帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人的制作方法
【專利摘要】一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，包括自移動機器人本體，本體上設(shè)有行走狀態(tài)判斷裝置，該裝置包括驅(qū)動輪組件和微控制單元，驅(qū)動輪組件包含驅(qū)動電機和驅(qū)動輪，該裝置還包括設(shè)置在本體上的隨動輪組件（100），驅(qū)動輪組件和隨動輪組件分別采集自移動機器人驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號，并將采集到的驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號回傳給微控制單元；微控制單元根據(jù)所述驅(qū)動輪運動信號和隨動輪運動信號，判斷自移動機器人的行走狀態(tài)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自移動機器人體積小巧、制造成本低廉；判斷準確靈敏，提高了自移動機器人的工作效率。
【專利說明】帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，屬于小家電制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的自移動裝置，例如:擦玻璃機器人?？梢酝ㄟ^在驅(qū)動輪上設(shè)置編碼器來檢測其位移的大小，具體來說是將碼盤和驅(qū)動輪的驅(qū)動電機相連，當電機旋轉(zhuǎn)時，碼盤對應(yīng)旋轉(zhuǎn)，與碼盤對接的光耦對應(yīng)產(chǎn)生脈沖信號，微控制單元(MCU)根據(jù)該脈沖信號計算出自移動裝置的行進距離。然而擦玻璃機器人在遇到玻璃表面有水潰等較光滑平面時，驅(qū)動輪容易原地旋轉(zhuǎn)打滑，此時，驅(qū)動輪的驅(qū)動電機仍然在轉(zhuǎn)動，光耦繼續(xù)產(chǎn)生感應(yīng)信號，導(dǎo)致擦玻璃機器人的錯誤判斷，使其仍處于行進狀態(tài)，既不能保證擦玻璃機器人的運動安全，又不利于節(jié)約能源。
[0003]其次，參閱專利文獻CN102680724A，采用隨動輪設(shè)置編碼器來測速或測量自移動裝置的行進距離，也是一種現(xiàn)有的技術(shù)手段。
[0004]另外，傳統(tǒng)的自移動機器人通常還可以在機器人行進方向的前端設(shè)置撞板來碰撞感測障礙物，即:當機器人在行進過程中碰撞障礙物時，前端撞板產(chǎn)生感應(yīng)信號，機器人判斷感測障礙物。但該碰撞感測障礙物的撞板本身會造成機器人的體積增大，且該撞板設(shè)置也會產(chǎn)生較大的成本。
[0005]因此，亟待開發(fā)一種適用于自移動裝置的、能夠準確、靈敏感知自移動機器人運動狀態(tài)且成本低廉的感測結(jié)構(gòu)。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，該自移動機器人中設(shè)置了驅(qū)動輪組件和隨動輪組件，兩者相互配合，將感測信號傳遞給微控制單元，從而判斷自移動機器人的行走狀態(tài)；結(jié)構(gòu)簡單緊湊，保持自移動機器人體積小巧、制造成本低廉；首先通過隨動輪組件的運動信號來判定自移動機器人處于正常運動狀態(tài)或停止狀態(tài)，再進一步通過驅(qū)動輪組件的運動信號(包括脈沖信號或電流信號)來判定自移動機器人處于碰撞狀態(tài)或打滑狀態(tài)，判斷準確靈敏，提高了自移動機器人的工作效率。
[0007]本實用新型的所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，包括自移動機器人本體，本體上設(shè)有行走狀態(tài)判斷裝置，該裝置包括驅(qū)動輪組件和微控制單元，驅(qū)動輪組件包含驅(qū)動電機和驅(qū)動輪，所述行走狀態(tài)判斷裝置還包括設(shè)置在本體上的隨動輪組件，所述驅(qū)動輪組件和隨動輪組件分別采集自移動機器人驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號，并將采集到的驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號回傳給微控制單元；微控制單元通過所述驅(qū)動輪運動信號和隨動輪運動信號，判斷自移動機器人的行走狀態(tài)，根據(jù)判斷結(jié)果報警或進一步控制其運動方式。[0009]所述隨動輪組件包括第一支架和分別固定在第一支架上的光耦對管、高精度碼盤、齒輪組和隨動輪，齒輪組中的初級齒輪與隨動輪同軸設(shè)置，末級齒輪與高精度碼盤一體設(shè)置，隨動輪轉(zhuǎn)動時，齒輪組帶動高精度碼盤轉(zhuǎn)動，所述高精度碼盤設(shè)置在光耦對管之間，所述光耦對管對應(yīng)產(chǎn)生的隨動輪運動信號為脈沖信號。
