
Original assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Current assignee: Ecovacs Robotics Suzhou Co ltd; Ecovacs Robotics Suzhou Co Ltd
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2019-04-16

Abstract

本实用新型提供了一种可移动的智能机器人，包括：主体、撞板、驱动部件，以及控制上述驱动部件的控制单元；主体上设有接近感应开关，撞板上设有接近感应元件，当所述接近感应元件靠近接近感应开关并使得接近感应开关感应到时，该接近感应开关会传输信号给控制单元，该控制单元使该机器人一旦得到接近感应开关传输过来的信号即改变运行方向。由于接近感应开关与接近感应元件之间的接近感应不会受到灰尘的干扰，因此保证了碰撞板信号的准确性，提高了清洁效率；另外，通过将接近感应开关与接近感应元件之间的接近感应信号提供给控制单元来确认障碍物的出现，使得整个系统结构更加简单，安装也更加方便。

Description

可移动的智能机器人

技术领域

本实用新型涉及一种可移动的智能机器人，尤其是一种带有移动撞板的可移动的智能机器人，所述可移动的智能机器人进一步的涉及自动吸尘器、自动扫地机、自动拖地机等类似可移动的智能机器人。

背景技术

现有的智能机器人包括一个主体和一个可以相对主体移动的撞板，当撞板碰到障碍物后会给出一个信号给智能机器人的控制单元，控制单元会发出指令指示智能机器人回避或绕开该障碍物。在现有机器人产品及技术中，撞板信号的给入主要是通过光耦之间的红外感应来实现的。当机器人碰撞到障碍物时，撞板位置移动，切断两光耦之间的红外感应，控制单元响应到信号确定障碍物出现，进而改变机器人的运行方向以避开障碍物。

但由于机器人是一种地面处理工具，尤其在吸尘或扫地的工作过程中光耦的镜片上无可避免或多或少会粘上灰尘，特别是工作时间越久灰尘积累的就越多。同时因为光耦位于机器人主机内部，很难对镜片进行清理。因此光耦之间的红外感应由于镜片被灰尘覆盖，可能使得控制单元误认为有障碍物出现，使机器人出现误操作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述的技术问题，提供一种结构简单的、碰撞板信号给入不会受灰尘干扰的可移动的智能机器人。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种可移动的智能机器人，包括：主体；可相对主体移动的撞板；驱动部件，设置在主体上用以驱动所述可移动的智能机器人移动；控制单元，该控制单元的控制信号输出端连接所述驱动部件的受控端，用以控制所述驱动部件；所述主体上至少设有一个接近感应开关，所述撞板上至少设有一个接近感应元件；所述接近感应开关的信号输出端连接所述控制单元的感应信号输入端，用以当所述接近感应元件靠近接近感应开关并使得接近感应开关感应到时，该接近感应开关传输感应信号给所述控制单元，从而控制所述驱动部件，驱使智能机器人改变运行方向。

进一步地，所述的接近感应开关为霍尔传感器，所述的接近感应元件为磁性元件。或者，所述的接近感应开关为磁控管，所述的接近感应元件为磁性元件。或者，所述的接近感应开关为金属接近开关，所述的接近感应元件为金属元件。

再进一步地，所述驱动部件包括设置在智能机器人底座上的左驱动轮、右驱动轮和驱动轮马达驱动器，所述左驱动轮和右驱动轮分别单独地与所述控制单元的控制信号输出端连接。

更进一步地，所述控制单元为一微控制器，所述微控制器的控制信号输出端分别连接到控制所述左、右驱动轮运转的驱动轮马达驱动器。

再进一步地，所述的驱动部件还包括左、右驱动轮编码器，所述微控制器的感应信号输入端与接近感应开关的信号输出端相连，所述微控制器的控制信号输出端分别连接到左、右驱动轮马达编码器，所述左、右驱动轮马达编码器分别与控制左、右驱动轮的左、右马达驱动器相连接。

为有效提高避障能力，所述撞板上设有的接近感应元件为二个，分别位于所述撞板的二侧；所述主体上设有的接近感应开关为二个，分别位于所述接近感应元件的相对应位置处。

本实用新型的有益效果主要体现在：由于接近感应开关与接近感应元件之间的接近感应不会受到灰尘的干扰，因此保证了碰撞板信号的准确性，提高了工作效率；另外，碰撞板信号的给入采用接近感应开关，通过将接近感应开关与接近感应元件之间的接近感应信号提供给控制单元来确认障碍物的出现，使得整个系统结构更加简单，安装也更加方便。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型的智能机器人的仰视图。

