本發(fā)明涉及一種導(dǎo)航機器人，尤其涉及一種采用傳感器獲取障礙物信息以進(jìn)行自主導(dǎo)航避障的智能導(dǎo)航機器人及其導(dǎo)航方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人正逐步替代人類進(jìn)行繁重的體力勞動，但基于目前技術(shù)的瓶頸，很多所謂的智能設(shè)備卻依然必須依賴人類的控制來實現(xiàn)其功能。

在自主導(dǎo)航領(lǐng)域，目前常見的為掃地機器人，類似能夠在一個陌生環(huán)境中進(jìn)行自主導(dǎo)航避障功能與清掃功能為一體的機器人，正逐步的被市場所認(rèn)可和廣泛的推崇，因為此類機器人真正實現(xiàn)了人類不在場，其也能自主完成預(yù)定工作的功效，從而極大的減輕了我們生活上的負(fù)擔(dān)，為我們的生活帶來了便利。

然而目前就掃地機器人來說，的確是一個自主導(dǎo)航避障領(lǐng)域的經(jīng)典應(yīng)用，但此類技術(shù)及經(jīng)驗若直接應(yīng)用于較大的設(shè)備領(lǐng)域時可能并不如人意，這是因為掃地機器人由于其體型較小，自重較輕，速度較慢等因素，并不會再在自主導(dǎo)航避障過程中對人或物體造成威脅，甚至直接撞上使用者，也無足痛癢，但此類技術(shù)若是應(yīng)用于較大型的設(shè)備上時，由于自重，體型，速度等因素的變化，就不得不考慮更多的安全風(fēng)險的防范方案，從而在自主導(dǎo)航避障過程中良好的控制安全風(fēng)險，消除安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種智能導(dǎo)航機器人及其導(dǎo)航方法，其能夠在保證一定行駛速度的條件下，在探測到目標(biāo)進(jìn)入危險范圍時，有效的采取制動措施防止碰撞，或即使發(fā)生碰撞亦可降低車身自重及行駛速度所帶來的慣性碰撞力。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種智能導(dǎo)航機器人，包括：驅(qū)動輪，驅(qū)動電機，車身，控制裝置，工控裝置，傳感模塊，防撞裝置，其中所述傳感模塊分別與所述工控裝置及所述控制裝置連接，所述控制裝置與所述驅(qū)動電機連接，所述防撞裝置固定在所述車身前端，并與所述控制裝置連接，其中所述防撞裝置包括：防撞擋板，固定架，緩沖機構(gòu)，制動開關(guān)，其中所述固定架設(shè)置在所述車身前端，其與所述防撞擋板之間通過所述緩沖機構(gòu)連接，所述制動開關(guān)包括：撞片設(shè)置在所述防撞擋板背面，扳機控件設(shè)置在所述固定架前方與所述撞片對應(yīng)，且當(dāng)所述緩沖機構(gòu)被擠壓至靠近極限位置時，所述撞片將壓下所述扳機控件激活所述制動開關(guān)，其中所述傳感模塊包括：激光雷達(dá)傳感器設(shè)置在所述車身前端與所述工控裝置連接，人體接近傳感器設(shè)置在所述防撞擋板正面，并與所述控制裝置連接，其中所述驅(qū)動輪尺寸為外徑320mm 輪寬140mm，所述控制裝置控制所述驅(qū)動電機工作輸出時速小于等于1.5m/s，減速輸出時速小于等于0.8m/s，所述激光雷達(dá)傳感器感測減速范圍18~20米，所述緩沖機構(gòu)緩沖距離為18mm，彈力為20牛，所述人體接近傳感器感測制動范圍為5米，所述智能導(dǎo)航機器人自重及載重總和小于350/KG。

進(jìn)一步的，所述車身前端設(shè)有探測區(qū)，其中所述探測區(qū)包括：探測臺，導(dǎo)測壁，其中所述導(dǎo)測壁分別設(shè)置在所述探測臺兩側(cè)以構(gòu)成大于180°的扇形探測面，且所述激光雷達(dá)傳感器設(shè)置在所述探測臺中部處。

進(jìn)一步的，所述緩沖機構(gòu)包括：導(dǎo)向柱，緩沖柱，彈性件，其中所述導(dǎo)向柱及緩沖柱一端固定在所述固定架上，另一端插入所述防撞擋板上與之匹配的導(dǎo)向口中，形成活動連接，所述彈性件套在所述緩沖柱上。