[0010]根據(jù)需要，所述齒輪組中的齒輪為一級齒輪或者多級齒輪。
[0011]為了使隨動輪抵緊在自移動機器人的行走表面上，所述隨動輪組件還包含彈簧塊，該彈簧塊固定在隨動輪組件的第一支架上，第一支架固定在機體上，所述彈簧塊將隨動輪抵緊在自移動機器人的行走表面上。
[0012]所述的驅(qū)動輪組件包括第二支架和分別固定在第二支架上的光耦對管、高精度碼盤、齒輪組和驅(qū)動輪，齒輪組中的初級齒輪與驅(qū)動輪同軸設(shè)置，末級齒輪與高精度碼盤一體設(shè)置，驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動時，齒輪組帶動高精度碼盤轉(zhuǎn)動，所述高精度碼盤設(shè)置在光耦對管之間，所述光耦對管對應(yīng)產(chǎn)生的驅(qū)動輪運動信號為脈沖信號。
[0013]另外，所述的驅(qū)動輪組件還包含電流檢測單元，所述電流檢測單元分別與微控制單元和驅(qū)動電機連接，所述驅(qū)動輪運動信號為所述驅(qū)動電機的電流信號。
[0014]根據(jù)需要，所述的自移動機器人包括擦玻璃機器人、掃地機器人、空氣處理機器人、安全防護機器人、導(dǎo)購機器人或娛樂學(xué)習(xí)機器人。
[0015]綜上所述，本實用新型提供一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，該自移動機器人中設(shè)置了驅(qū)動輪組件和隨動輪組件，兩者相互配合，將感測信號傳遞給微控制單元，從而判斷自移動機器人的行走狀態(tài)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，保持自移動機器人體積小巧、制造成本低廉；首先通過隨動輪組件的運動信號來判定自移動機器與行走表面之間是否存在相對位移，即自移動機器人處于正常運動狀態(tài)或停止狀態(tài)，再進一步通過驅(qū)動輪組件的運動信號或兩端反饋的電流信號的大小來判定自移動機器人處于碰到邊框狀態(tài)或打滑狀態(tài)，進而控制自移動機器人報警、轉(zhuǎn)向或后退，判斷準確靈敏，提高了自移動機器人的工作效率。
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細地說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型自移動機器人隨動輪組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1的俯視圖；
[0019]圖3為本實用新型實施例一擦玻璃機器人行走狀態(tài)判斷方法流程圖；
[0020]圖4為本實用新型實施例二掃地機器人行走狀態(tài)判斷方法流程圖。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型提供一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，包括自移動機器人本體，本體上設(shè)有行走狀態(tài)判斷裝置，該裝置包括驅(qū)動輪組件和微控制單元，驅(qū)動輪組件包含驅(qū)動電機和驅(qū)動輪，所述行走狀態(tài)判斷裝置還包括設(shè)置在本體上的隨動輪組件100，所述驅(qū)動輪組件和隨動輪組件分別采集自移動機器人驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號，并將采集到的驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號回傳給微控制單元；微控制單元通過所述驅(qū)動輪運動信號和隨動輪運動信號，判斷自移動機器人的行走狀態(tài)，根據(jù)判斷結(jié)果報警或進一步控制其運動方式。
