CN210442682U - 一种双光束电子围栏 - Google Patents
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Abstract
公开一种双光束电子围栏，包括虚拟边界站和室外移动机器人，虚拟边界站设置外壳和地插脚，外壳的顶部设置太阳能电池，侧面间隔设置第一红外发射窗口和第二红外发射窗口，第一红外发射窗口内设置第一红外发射模块，发射第一红外编码信号，第二红外发射窗口内设置第二红外发射模块，发射第二红外编码信号；室外移动机器人设置在工作区域的中间，工作区域为多边形，虚拟边界站设置在工作区域的顶点；第一红外发射窗口和第二红外发射窗口对准工作区域的右侧边界，第一红外发射窗口位于工作区域的内侧；所述的室外移动机器人在顶部设置全向红外接收装置，室外移动机器人根据接受到的红外编码信号来判断处于工作区域边界的位置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双光束电子围栏，属于移动机器人控制领域。
背景技术
机器人在室外环境下完成设定任务，必须实现工作区域的识别，保证机器人在规定的工作区域执行任务，否则可能发生危险或者损害，比如，割草机器人，巡检机器人。除了工作区的固有屏障，比如围墙，其他部分就需要机器人识别。因为图像处理不仅会受到环境光照的影响，不能保证得到符合处理要求的图像，而且目前图像识别技术还难以应付实际环境中的复杂多变情况。而采用RFID技术进行标识，不能进行大范围覆盖；地面进行颜色标识，比如喷漆，对环境改变很大，并且容易褪色，需要经常维护。因此，目前多采用铺设信号电缆进行识别与限定，这种方式非常可靠，但是会增加成本，并且在有些情况下难以实施。
发明内容
本实用新型的目的是为了现有技术的不足，提出一种双光束电子围栏，所采用的技术方案是：
一种双光束电子围栏，包括虚拟边界站和室外移动机器人，所述的室外移动机器人设置惯性导航***，用于计算所述的移动机器人的方向θ，所述的虚拟边界站设置外壳和与所述的外壳连接的地插脚，所述的外壳的顶部设置太阳能电池，侧面间隔设置第一红外发射窗口和第二红外发射窗口，所述的第一红外发射窗口内设置第一红外发射模块，发射第一红外编码信号，所述的第二红外发射窗口内设置第二红外发射模块，发射第二红外编码信号，还包括与所述的太阳能电池连接的充电电路，与所述的充电电路连接的充电电池，与所述的充电电池连接的多路开关，所述的多路开关的控制端连接震荡电路，输出端A连接所述的第一红外发射模块，输出端B连接所述的第二红外发射模块；所述的室外移动机器人设置在工作区域的中间，工作区域为多边形，所述的虚拟边界站设置在工作区域的顶点；所述的虚拟边界站的第一红外发射窗口和第二红外发射窗口对准工作区域的右侧边界，所述的第一红外发射窗口位于工作区域的内侧；所述的室外移动机器人在顶部设置全向红外接收装置，所述的全向红外接收装置与所述的第一红外发射窗口和第二红外发射窗口设置在同一高度。
实施本实用新型的积极效果是：1、采用红外光进行工作区域标识，不影响环境，并且只需要几个顶点位置安装设备，工程量和成本都大大降低；2、采用双光束设置虚拟围栏，不仅可以标识工作区域边界，还可以指示工作区域所在方向，为移动机器人路径规划提供必要信息。
附图说明
图1是虚拟边界站的外观图；
图2是电子控制装置的原理框图；
图3是安装示意图。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步说明：
参照图1-3，一种双光束电子围栏，用于限定室外移动机器人的工作区域，防止所述的室外移动机器人超出工作区域，导致不可预期后果。包括虚拟边界站和室外移动机器人，所述的虚拟边界站用于建立工作区域的双光束电子围栏。
所述的室外移动机器人设置惯性导航***，用于计算所述的移动机器人的方向θ。所述的惯性导航***可采用加速度传感器，电子陀螺仪，视觉里程计等多种惯性导航传感器的组合。
所述的虚拟边界站设置外壳8和与所述的外壳8连接的地插脚9，所述的外壳8的顶部设置太阳能电池，侧面间隔设置第一红外发射窗口10和第二红外发射窗口11，所述的第一红外发射窗口10内设置第一红外发射模块6，发射第一红外编码信号，所述的第二红外发射窗口11内设置第二红外发射模块7，发射第二红外编码信号。所述的虚拟边界站可以直接插在工作区域的边界上，使用方便。
还包括与所述的太阳能电池1连接的充电电路2，与所述的充电电路2连接的充电电池3，与所述的充电电池3连接的多路开关5，所述的多路开关5的控制端连接震荡电路4，输出端 A连接所述的第一红外发射模块6，输出端B连接所述的第二红外发射模块7。所述的震荡电路4可采用555芯片构成占空比为50％的方波信号发生器，并作用在所述的多路开关5的控制端，将所述的充电电池3提供的电源，分时提供给所述的第一红外发射模块6和第二红外发射模块7。所述的太阳能电池1将太阳能转换为电能，可避免铺设电缆，同时所述的充电电池3用于储存电能，晴天的时候进行充电，阴天雨天的时候对外供电。
所述的室外移动机器人设置在工作区域的中间，工作区域为多边形，所述的虚拟边界站设置在工作区域的顶点；所述的虚拟边界站的第一红外发射窗口10和第二红外发射窗口11 对准工作区域的右侧边界，所述的第一红外发射窗口10位于工作区域的内侧。这样，所述的虚拟边界站发射的两组红外光可形成封闭区域，限定所述的室外移动机器人的工作范围，内侧为第一红外编码信号，外侧为第二红外编码信号。大部分情况下，工作区域为凸多边形，所述的虚拟边界站发射的红外光不会进入工作区域内部，所述的虚拟边界站的设置精度没有太高要求；但是，如果工作区域为凹多边形，所述的虚拟边界站发射的两组红外光可能进入工作区域内部，这种情况可以通过所述的虚拟边界站的相互遮挡来克服。
