一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，其包括磁軌、磁傳感矩陣和控制主板；所述磁軌鋪設(shè)于機(jī)器人行走路線，磁軌的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)；所述磁傳感矩陣固定于機(jī)器人底部，磁傳感矩陣從所述磁軌感應(yīng)電磁信號(hào)，磁傳感矩陣的輸出端連接所述控制主板；所述控制主板包括微處理器，控制主板接收磁傳感矩陣輸送的電磁信號(hào)，并輸出控制信號(hào)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)；磁傳感矩陣包括N個(gè)電磁傳感器，N為大于5的奇數(shù)，N個(gè)所述電磁傳感器一字水平并排設(shè)置，位于中間的一個(gè)傳感器位于機(jī)器人中軸線上，其它的電磁傳感器對(duì)稱(chēng)分布于機(jī)器人中軸線兩側(cè)。本實(shí)用新型提高了機(jī)器人電磁導(dǎo)航的精度，使得即使在弧形軌跡上也不會(huì)產(chǎn)生左右搖擺，機(jī)器人運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，增加了其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，減少了出錯(cuò)幾率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人已經(jīng)漸漸進(jìn)入民用領(lǐng)域，其采用的循跡方式主要是尋磁或者尋黑線，目前應(yīng)用在機(jī)器人中的磁軌檢測(cè)裝置多為偶數(shù)個(gè)“工”字形電感，并且水平對(duì)稱(chēng)分布于軌道上放兩側(cè)，利用對(duì)稱(chēng)位置的電磁傳感器檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度的差值確定偏離軌道大小。由于對(duì)稱(chēng)位置傳感器實(shí)際工作性能不可能完全相同，故磁場(chǎng)強(qiáng)度差值與位置關(guān)系曲線將發(fā)生扭曲，磁場(chǎng)強(qiáng)度差值與位置關(guān)系曲線不再通過(guò)零點(diǎn)并且曲線非中心對(duì)稱(chēng)，需要分別測(cè)量左右兩側(cè)的邊界閾值和人為標(biāo)定中心位置，這樣會(huì)引入隨機(jī)誤差，且增加了參數(shù)的個(gè)數(shù)，使應(yīng)用過(guò)程復(fù)雜。而且由于磁場(chǎng)強(qiáng)度差值與位置關(guān)系曲線發(fā)生扭曲，造成機(jī)器人分別處于左右對(duì)稱(chēng)位置時(shí)的磁場(chǎng)差值絕對(duì)值不相等。因此，采用偶數(shù)對(duì)稱(chēng)電磁傳感器的磁軌檢測(cè)裝置的精確程度不高，且參數(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜。
[0003]進(jìn)一步地有在機(jī)器人底部并排裝有三個(gè)傳感器的，當(dāng)檢測(cè)到機(jī)器人向左方偏離后，增大左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪PWM;當(dāng)檢測(cè)到機(jī)器人向右方偏離后，增大右側(cè)PWM。但是當(dāng)機(jī)器人的運(yùn)行軌跡為弧形或者其他非直線型的軌跡時(shí)，由于機(jī)器人傳感器數(shù)量較少，算法較簡(jiǎn)單，在行進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)左右擺動(dòng)，經(jīng)常出界，且難以勝任不同曲率的圓弧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使機(jī)器人運(yùn)行更加平穩(wěn)，在弧形軌跡上不會(huì)產(chǎn)生左右搖擺的基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，包括磁軌、磁傳感矩陣和控制主板;所述磁軌鋪設(shè)于機(jī)器人行走路線，磁軌的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng);所述磁傳感矩陣固定于機(jī)器人底部，磁傳感矩陣從所述磁軌感應(yīng)電磁信號(hào)，磁傳感矩陣的輸出端連接所述控制主板;所述控制主板包括微處理器，控制主板接收磁傳感矩陣輸送的電磁信號(hào)，并輸出控制信號(hào)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng);磁傳感矩陣包括N個(gè)電磁傳感器，N為大于5的奇數(shù)，N個(gè)所述電磁傳感器一字水平并排設(shè)置，位于中間的一個(gè)傳感器位于機(jī)器人中軸線上，其它的電磁傳感器對(duì)稱(chēng)分布于機(jī)器人中軸線兩側(cè)。
[0007]所述N的取值為15。
[0008]所述磁傳感矩陣固定于機(jī)器人的前端底部。
[0009]所述控制主板上還設(shè)有信號(hào)放大及濾波電路，磁傳感矩陣的輸出端通過(guò)信號(hào)放大及濾波電路連接微處理器。
[0010]所述控制主板上還設(shè)有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器連接微處理器。
[0011]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，利用中間電磁傳感器的對(duì)稱(chēng)特性得到機(jī)器人偏離磁軌大小，利用左右水平放置的對(duì)應(yīng)的各個(gè)電磁傳感器的差值與機(jī)器人偏離軌道臨界值的關(guān)系得到偏離軌道方向，避免了由于電磁傳感器性能不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生的影響，并針對(duì)性的設(shè)置大于5的奇數(shù)個(gè)的一字并排設(shè)置的電磁傳感器數(shù)量形成磁傳感矩陣大大提高了機(jī)器人電磁導(dǎo)航的精度，使得即使在弧形軌跡上也不會(huì)產(chǎn)生左右搖擺，即使出界后機(jī)器人仍能進(jìn)行一段時(shí)間的自我恢復(fù)，能夠?qū)χ本€與圓弧進(jìn)行自適應(yīng)。機(jī)器人運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，增加了其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，減少了出錯(cuò)幾率。
【附圖說(shuō)明】
[0012]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；
[0013]圖1本實(shí)用新型一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2本實(shí)用新型一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置的前視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1至2之一所示，本實(shí)用新型其包括磁軌1、磁傳感矩陣2和控制主板;所述磁軌I鋪設(shè)于機(jī)器人3行走路線，磁軌I的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng);所述磁傳感矩陣2固定于機(jī)器人3底部，磁傳感矩陣2從所述磁軌I感應(yīng)電磁信號(hào)，磁傳感矩陣2的輸出端連接所述控制主板;所述控制主板包括微處理器，控制主板接收磁傳感矩陣2輸送的電磁信號(hào)，并輸出控制信號(hào)控制機(jī)器人3運(yùn)動(dòng);磁傳感矩陣2包括N個(gè)電磁傳感器，N為大于5的奇數(shù)，N個(gè)所述電磁傳感器一字水平并排設(shè)置，位于中間的一個(gè)傳感器位于機(jī)器人3中軸線上，其它的電磁傳感器對(duì)稱(chēng)分布于機(jī)器人中軸線兩側(cè)。