進(jìn)一步的，所述防撞擋板上下兩側(cè)分別設(shè)有緩沖片，且該緩沖片延伸距離能夠覆蓋所述緩沖機構(gòu)被極限壓縮時突出的所述導(dǎo)向柱及緩沖柱。

進(jìn)一步的，所述激光雷達(dá)傳感器為所述工控裝置提供當(dāng)前檢測環(huán)境障礙物信息，所述工控裝置處理后，反饋控制命令至所述控制裝置以控制所述驅(qū)動電機運動速度及方向進(jìn)行避讓。

進(jìn)一步的，所述人體接近傳感器為所述控制裝置提供制動信息，以供所述控制裝置控制所述驅(qū)動電機制動。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種智能導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航方法，其中包括步驟：

設(shè)置車速行駛狀態(tài)下小于等于1.5m/s，減速狀態(tài)下小于等于0.8m/s，激光雷達(dá)傳感器感測減速范圍18~20米米，緩沖機構(gòu)緩沖距離為18mm，彈力為20牛，人體接近傳感器感測制動范圍為5米，智能導(dǎo)航機器人自重及載重總和小于350/KG；

工控裝置命令控制裝置控制驅(qū)動電機帶動車體繞場一圈；

激光雷達(dá)傳感器獲取前方障礙物信息至工控裝置處理后，生成軌跡地圖，并輸出控制命令至控制裝置；

控制裝置控制驅(qū)動電機運動速度及方向避讓障礙物；

人體接近傳感器感測移動接近目標(biāo)，反饋信息至控制裝置；

控制裝置控制驅(qū)動電機制動，待移動接近目標(biāo)離開后繼續(xù)啟動驅(qū)動電機工作。

進(jìn)一步的，還包括步驟：防撞裝置經(jīng)碰撞后傳遞信息至控制裝置，緊急制動驅(qū)動電機剎住驅(qū)動輪。

進(jìn)一步的，還包括步驟：激光雷達(dá)傳感器獲取前方障礙物信息至工控裝置經(jīng)與原軌跡地圖對比處理后，跟新軌跡地圖，并輸出控制命令至控制裝置。

通過本發(fā)明一種智能導(dǎo)航機器人及其導(dǎo)航方法，能夠有效的在自主導(dǎo)航避障過程中降低碰撞風(fēng)險，并控制碰撞損害程度在一定范圍內(nèi)，從而極大的提高了安全性能，降低了安全風(fēng)險。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種采用智能導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航機器人，其能夠?qū)ΜF(xiàn)有功能設(shè)備進(jìn)行改裝，通過掛載功能設(shè)備的方式，使現(xiàn)有功能設(shè)備具有自主導(dǎo)航避障功能。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種采用智能導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航機器人，其中該智能導(dǎo)航機器人掛載功能設(shè)備，以帶動所述功能設(shè)備實現(xiàn)自身功能同時進(jìn)行自主導(dǎo)航及避障。

通過本發(fā)明提供的一種采用智能導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航機器人，能夠有效的通過掛載方式對現(xiàn)有功能設(shè)備進(jìn)行改裝，從而以廉價的方式獲得自主導(dǎo)航避障功能，藉此擴展了自主導(dǎo)航避障技術(shù)的使用領(lǐng)域，降低了技術(shù)門檻，有利于自主導(dǎo)航避障技術(shù)在各技術(shù)領(lǐng)域的普及及應(yīng)用。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的一種智能導(dǎo)航機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種智能導(dǎo)航機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的一種智能導(dǎo)航機器人的結(jié)構(gòu)放大圖；

圖4是本發(fā)明的一種智能導(dǎo)航機器人的結(jié)構(gòu)放大圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。

請參閱圖1至圖4，本發(fā)明提供了一種智能導(dǎo)航機器人，包括：驅(qū)動輪1，驅(qū)動電機7，車身2，控制裝置4，工控裝置3，傳感模塊5，防撞裝置6，其中該傳感模塊5分別與該工控裝置3及該控制裝置4連接，以為該工控裝置3及該控制裝置4提供外部環(huán)境傳感數(shù)據(jù)，其中該控制裝置4與該驅(qū)動電機7連接，以具體操控驅(qū)動電機7的運轉(zhuǎn)，具體的，其中該驅(qū)動電機7上連接驅(qū)動輪1，該控制裝置4通過控制車身兩側(cè)該驅(qū)動電機7的旋轉(zhuǎn)差動，以控制該驅(qū)動輪1間產(chǎn)生不同的旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而形成對車身轉(zhuǎn)向的控制。

