[發明專利]一種移動機器人多方位避障系統

有效

• 申請號: 201410801191.1
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104731092A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 王振華;李震;周洪剛;王超全;金祖偉;李庭亮
• 申請（專利權）人: 南京阿凡達機器人科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明屬于移動機器人路徑規劃和導航、避障技術領域，特別是一種移動機器人多方位避障系統。

背景技術

為了使機器人可靠行駛，在行進路線上自動避開障礙物，就需要一個系統來獲取外部環境的信息,?感知障礙物的存在,?測量障礙物的距離，機器人才能正確規劃路線和自動避障。傳感器是自主移動機器人系統必不可少的重要組成部分之一。在完全結構化的已知環境中，傳感器系統用于引導機器人的運動，監控預期任務的執行，處理可能的意外情況；而在未知或動態變化的環境中，因為不能預先獲知環境的信息，機器人完全依靠傳感器系統實時感知環境，進行導航與定位。

目前，用于機器人避障和測距的傳感器有紅外、超聲波、激光及視覺傳感器。激光傳感器和視覺傳感器價格昂貴，且對控制器的要求較高，而超聲波傳感器以其價格低廉、硬件容易實現等優點，被廣泛用作測距傳感器，實現定位及環境建模。中國知識產權局公開號為CN20144420U的發明專利公布了一種超聲波避障裝置：基于超聲波的障礙物檢裝置是目前普遍采用的避障裝置。但超聲波傳感器有其固有的缺陷：其一，測量范圍小，對天氣變化敏感，不能直接測距，算法復雜，處理速度慢。其二，超聲波傳感器存在測量盲區，其測量范圍一般為30cm---800cm。

超聲波傳感器因反應慢、測量有盲區，所以機器人在未知或動態變化的環境中，對于突然出現的障礙物（比如突然出現的運動物體）來不及避讓而導致無法正常運行，機器人甚至會因為突然出現的運動障礙物的碰撞而損壞。

發明內容

本發明要解決的問題是針對超聲波傳感器反應慢、測量有盲區，不能實時檢測到突然出現的運動障礙物等缺陷，提供一種移動機器人多傳感器測距系統，本系統所用的超聲波傳感器測距范圍：30～600?cm，紅外測距傳感器測距范圍：10～80?cm。通過合理安裝傳感器，并使紅外測距傳感器的盲區恰好在機器人的內部，而其量程覆蓋超聲波傳感器的盲區；同時安裝熱釋電傳感器，以提高機器人探測障礙物的可靠性。該系統可測量0?～?550?cm?距離內存在的障礙物,?測量誤差小于1%?。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種移動機器人多方位避障系統，包括超聲波傳感器、模擬信號調理電路和中央控制單元，還包括紅外傳感器；所述超聲波傳感器經過模擬信號調理電路連接至中央控制單元；所述紅外傳感器返回的模擬信號經過另一路模擬信號調理電路放大、濾波、峰值提取、整形后傳輸至中央控制單元。

作為進一步改進，所述的移動機器人多方位避障系統還包括熱釋電傳感器，釋電傳感器連接至中央控制單元。

作為另一種改進，在所述兩路模擬信號調理電路和中央控制單元之間均設置模數轉換電路。

作為更進一步改進，所述移動機器人多方位避障系統用于人形機器人；所述超聲波傳感器至少有2個，安裝在機器人前胸和后背靠上的部位；紅外傳感器有多個，至少在機器人每個小腿的外側面需要各安裝一個，機器人前胸后背、左膀右臂也需要各安裝1個；熱釋電傳感器也至少需要2個，機器人左右肩膀各安裝一個。

本發明的移動機器人多方位避障系統采用超聲波、熱釋電和紅外3種傳感器，可以實時快速的探測到外界環境中障礙物的信息，而且探測沒有盲區，多種傳感器測量的參數互補使用，能實時可靠的為機器人控制中心提供最真實的外部環境參數，從而實現路徑規劃和導航，以便機器人控制中心實時的優化行進線路和及時快速的避障。

附圖說明

圖1是本發明移動機器人多方位避障系統原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明提出的一種移動機器人多方位避障系統進行詳細說明。

如圖1所示，本發明的、一種移動機器人多方位避障系統，包括超聲波傳感器1、紅外傳感器2、熱釋電傳感器3、模擬信號調理電路和中央控制單元。模擬信號調理電路用于把上述信號進行放大、濾波、峰值提取、整形。

所述超聲波傳感器1經過模擬信號調理電路連接至中央控制單元。超聲波傳感器1包括發射器11和接收器12，用于發射超聲波并檢測返回信號，如果有返回信號，將其轉化成模擬信號。