[0016]所述N的取值為15。
[0017]所述磁傳感矩陣2固定于機(jī)器人3的前端底部。
[0018]所述控制主板上還設(shè)有信號(hào)放大及濾波電路，磁傳感矩陣2的輸出端通過(guò)信號(hào)放大及濾波電路連接微處理器。信號(hào)放大及濾波電路用于放大電磁傳感器檢測(cè)到的電磁信號(hào)，并濾除信號(hào)中的高頻噪聲。
[0019]所述控制主板上還設(shè)有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器連接微處理器。所述存儲(chǔ)器用于緩存機(jī)器人3運(yùn)行過(guò)程中電磁傳感器傳輸?shù)臄?shù)值。
[0020]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0021]電磁傳感器從磁軌檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度隨著機(jī)器人偏離磁軌中心的程度不同而變化，當(dāng)電磁傳感器位于磁軌中心時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度最大；當(dāng)電磁傳感器偏離磁軌中心時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度逐漸變小，偏離越遠(yuǎn)，信號(hào)越弱，而且變化趨勢(shì)左右嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)。由此可以對(duì)機(jī)器人的偏離程度進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)而采用線性調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)器人所沿著的磁軌為直線時(shí)，一般只用到內(nèi)部的幾組傳感器，當(dāng)磁軌位于傳感矩陣中間位置時(shí)，不對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)稍有偏離后，控制主板根據(jù)中間幾個(gè)傳感器中左右對(duì)應(yīng)的傳感器傳輸數(shù)值的獲取機(jī)器人行進(jìn)的偏離程度，并根據(jù)偏離程度調(diào)節(jié)兩側(cè)輪子的占空比差值，將機(jī)器人調(diào)節(jié)到正中間位置。當(dāng)面對(duì)弧形軌跡，機(jī)器人則還會(huì)使用到磁傳感矩陣相對(duì)中間軸比較偏遠(yuǎn)的旁邊的電磁傳感器，實(shí)時(shí)獲取較為精密、精確的偏移值，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)?；谳^為密集設(shè)置的磁傳感矩陣，控制實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的速度是漸變的，則不會(huì)感到機(jī)器人的左右搖擺現(xiàn)象，另外也可以直線圓弧軌跡同時(shí)適應(yīng)。此外，當(dāng)機(jī)器人出界后，控制主板內(nèi)根據(jù)出界前存儲(chǔ)器中緩存的電磁傳感器的值對(duì)機(jī)器人進(jìn)行一段時(shí)間的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，由此，大大減少了機(jī)器人在行進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的故障，增加了可靠性。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果是:利用中間電磁傳感器的對(duì)稱(chēng)特性得到機(jī)器人偏離磁軌大小，利用左右水平放置的對(duì)應(yīng)的各個(gè)電磁傳感器的差值與機(jī)器人偏離軌道臨界值的關(guān)系得到偏離軌道方向，避免了由于電磁傳感器性能不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生的影響，并針對(duì)性的設(shè)置大于5的奇數(shù)個(gè)的一字并排設(shè)置的電磁傳感器數(shù)量形成磁傳感矩陣大大提高了機(jī)器人電磁導(dǎo)航的精度，使得即使在弧形軌跡上也不會(huì)產(chǎn)生左右搖擺，機(jī)器人運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠，增加了其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，減少了出錯(cuò)幾率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，其特征在于:其包括磁軌、磁傳感矩陣和控制主板;所述磁軌鋪設(shè)于機(jī)器人行走路線，磁軌的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng);所述磁傳感矩陣固定于機(jī)器人底部，磁傳感矩陣從所述磁軌感應(yīng)電磁信號(hào)，磁傳感矩陣的輸出端連接所述控制主板；所述控制主板包括微處理器，控制主板接收磁傳感矩陣輸送的電磁信號(hào)，并輸出控制信號(hào)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng);磁傳感矩陣包括N個(gè)電磁傳感器，N為大于5的奇數(shù)，N個(gè)所述電磁傳感器一字水平并排設(shè)置，位于中間的一個(gè)傳感器位于機(jī)器人中軸線上，其它的電磁傳感器對(duì)稱(chēng)分布于機(jī)器人中軸線兩側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述N的取值為15。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述磁傳感矩陣固定于機(jī)器人的前端底部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述控制主板上還設(shè)有信號(hào)放大及濾波電路，磁傳感矩陣的輸出端通過(guò)信號(hào)放大及濾波電路連接微處理器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于磁傳感矩陣的機(jī)器人導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述控制主板上還設(shè)有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器連接微處理器。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK205450774SQ201620105558
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日
【發(fā)明人】崔繼民
【申請(qǐng)人】福州凱和電子有限公司