CN210895126U - 自主机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种述自主机器人具有越障高度，所述自主机器人包括：机器人主体、驱动结构、障碍物传感器和控制装置；所述驱动结构连接所述机器人主体，所述驱动结构用于承载驱动所述机器人主体在地面移动；所述障碍物传感器安装于所述机器人主体的前表面，所述障碍物传感器具有视场，所述视场在有效测量距离处与地面的距离为所述越障高度；所述控制装置与所述驱动结构和所述障碍物传感器电连接，以根据所述障碍物传感器的检测信号控制所述驱动结构驱动所述机器人主体移动。本实用新型技术方案自主机器人对障碍物响应的智能化程度高，具有保护自主机器人的效果。

Description

自主机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别涉及一种自主机器人。

背景技术

机器人在人们的日常生活中的使用越来越常见，尤其是智能化程度高的自主机器人，例如扫地机器人和分拣机器人等在地面运行的机器人。由于日常生活中的场景，地面情况比较复杂，存在各种高低不同的障碍物，现有的地面移动的自主机器人面对障碍物做出的响应操作不够智能，例如扫地机器人通过碰撞的方式确认障碍物，然后再选择躲避障碍物。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种自主机器人，旨在提升自主机器人对障碍物响应的智能化程度，具有保护自主机器人的效果。

为实现上述目的，本实用新型提出的自主机器人，所述自主机器人具有越障高度，所述自主机器人包括：

机器人主体；

驱动结构，连接所述机器人主体，所述驱动结构用于承载驱动所述机器人主体在地面移动；以及，

障碍物传感器，安装于所述机器人主体的前表面，所述障碍物传感器具有视场，所述视场在有效测量距离处与地面的距离为所述越障高度；以及，

控制装置，与所述驱动结构和所述障碍物传感器电连接，以根据所述障碍物传感器的检测信号控制所述驱动结构驱动所述机器人主体移动。

可选地，所述越障高度为1cm～3cm。

可选地，所述障碍物传感器包括光电传感器。

可选地，所述光电传感器包括激光传感器，所述激光传感器的视场角为12°～20°。

可选地，所述激光传感器的有效测量距离为7cm～15cm。

可选地，所述激光传感器的安装高度为1.74cm～5.65cm，所述安装高度为自主机器人自然放置于一水平面时，所述激光传感器相对于所述水平面的高度。

可选地，所述自主机器人设有2～70个所述激光传感器，所述激光传感器沿所述机器人主体周向间隔设置。

可选地，所述自主机器人设有8～12个所述激光传感器。

可选地，所述机器人主体呈圆盘状，所述前表面的两端均设有所述激光传感器。

可选地，任意两个相邻所述激光传感器在有效测量距离处的测量区域邻接或者具有重叠部分。

可选地，所述自主机器人为扫地机器人。

本实用新型技术方案采用的所述障碍物传感器发射的障碍物在有效测量距离处与地面的距离为所述越障高度，具体地，所述障碍物传感器发射的障碍物在有效测量距离处有一个测量区域，该测量区域距离所述地面的高度为越障高度。当所述障碍物传感器检测到障碍物时，说明该障碍物的高度大于所述越障高度，此时所述控制装置根据控制所述驱动结构驱动所述机器人主体进行避障操作，防止所述自主机器人与所述障碍物发生碰撞，以保护所述自主机器人。当所述障碍物传感器未检测到障碍物时，说明该测量区域下方不具有障碍物，或者是测量区域下方障碍物的高度小于越障高度，此时所述控制装置根据控制所述驱动结构驱动所述机器人主体继续移动，以继续完成工作，具有智能化程度高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型自主机器人一实施例的轴测视图；

图2为图1中自主机器人障碍物检测原理的示意图；

图3为本实用新型自主机器人另一实施例的障碍物检测原理的示意图；

图4为本实用新型自主机器人又一实施例的障碍物检测原理的示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	机器人主体	110	前表面
200	驱动结构	300	障碍物传感器
				310	测量区域

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种自主机器人。

需要说明的是，本实施例所述的自主机器人为扫地机器人，如图1、图2所示，扫地机器人为一种用于打扫地面卫生的自主机器人，具有自主化程度高，使用便捷的特点。当然所述自主机器人不仅限于扫地机器人，在其他实施例中，也可以是，所述自主机器人为自动分拣机器人，所述自动分拣机器人能够在地面上移动，以携带物件至目标地。