图2：图1中沿A-A方向的剖视图。

图3：本实用新型的智能机器人的俯视图。

图4：本实用新型的霍尔传感器的电路图。

图5：本实用新型的控制单元的硬件方块图。

图6：图2中A部分的放大图。

图7：当机器人撞板后退时霍尔传感器与磁性元件的位置关系的示意图。

图8A-图8C：本实用新型的应用的示意图。

图9：图3中沿B-B方向的剖视图。

其中：1、智能机器人；2、撞板；3、主体；4、左驱动轮；5、右驱动轮；6、万向轮；7、可充电电池；8、滚刷；9、霍尔传感器；10、全向接收器；11、磁性元件；12、微控制器线路板。

具体实施方式

本实用新型揭示了一种自动清洁地面的智能机器人。如图1至图3所示，该可移动的智能机器人1与现有技术一样，包括：主体3和一个设置其上并可相对主体3移动的撞板2。

智能机器人的驱动部件包括左驱动轮4、右驱动轮5和驱动轮马达驱动器(图中未示)，所述左驱动轮4、右驱动轮5分别位于主体3的底座上，所述驱动轮马达驱动器分别单独驱动左、右驱动轮，使得智能机器人1可以向前或向后移动，再通过位于主体3的底座上的万向轮6的配合，使得智能机器人1也可以自如地向任意一个方向转向。

智能机器人1还包括一个控制上述驱动部件的一控制单元，在本优选实施例中，所述控制单元为一微控制器，微控制器线路板12设置在智能机器人1的主体内部。所述微控制器的控制信号输出端连接到所述驱动部件的受控端，即驱动轮马达驱动器。智能机器人1还包括给微控制器线路板12供电的可充电电池7、用于清洁地面的滚刷8和一个用于接收其他信号的全向接收器10，例如接收相应的充电器的红外线信号。

所示智能机器人的主体3上靠近撞板2处设有一接近感应开关9，撞板2上相应地设有一接近感应元件11。本优选实施例中，接近感应开关为霍尔传感器9，接近感应元件为磁性元件11。图4揭示了本实施例霍尔传感器9所必需的电子组件的电路图，霍尔传感器的工作原理为将一块通电的半导体薄片垂直置于磁场中时，薄片两侧由此会产生电位差，此现象称为霍尔效应。此电位差称为霍尔电势，电势的大小E＝KIB/d，式中K是霍尔系数，d为薄片的厚度，I为电流，B为磁感应强度。在本实用新型中霍尔传感器是做为一种接近开关，它具有无触点、无磨损、低功耗、寿命长、灵敏度高、工作频率高的特点，能在各种恶劣环境下可靠稳定地工作。

更进一步说，所述驱动部件还包括驱动轮编码器。当所述磁性元件11接近霍尔传感器9时，该霍尔传感器9会传输一个信号给微控制器。结合图5中的控制单元的硬件方块图，该微控制器MCU的感应信号输入端与霍尔传感器9的信号输出端相连，所述微控制器接收霍尔传感器9的信号，并经过处理后把信号传输给驱动轮马达编码器，再转换成动力信号分别传输给控制左、右驱动轮4、5的马达驱动器。这样，所述左驱动轮4和右驱动轮5均可被微控制器MCU单独地驱动而让智能机器人1转向。当然，本实用新型中的微控制器还可以包括不同的控制功能以及不同的传感器，例如物理障碍传感器、峭壁传感器等。

本实用新型中，作为控制单元的微控制器执行一算法，该算法包括使该机器人一旦得到霍尔传感器9传输过来的信号即转向的步骤或者后退一步并向任意一个方向转向的步骤，直到不再接收到该信号为止。进一步地，其中该算法还包括在不再检测到信号后做至少一既定量回转的步骤；还包括决定是否朝一般的顺时针或反时针方向回转的步骤；其中，该决定是否朝一般的顺时针或反时针方向回转的步骤，还包括随机选定方向的功能；以及在随机选定方向前朝同一方向回转两次的功能等。

下面结合图6、图7、图8A至图8C介绍一下本优选实施例的应用。

智能机器人1在图8A所示的一个区间内清扫，此时磁性元件11与霍尔传感器9之间的相对关系如图6所示，两者相对远离，使霍尔传感器9不会感应到磁性元件11的存在。当智能机器人1碰到障碍物如墙壁时，撞板2会受力向图8A中向右的方向移动，安装在撞板2上的磁性元件11也同时会向右移动而靠近霍尔传感器9，如图7所示，磁性元件11沿箭头B的方向移动，此时霍尔传感器9会感应到磁性元件11的存在而发出信号给微控制器12，微控制器12就会运行一段用来避让此障碍物的程序，比如控制左右驱动轮4、5让机器人1后退一步，并旋转一定的角度，如图8B所示。智能机器人1就继续进行它的清扫过程，如此反复，直到霍尔传感器9感应不到磁性元件11的存在，这样就成功地避让了障碍物，如图8C所示。