[0022]圖1為本實用新型自移動機器人隨動輪組件結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的俯視圖。如圖1并結(jié)合圖2所示，所述隨動輪組件100包括第一支架110和固定在該第一支架110上的光耦對管120、高精度碼盤130、齒輪組140和隨動輪160。齒輪組140包含齒輪軸和多個齒輪，齒輪組140中的初級齒輪150與隨動輪160同軸設(shè)置，末級齒輪與高精度碼盤130 —體設(shè)置，隨動輪160轉(zhuǎn)動時，齒輪組140帶動高精度碼盤130轉(zhuǎn)動。根據(jù)變速需要，齒輪組140可以為一級齒輪或者多級齒輪。如果該齒輪組為多級齒輪，則該多級齒輪的最后一級齒輪也就是末級齒輪與高精度碼盤130 —體設(shè)置。當自移動機器人正常行走時，隨動輪160轉(zhuǎn)動，通過齒輪組140構(gòu)成的變速機構(gòu)帶動高精度碼盤130轉(zhuǎn)動，由齒輪組140構(gòu)成的變速機構(gòu)的作用是提高高精度碼盤130的轉(zhuǎn)速。高精度碼盤130設(shè)置在光耦對管120之間，所述光耦對管120產(chǎn)生的隨動輪運動信號為脈沖信號。當然，還可以通過其他的結(jié)構(gòu)形式完成變速，比如:齒輪組140和隨動輪之間還可以通過傳動帶相互連接，隨動輪通過傳送帶來帶動齒輪組轉(zhuǎn)動，進一步加大高精度碼盤的轉(zhuǎn)速。為了使隨動輪160抵緊在自移動機器人的行走表面上，所述隨動輪組件100還包含彈簧塊，該彈簧塊固定在隨動輪組件100的第一支架110上，第一支架固定在自移動機器人的機體上，所述彈簧塊將隨動輪抵緊在自移動機器人的行走表面。同樣地，驅(qū)動輪組件與隨動輪組件的結(jié)構(gòu)類似，具體來說，所述的驅(qū)動輪組件包括第二支架和分別固定在第二支架上的光耦對管、高精度碼盤、齒輪組和驅(qū)動輪，齒輪組中的初級齒輪與驅(qū)動輪同軸設(shè)置，末級齒輪與高精度碼盤一體設(shè)置，驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動時，齒輪組帶動高精度碼盤轉(zhuǎn)動。所述高精度碼盤設(shè)置在光耦對管之間，所述光耦對管對應(yīng)產(chǎn)生的驅(qū)動輪運動信號為脈沖信號。當然，驅(qū)動輪也可以通過傳動帶來帶動齒輪組轉(zhuǎn)動，進一步加大高精度碼盤的轉(zhuǎn)速。因此，驅(qū)動輪組件與隨動輪組件唯一的不同之處在于組件中的輪子分別為驅(qū)動輪或隨動輪，其他結(jié)構(gòu)均相同。
[0023]上述驅(qū)動輪組件通過檢測脈沖信號來判斷驅(qū)動輪的運動狀態(tài)，該驅(qū)動輪組件還可以通過檢測驅(qū)動電機的電流信號來判斷驅(qū)動輪的運動狀態(tài)。具體的，所述的驅(qū)動輪組件還包含電流檢測單元，所述電流檢測單元分別與微控制單元和驅(qū)動電機連接，所述驅(qū)動輪運動信號為所述驅(qū)動電機的電流信號。
[0024]需要強調(diào)的是，隨動輪運動信號或驅(qū)動輪運動信號也可以通過其它方式來實現(xiàn)或檢測，本實用新型不以此為限。簡單的，如在隨動輪或驅(qū)動輪的輪面上間隔設(shè)置返光涂層，光檢測單元即可對應(yīng)檢測產(chǎn)生隨動輪運動信號或驅(qū)動輪運動信號。
[0025]自移動機器人的種類很多，可以包括擦玻璃機器人、掃地機器人、空氣處理機器人、安全防護機器人、導(dǎo)購機器人或娛樂學(xué)習(xí)機器人等等。但無論是哪種自移動機器人，都可以通過上述的行走狀態(tài)判斷裝置對其行走狀態(tài)進行準確地判斷。
[0026]實施例一
[0027]圖3為本實用新型實施例一擦玻璃機器人行走狀態(tài)判斷方法流程圖。如圖3所示，以下以擦玻璃機器人為例，對其行走狀態(tài)的具體判斷過程進行詳細地描述。