进一步地，本实用新型实施例中，如图1、图2所示，该自主机器人，所述自主机器人具有越障高度h，所述自主机器人包括：机器人主体100、驱动结构200、障碍物传感器300和控制装置；所述驱动结构200连接所述机器人主体100，所述驱动结构200用于承载驱动所述机器人主体100在地面移动；所述障碍物传感器300安装于所述机器人主体100的前表面110，所述障碍物传感器300具有视场，所述视场在有效测量距离L处与地面的距离为所述越障高度h；所述控制装置与所述驱动结构200和所述障碍物传感器电连接，以根据所述障碍物传感器300的检测信号控制所述驱动结构200驱动所述机器人主体100移动。扫地机器人通常为用在家中或者办公场地，许多家中或者办公场地会铺设地毯或地垫等，而地毯和地垫也是需要被打扫的环境，而机器人为了能从地面爬上地毯或地垫，需要一定的越障能力。

本实施例所述的自主机器人具有越障能力，使得所述自主机器人能够越过一定高度的障碍物，该高度为本实施例所述的越障高度h，也就是说，当所述障碍物的高度超过该越障高度h时，所述自主机器人无法通过所述障碍物，当所述障碍物的高度低于或者等于该越障高度h时，所述自主机器人能够越过所述障碍物继续移动。需要说明的是，如图1所示，本实施例中所述障碍物传感器300安装于所述机器人主体100的前表面110，具体可以是指，所述机器人主体100的前表面110设有安装结构，所述障碍物传感器300连接所述安装结构，例如，所述机器人主体100的前表面110设有安装孔，所述障碍物传感器300设置在所述安装孔内；还可以是指，所述障碍物传感器300直接与所述机器人主体100的外壳连接。

进一步地，在本实施例中，所述障碍物传感器300可采用光电传感器实现，所述光电传感器具有测量响应快速快捷以及成本较低的特点。

进一步地，光电传感器优选为激光传感器，以提高检测精度。红外型的传感器具有对黑白颜色过于敏感的缺点，也就是说，如果障碍物带表面有部分白色，红外型的传感器容易误判为前方不具有障碍物。本实施例采用激光传感器，具有黑白两色颜色敏感度低的特点，能够有效降低黑白两色对检测的干扰，同时，所述激光传感器具有检测精度高的特点。当然，本实施例所述障碍物传感器300不仅限于激光传感器，在其他实施例中，也可以是，所述障碍物传感器为红外传感器；还可以是，所述障碍物传感器为摄像头模块等等。

本实用新型技术方案采用的所述激光传感器发射的激光在有效测量距离L处与地面的距离为所述越障高度h，具体地，所述激光传感器发射的激光在有效测量距离L处有一个测量区域310，该测量区域310距离所述地面的高度为越障高度h。当所述激光传感器检测到障碍物时，说明该障碍物的高度大于所述越障高度h，此时所述控制装置根据控制所述驱动结构200驱动所述机器人主体100进行避障操作，防止所述自主机器人与所述障碍物发生碰撞，以保护所述自主机器人。当所述激光传感器未检测到障碍物时，说明该测量区域310下方不具有障碍物，或者是测量区域310下方障碍物的高度小于越障高度h，此时所述控制装置根据控制所述驱动结构200驱动所述机器人主体100继续移动，以继续完成扫地工作，具有智能化程度高的特点。具体地避障操作可以是，控制机器人主体100减速，并在距离障碍物第一预设距离处停车，避免机器人主体100与障碍物碰撞；也可以是，控制机器人主体100转向；还可以是，控制机器人倒车等等。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述越障高度h为1cm～3cm，具体地，所述越障高度h可以是2cm，或者是1cm，又或者是3cm等。当所述越障高度h为2cm时，所述激光传感器其有效距离处的测量区域310距离地面的高度为2cm，故而当所述激光传感器前方有效距离处具有障碍物，且障碍物的高度大于2cm时，则障碍物至少部分位于监测区域内，所述激光传感器检测到有障碍物；而当障碍物的高度小于2cm时，所述激光传感器则不能检测到该障碍物的信息，也就是说，当激光传感器未检测到障碍物时，说明激光传感器有效距离处的障碍物的高度小于2cm或者没有障碍物。本实施例中所述越障高度h为1cm～2cm，能够实现翻越浴室地面的挡水条，爬上地毯等动作，满足扫地机器人打扫房间的需求，提升了扫地机器人的清洁能力。进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述激光传感器的视场角α为12°～20°。具体的，所述激光传感器的视场角α可以是15°，也可以是12°，还可以是18°等等。需要说明的是，在所述激光传感器的有效测量距离L内，障碍物进入到所述激光传感器的视场，则激光传感器能够检测到障碍物的信号。当所述视场角α过小时，所述激光传感器的检测范围过小，容易出现盲区或者盲区范围大，不利于自主机器人获取周围地面的障碍物信息，当所述视场角α过大时，则激光传感器的检测精度低，由于激光传感器检测时需要一个激光发射单元和激光反射信息接收单元，激光反射信息接收单元根据反射的激光角度和强度来判断障碍物信息，如果所述视场角α过大，那么视场内的激光能量密度必然降低，照射在障碍物上后反射的激光强度降低，激光反射信息接收单元存在无法识别反射激光强度的风险。本实施例中所述激光传感器的视场角α为12°～20°，具有检测精度高和检测范围大的特点。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述激光传感器的有效测量距离L为7cm～15cm。具体地，本实施例所述的激光传感器的有效测量距离L可以是10cm，也可以是12cm，还可以是15cm，又或者是7cm等。当所述激光传感器的有效测量距离L过小时，移动中自主机器人检测到障碍物后到碰撞到障碍物之前的反应时间太短，容易使得自主机器人来不及做出相应的避障动作。当所述激光传感器的有效测量距离L过长时，容易使得激光传感器的能量密度下降，导致激光传感器的检测精度下降。本实施例将所述激光传感器的有效测量距离L设置为7cm～15cm，具有激光传感器检测精度高，并且留给自主机器人足够的反应时间，便于做出避障动作。