为有效提高避障能力，感知障碍物位于智能机器人的大致位置。进一步优选地，智能机器人的主体3上靠近撞板2处设有二个霍尔传感器9。图9所示，该霍尔传感器9分别位于撞板2的二侧，撞板2上相应地设有二个磁性元件11。当撞板2右侧碰到障碍物时，位于撞板2右侧的磁性元件11靠近相对应的霍尔传感器9，使得霍尔传感器9感应到对应位置处的磁性元件11的存在而发出信号给微控制器12，通过微控制器12控制驱动部件使得机器人1向后退，进而再向左转，以此成功避让障碍物。当撞板2中间区域碰到障碍物时，使得位于撞板2左侧和右侧的磁性元件11均靠近相应位置的霍尔传感器9，如此二个霍尔传感器9均感应到对应位置处的磁性元件11的存在而发出信号给微控制器12，通过微控制器12控制驱动部件使得机器人1则向后退，并随机旋转一个角度。当机器人撞板2左侧碰到障碍物时，工作原理与撞板2右侧碰到障碍物相类似，在此不再赘述。

本优选实施例仅举了一个最为简单实用的实施例，本实用新型尚有多种具体的实施方式。例如，设置在主体上的霍尔传感器9，还可以由磁控管或者金属接近开关来代替。相对应地，磁性元件11也可以由磁性元件或者金属元件来代替。

下面简单的以设置在主体3上的金属接近开关与撞板2上的金属材料为例，当撞板2碰到障碍物后移时，金属接近开关会感应到金属元件的存在而发出信号给微控制器，微控制器就会运行一段用来避让障碍物的程序，控制左右驱动轮让智能机器人后退一步，并旋转一定的角度，直到金属接近开关感应不到金属元件的存在，这样就成功地避让了障碍物。

由以上的说明可以看出，只要采用类似于霍尔传感器、磁控管这样的接近感应开关，配合设置在撞板上的接近感应材料，都属于实用新型的不穷举实施例，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

智能机器人除本实施例中所列举的自动吸尘器外，也可以是自动扫地机或是自动拖地机。根据不同的工作需要，设计者可以在智能机器人的内部装设有不同功能的元件或多种功能的组合，将诸如此类的单个功能或者多个功能的随意组合，添入到智能机器人装置内。

Claims

1.一种可移动的智能机器人，包括：主体(3)；

可相对主体移动的撞板(2)；

驱动部件，设置在主体(3)上用以驱动所述可移动的智能机器人移动；

控制单元，该控制单元的控制信号输出端连接所述驱动部件的受控端，用以控制所述驱动部件；

其特征在于：所述主体(3)上至少设有一个接近感应开关(9)，

所述撞板(2)上至少设有一个接近感应元件(11)；

所述接近感应开关(9)的信号输出端连接所述控制单元的感应信号输入端，用以当所述接近感应元件(11)靠近所述接近感应开关(9)并使得接近感应开关(9)感应到时，所述接近感应开关(9)传输感应信号给所述控制单元，从而控制所述驱动部件，驱使智能机器人改变运行方向。

2.根据权利要求1所述的可移动的智能机器人，其特征在于：所述的接近感应开关(9)为霍尔传感器，所述的接近感应元件(11)为磁性元件。

3.根据权利要求1所述的可移动的智能机器人，其特征在于：所述的接近感应开关(9)为磁控管，所述的接近感应元件(11)为磁性元件。

4.根据权利要求1所述的可移动的智能机器人，其特征在于：所述的接近感应开关(9)为金属接近开关，所述的接近感应元件(11)为金属元件。

5.根据权利要求1至4所述的任意一种可移动的智能机器人，其特征在于：所述驱动部件包括设置在智能机器人底座上的左驱动轮(4)、右驱动轮(5)和驱动轮马达驱动器，所述左驱动轮(4)和右驱动轮(5)分别单独地与所述控制单元的控制信号输出端连接。

6.根据权利要求5所述的可移动的智能机器人，其特征在于：所述控制单元为一微控制器(12)，所述微控制器(12)的控制信号输出端分别连接到控制所述左、右驱动轮(4、5)运转的驱动轮马达驱动器。

7.根据权利要求6所述的可移动的智能机器人，其特征在于：所述的驱动部件还包括左、右驱动轮编码器，所述微控制器(12)的感应信号输入端与接近感应开关(9)的信号输出端相连，所述微控制器(12)的控制信号输出端分别连接到左、右驱动轮马达编码器，所述左、右驱动轮马达编码器分别与控制左、右驱动轮(4、5)的左、右马达驱动器相连接。

8.根据权利要求1所述的可移动的智能机器人，其特征在于：所述撞板(2)上设有的接近感应元件(11)为二个，分别位于所述撞板的二侧；所述主体(3)上设有的接近感应开关(9)为二个，分别位于所述接近感应元件(11)的相对应位置处。