[0028]在擦玻璃機器人的本體上設(shè)有行走狀態(tài)判斷裝置，該行走狀態(tài)判斷裝置包括了隨動輪組件100，由于該隨動輪組件在彈簧塊的作用下，始終被壓緊在玻璃面上，保證擦玻璃機器人運動時隨動輪始終跟隨著轉(zhuǎn)動，這樣擦玻璃機器人實際前進了多少距離，隨動輪就跟隨轉(zhuǎn)動多少距離。高精度碼盤130設(shè)置在光耦對管120之間，轉(zhuǎn)動的時候會帶動齒輪組140中的齒輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一級或多級放大之后帶動高精度碼盤130，碼盤轉(zhuǎn)動經(jīng)過光耦對管轉(zhuǎn)換成脈沖信號返回微控制單元(MCU)，該穩(wěn)定的脈沖信號為隨動輪的運動信號。擦玻璃機器人在行進的過程中，如果微控制單元能夠接收到來自隨動輪組件100穩(wěn)定的脈沖信號，證明擦玻璃機器人在做正常的行走運動，如果該穩(wěn)定的脈沖信號突然中斷，則證明隨動輪此時不再運動。隨動輪不運動時，擦玻璃機器人有可能處于兩種狀態(tài)，一種狀態(tài)是該擦玻璃機器人碰到玻璃邊框無法前進；另一種狀態(tài)則有可能是因為玻璃表面的水潰造成的打滑。如何對上述兩種情況進行區(qū)別和判定，則需要行走狀態(tài)判斷裝置中的驅(qū)動輪組件來配合完成。如上文所述，驅(qū)動輪組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與隨動輪組件100類似，同樣可以產(chǎn)生脈動信號。很顯然，如果微控制單元能夠接收到來自驅(qū)動輪組件穩(wěn)定的脈沖信號，即驅(qū)動輪有運動信號，貝1J表不擦玻璃機器人處于打滑狀態(tài)；反之，則表不擦玻璃機器人處于與障礙物碰撞的狀態(tài)，比如:因與玻璃邊框發(fā)生碰撞而無法繼續(xù)運動，或者碰到了玻璃表面上的其他障礙物。
[0029]隨后，微控制單元會根據(jù)上述過程中判斷出來的擦玻璃機器人的運動狀態(tài)，發(fā)出相應(yīng)指令。比如:報警告知使用者，或者控制擦玻璃機器人使其執(zhí)行轉(zhuǎn)向、后退等動作避開障礙。
[0030]實施例二
[0031]圖4為本實用新型實施例二掃地機器人行走狀態(tài)判斷方法流程圖。如圖4所示，以下以掃地機器人為例，對其行走狀態(tài)具體判斷過程進行詳細地描述。
[0032]在掃地機器人的本體上設(shè)置的行走狀態(tài)判斷裝置，包括了隨動輪組件100，該隨動輪組件通過彈簧塊始終被抵壓在地面上，保證當掃地機器人運動時隨動輪始終跟著轉(zhuǎn)動，使掃地機器人實際前進的距離與隨動輪160轉(zhuǎn)動的距離相應(yīng)。同樣地，隨動輪160轉(zhuǎn)動的時候會帶動齒輪組140中的齒輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一級或多級放大之后帶動高精度碼盤130，碼盤轉(zhuǎn)動經(jīng)過光耦對管120轉(zhuǎn)換成脈沖信號返回微控制單元(MCU)，形成穩(wěn)定的隨動輪脈沖信號。如果在掃地機器人的作業(yè)過程中，該穩(wěn)定的脈沖信號突然中斷，則證明隨動輪160此時不再運動。隨動輪不運動時，掃地機器人有可能處于兩種狀態(tài)，一種狀態(tài)是該掃地機器人碰到室內(nèi)的障礙物，比如:家具或墻壁而無法前進；另一種狀態(tài)則有可能是因為地面微小的浮塵或水潰造成的打滑。如何對上述兩種情況進行區(qū)別和判定，則需要行走狀態(tài)判斷裝置中的驅(qū)動輪組件來配合完成。在掃地機器人正常行走狀態(tài)下，設(shè)置在驅(qū)動輪組件中的電流檢測單元檢測驅(qū)動輪的驅(qū)動電流為當掃地機器人的微控制單元(MCU)沒有中斷給驅(qū)動輪的供電，而且此時驅(qū)動輪兩端反饋電流比平時小，那么就可以判斷是遇到了打滑；如果MCU沒有中斷給驅(qū)動輪供電，而且此時驅(qū)動輪兩端反饋電流比平時大，那么就可以判斷是遇到了障礙物。也就是說，電流檢測單元檢測驅(qū)動輪的驅(qū)動電機的驅(qū)動電流I1，若I1 < 10,即:驅(qū)動輪與地面的摩擦力較小，導(dǎo)致電流減小，則判斷自移動機器人處于打滑狀態(tài)；若I1> Itl,即:驅(qū)動輪堵轉(zhuǎn)，由于其與地面的摩擦力較大，導(dǎo)致電流增大，則證明自移動機器人處于與障礙物碰撞的狀態(tài)。
[0033]隨后，微控制單元會根據(jù)上述過程中判斷出來的掃地機器人的運動狀態(tài)，發(fā)出相應(yīng)指令。比如:報警告知使用者，或者控制掃地機器人使其執(zhí)行轉(zhuǎn)向、后退等動作避開障礙。