其中該防撞裝置6固定在所述車身前端，并與所述控制裝置4連接，其中所述防撞裝置6包括：防撞擋板61，固定架62，緩沖機構(gòu)63，制動開關(guān)64，其中所述固定架62固定在所述車身前端，其與所述防撞擋板61之間通過所述緩沖機構(gòu)63連接，所述制動開關(guān)64包括：撞片642設(shè)置在所述防撞擋板61背面，扳機控件641設(shè)置在所述固定架62前方與所述撞片642對應(yīng)，且當(dāng)所述緩沖機構(gòu)63被擠壓至靠近極限位置時，所述撞片642將壓下所述扳機控件641激活所述制動開關(guān)64，其中所述緩沖機構(gòu)63包括：導(dǎo)向柱633，緩沖柱632，彈性件631，其中所述導(dǎo)向柱633及緩沖柱632一端固定在所述固定架62上，另一端插入所述防撞擋板61上與之匹配的導(dǎo)向口中，形成活動連接，所述彈性件631套在所述緩沖柱632上，其中該彈性件631在本實施例中優(yōu)選彈簧，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解，利用金屬/塑料彈片，泡沫塑料，橡膠等具有彈性的元件皆可替代，此外在本實施例中該極限位置即為緩沖距離，根據(jù)該導(dǎo)向柱633及緩沖柱632及彈性件631的長度來控制。

進(jìn)一步的，其中該傳感模塊5包括：激光雷達(dá)傳感器51設(shè)置在所述車身前端與所述工控裝置3連接，人體接近傳感器52設(shè)置在所述防撞擋板正面，并與所述控制裝置4連接，其中所述工控裝置3內(nèi)部包含處理模塊，其能夠處理較為復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息，該控制裝置4為了實現(xiàn)對簡單數(shù)據(jù)快速響應(yīng)的需求，優(yōu)選處理速度較快的但數(shù)據(jù)量較小的計算模塊芯片，進(jìn)而該工控裝置3用于復(fù)雜的計算及邏輯判斷功能，并下達(dá)控制指令至，該控制裝置4進(jìn)行具體的運行控制，且該控制裝置4同時也能自主對簡單的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，以便輔助該工控裝置3控制車體運轉(zhuǎn)，藉此提高車體控制效率。

具體來說，該激光雷達(dá)傳感器51的檢測范圍較人體接近傳感器52的大，因此當(dāng)前方較遠(yuǎn)處障礙物被該激光雷達(dá)傳感器51識別后生成傳感數(shù)據(jù)，收到該傳感數(shù)據(jù)的該工控裝置3進(jìn)行計算，并根據(jù)當(dāng)前車速生成控制命令，供該控制裝置4執(zhí)行并控制該驅(qū)動電機7實現(xiàn)減速及轉(zhuǎn)向操控，藉此避讓障礙，而在實際操作中，由于使用現(xiàn)場可能會有移動障礙的產(chǎn)生，如人或動物等闖入，因此該激光雷達(dá)傳感器51由于其檢測范圍較廣，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)先進(jìn)行避讓減速等操作，以防止主動撞擊障礙物，但在某些可能性中，移動障礙物可能并未察覺到車體的靠近，因此還會持續(xù)靠近中，當(dāng)進(jìn)入到一定檢測范圍內(nèi)時，該人體接近傳感器52則會生成傳感數(shù)據(jù)，并傳輸至控制裝置4中執(zhí)行制動命令，以便該控制裝置4控制該驅(qū)動電機7進(jìn)行制動操作，并直至車身停止移動，防止碰撞。

而在最壞估計下若移動障礙物，最終將撞擊車體時，通過該防撞裝置6可最終保證撞擊者所受到的撞擊力在可控?fù)p失范圍內(nèi)，甚至無傷。具體的，當(dāng)該移動障礙物撞擊該防撞擋板61后會帶動，該緩沖機構(gòu)63向后擠壓并抵消部分撞擊力，同時該制動開關(guān)64順勢被開啟，并激活與之連接的控制裝置4控制該驅(qū)動電機7執(zhí)行緊急制動操作，在本實施例中，該緊急制動包括，最大輸出制動該驅(qū)動電機7，或/并根據(jù)當(dāng)前車速控制該驅(qū)動輪1反轉(zhuǎn)，以主動退讓障礙物。