所述的室外移动机器人在顶部设置全向红外接收装置，所述的全向红外接收装置与所述的第一红外发射窗口10和第二红外发射窗口11设置在同一高度，这样不论什么角度进入工作区域的边界，都可以收到所述的虚拟边界站发射的两组红外光。所述的全向红外接收装置主要包括全向光学透镜和设置在底部的红外接收传感器。
所述的室外移动机器人识别所述的双光束电子围栏的工作过程包括：
(1)、所述的室外移动机器人在工作过程中收到第一红外编码信号，则停止工作，并后退一定距离等待，未收到第一红外编码信号或者第二红外编码信号以后继续工作。
这种情况是所述的移动机器人正常工作中，遇到工作区域的边界，只需要后退就可以解决问题，就好像碰到墙壁后退一样。
(2)、如果所述的室外移动机器人同时收到第一红外编码信号和第二红外编码信号，则记录当前方向方向θ0；所述的室外移动机器人原地顺时针旋转，旋转中心偏离所述的全向红外接收装置，当再次收到第一红外编码信号时，停止并记录角度θ1，如果还未收到第二红外编码信号，则逆时针旋转角度(θ1-θ0)/2，直行继续工作；否则，顺时针旋转π-(θ1-θ0)/2，直行继续工作；
这种情况是所述的室外移动机器人处在所述的双光束电子围栏的中间位置，是在步骤1 中没有成功脱离边界，反而向外更近了一步，因此无法确定工作区域在什么方向。为了确定工作区域的方向，所述的室外移动机器人原地顺时针旋转，旋转中心偏离所述的全向红外接收装置，这样所述的全向红外接收装置就会以所述的双光束电子围栏为边画出一段圆弧，根据收到第一红外编码信号和第的二红外编码信号的先后顺序，确定工作区域的方向，然后以旋转角度的中线或者中线的延长线作为继续工作的方向。
(3)、如果所述的室外移动机器人在工作过程中收到第二红外编码信号，则停止工作并显示故障信息。
这种情况是所述的室外移动机器人已经处在所述的双光束电子围栏的外侧，只是理论上存在，比如人为搬动所述的室外移动机器人，所以只是停止工作并显示故障信息。
综上所述，通过设置在工作区域顶点的虚拟边界站，建立了双光束电子围栏，为室外移动机器人设定了工作范围，并且可以为室外移动机器人提供工作区域的方向，保证了任务的安全执行，并且为路径规划提供必要信息。
Claims (1)
1.一种双光束电子围栏，包括虚拟边界站和室外移动机器人，所述的室外移动机器人设置惯性导航***，用于计算所述的移动机器人的方向θ，其特征在于：所述的虚拟边界站设置外壳和与所述的外壳连接的地插脚，所述的外壳的顶部设置太阳能电池，侧面间隔设置第一红外发射窗口和第二红外发射窗口，所述的第一红外发射窗口内设置第一红外发射模块，发射第一红外编码信号，所述的第二红外发射窗口内设置第二红外发射模块，发射第二红外编码信号，还包括与所述的太阳能电池连接的充电电路，与所述的充电电路连接的充电电池，与所述的充电电池连接的多路开关，所述的多路开关的控制端连接震荡电路，输出端A连接所述的第一红外发射模块，输出端B连接所述的第二红外发射模块；所述的室外移动机器人设置在工作区域的中间，工作区域为多边形，所述的虚拟边界站设置在工作区域的顶点；所述的虚拟边界站的第一红外发射窗口和第二红外发射窗口对准工作区域的右侧边界，所述的第一红外发射窗口位于工作区域的内侧；所述的室外移动机器人在顶部设置全向红外接收装置，所述的全向红外接收装置与所述的第一红外发射窗口和第二红外发射窗口设置在同一高度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920969568.2U CN210442682U (zh) | 2019-06-16 | 2019-06-16 | 一种双光束电子围栏 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920969568.2U CN210442682U (zh) | 2019-06-16 | 2019-06-16 | 一种双光束电子围栏 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210442682U true CN210442682U (zh) | 2020-05-01 |
Family
ID=70403990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920969568.2U Active CN210442682U (zh) | 2019-06-16 | 2019-06-16 | 一种双光束电子围栏 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210442682U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021227335A1 (zh) * | 2020-05-09 | 2021-11-18 | 苏州科瓴精密机械科技有限公司 | 自移动设备与充电站对接方法、装置、自移动设备及可读存储介质 |
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2019
- 2019-06-16 CN CN201920969568.2U patent/CN210442682U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021227335A1 (zh) * | 2020-05-09 | 2021-11-18 | 苏州科瓴精密机械科技有限公司 | 自移动设备与充电站对接方法、装置、自移动设备及可读存储介质 |
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