[0034]綜上所述，本實用新型提供一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，該自移動機器人中設(shè)置了驅(qū)動輪組件和隨動輪組件，兩者相互配合，將感測信號傳遞給微控制單元，從而判斷自移動機器人的行走狀態(tài)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，保持自移動機器人體積小巧、制造成本低廉；首先通過隨動輪組件的運動信號來判定自移動機器與行走表面之間是否存在相對位移，即自移動機器人處于正常運動狀態(tài)或停止狀態(tài)，再進一步通過驅(qū)動輪組件的運動信號或兩端反饋的電流信號的大小來判定自移動機器人處于碰到邊框狀態(tài)或打滑狀態(tài)，進而控制自移動機器人報警、轉(zhuǎn)向或后退，判斷準確靈敏，提高了自移動機器人的工作效率。
【權(quán)利要求】
1.一種帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，包括自移動機器人本體，本體上設(shè)有行走狀態(tài)判斷裝置，該行走狀態(tài)判斷裝置包括驅(qū)動輪組件和微控制單元，驅(qū)動輪組件包括驅(qū)動電機和驅(qū)動輪，其特征在于，所述行走狀態(tài)判斷裝置還包括設(shè)置在本體上的隨動輪組件(100)，所述驅(qū)動輪組件和隨動輪組件分別采集自移動機器人驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號，并將采集到的驅(qū)動輪和隨動輪的運動信號回傳給微控制單元；微控制單元通過所述驅(qū)動輪運動信號和隨動輪運動信號，判斷自移動機器人的行走狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，其特征在于，所述隨動輪組件(100)包括第一支架(110)和分別固定在第一支架上的光耦對管(120)、高精度碼盤(130)、齒輪組(140)、和隨動輪(160)，齒輪組中的初級齒輪(150)與隨動輪(160)同軸設(shè)置，末級齒輪與高精度碼盤(130) —體設(shè)置，隨動輪轉(zhuǎn)動時，齒輪組帶動高精度碼盤轉(zhuǎn)動，所述高精度碼盤設(shè)置在光耦對管之間，所述光耦對管對應(yīng)產(chǎn)生的隨動輪運動信號為脈沖信號。
3.如權(quán)利要求2所述的帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，其特征在于，所述齒輪組(140)為一級齒輪或者多級齒輪。
4.如權(quán)利要求2所述的帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，其特征在于，所述隨動輪組件(100)還包含彈簧塊，所述彈簧塊固定在隨動輪組件的第一支架(I 10)上，第一支架固定在自移動機器人本體上，所述彈簧塊將隨動輪抵緊在自移動機器人的行走表面上。
5.如權(quán)利要求1所述的帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，其特征在于，所述的驅(qū)動輪組件包括第二支架和分別固定在第二支架上的光耦對管、高精度碼盤、齒輪組和驅(qū)動輪，齒輪組中的初級齒輪與驅(qū)動輪同軸設(shè)置，末級齒輪與高精度碼盤一體設(shè)置，所述驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動時，齒輪組帶動高精度碼盤轉(zhuǎn)動，所述高精度碼盤設(shè)置在光耦對管之間，所述光耦對管對應(yīng)產(chǎn)生的驅(qū)動輪運動信號為脈沖信號；所述第二支架固定在自移動機器人本體上。
6.如權(quán)利要求1所述的帶行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，其特征在于，所述的驅(qū)動輪組件還包含電流檢測單元，所述電流檢測單元分別與微控制單元和驅(qū)動電機連接，所述驅(qū)動輪運動信號為所述驅(qū)動電機的電流信號。
7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的帶有行走狀態(tài)判斷裝置的自移動機器人，其特征在于，所述的自移動機器人包括擦玻璃機器人、掃地機器人、空氣處理機器人、安全防護機器人、導(dǎo)購機器人或娛樂學(xué)習(xí)機器人。
【文檔編號】G05D1/02GK203401485SQ201320447600
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月25日
【發(fā)明者】湯進舉 申請人:科沃斯機器人科技(蘇州)有限公司