在本實施例中為了在保證車速的情況下，為了更好的制動車體，避讓障礙物，并降低碰撞損害，其中該驅(qū)動輪1尺寸優(yōu)選為外徑320mm 輪寬140mm，所述控制裝置4控制所述驅(qū)動電機7工作輸出時速小于等于1.5m/s，減速輸出時速小于等于0.8m/s，所述激光雷達(dá)傳感器51感測減速范圍18~20米，所述緩沖機構(gòu)63緩沖距離為18mm，彈力為20牛，所述人體接近傳感器52感測制動范圍為5米，所述智能導(dǎo)航機器人自重及載重總和小于350/KG，在此方案設(shè)定下，該車體可以較好的保證制動距離，并主動降低撞擊傷害，同時在也保證了車體在正常工作中的車速，以在最高效運行的條件下避障及主動控制撞擊損害。

此外，所述車身前端設(shè)有探測區(qū)8，其中所述探測區(qū)8包括：探測臺82，導(dǎo)測壁81，其中所述導(dǎo)測壁81分別設(shè)置在所述探測臺82兩側(cè)以構(gòu)成大于180°的扇形探測面，且所述激光雷達(dá)傳感器51設(shè)置在所述探測臺82中部處。

其中所述防撞擋板61上下兩側(cè)分別設(shè)有緩沖片611，且該緩沖片611延伸距離能夠覆蓋所述緩沖機構(gòu)63被極限壓縮時突出的所述導(dǎo)向柱633及緩沖柱632。

本發(fā)明的另一方面，還提供了一種智能導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航方法，其中包括步驟：

設(shè)置車速行駛狀態(tài)下小于等于1.5m/s，減速狀態(tài)下小于等于0.8m/s，激光雷達(dá)傳感器51感測減速范圍18~20米米，緩沖機構(gòu)63緩沖距離為18mm，彈力為20牛，人體接近傳感器感測制動范圍為5米，智能導(dǎo)航機器人自重及載重總和小于350/KG；

工控裝置3命令控制裝置4控制驅(qū)動電機7帶動車體繞場一圈；

激光雷達(dá)傳感器51獲取前方障礙物信息至工控裝置3處理后，生成軌跡地圖，并輸出控制命令至控制裝置4；

控制裝置4控制驅(qū)動電機7運動速度及方向避讓障礙物；

人體接近傳感器52感測移動接近目標(biāo)，反饋信息至控制裝置4；

控制裝置4控制驅(qū)動電機7制動，待移動接近目標(biāo)離開后繼續(xù)啟動驅(qū)動電機7工作。

其中還包括步驟：防撞裝置經(jīng)碰撞后傳遞信息至控制裝置4，緊急制動驅(qū)動電機7剎住驅(qū)動輪1。

其中還包括步驟：激光雷達(dá)傳感器51獲取前方障礙物信息至工控裝置3經(jīng)與原軌跡地圖對比處理后，跟新軌跡地圖，并輸出控制命令至控制裝置4。

通過本發(fā)明一種智能導(dǎo)航機器人及其導(dǎo)航方法，能夠有效的在自主導(dǎo)航避障過程中降低碰撞風(fēng)險，并控制碰撞損害程度在一定范圍內(nèi)，從而極大的提高了安全性能，降低了安全風(fēng)險。

本發(fā)明的另一方面還提供了一種采用智能導(dǎo)航機器人的導(dǎo)航機器人，其能夠?qū)ΜF(xiàn)有功能設(shè)備進(jìn)行改裝，通過掛載功能設(shè)備的方式，使現(xiàn)有功能設(shè)備具有自主導(dǎo)航避障功能，其中該智能導(dǎo)航機器人掛載功能設(shè)備，以帶動所述功能設(shè)備實現(xiàn)自身功能同時進(jìn)行自主導(dǎo)航及避障，進(jìn)而能夠有效的通過掛載方式對現(xiàn)有功能設(shè)備進(jìn)行改裝，從而以廉價的方式獲得自主導(dǎo)航避障功能，藉此擴展了自主導(dǎo)航避障技術(shù)的使用領(lǐng)域，降低了技術(shù)門檻，有利于自主導(dǎo)航避障技術(shù)在各技術(shù)領(lǐng)域的普及及應(yīng)用。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。