进一步地，在本实施例中，如图2所示，所述激光传感器的安装高度H为1.74cm～5.65cm，所述安装高度H为自主机器人自然放置于一水平面时，所述激光传感器相对于所述水平面的高度。需要说明的是，所述激光传感器的安装高度H是为了配合所述有效测量距离L以及所述视场角α，以实现所述激光传感器在其有效测量距离L处的测量区域310位于地面的高度为越障高度h。具体地，本实施例中所述激光传感器的设置的朝向与地平面呈平行或者近似平行的，所述激光传感器的安装高度H＝h+L·tan(α/2)。当然，本实施例所述的激光传感器的设置的朝向不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，如图3所示，所述激光传感器向下倾斜设置，所述激光传感器与所述地平面的夹角为β，此时所述激光传感器的安装高度H＝h+L·tan(α/2+β)；还可以是，如图4所示，所述激光传感器向上倾斜，所述激光传感器与所述地平面的夹角为γ，此时所述激光传感器的安装高度H＝h+L·tan(α/2-γ)，需要注意的是，所述γ小于或等于α/2。

进一步地，在本实施例中，所述自主机器人设有2～70个所述激光传感器，所述激光传感器沿所述机器人主体100周向间隔设置。多个所述激光传感器沿所述机器人主体100周向分布使得激光传感器获得的信息更加全面，有利于减小自主机器人的视野盲区，减小自主机器人与障碍物发生碰撞的概率或者避免与障碍物发生碰撞。但考虑到所述激光传感器的成本和自主机器人前表面110的安装空间有限，不适宜采用过多的激光传感器，本实施例将所述自主机器人上的所述激光传感器控制在2～70个具有方便安装，价格较合适的特点。

更进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述自主机器人设有8～12个所述激光传感器。所述自主机器人设置8～12个激光传感器能够满足测量自主机器人前方和两侧障碍物的需求，具有视野范围大，安装更加方便，且成本较低的特点。

更进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述机器人主体100呈圆盘状，所述前表面110的两端均设有所述激光传感器。需要说明的是，所述机器人主体100具有前表面110和后表面，所述前表面110的两端分别和所述后表面的两端邻接，以使所述前表面110和所述后表面围成所述机器人主体100的周侧面。具体地，所述前表面110的两端位于所述机器人主体100的中轴线上，所述前表面110两端的激光传感器能够用于检测自主机器人左右两侧的障碍物的信息，能够避免所述自主机器人的两侧部与障碍物发生碰撞。当然，本实施例所述的前表面110的两端不仅限于位于所述机器人主体100的中轴线上的技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述前表面110的两端到所述机器人主体100的中心的连线形成的夹角为120°；还可以是，所述前表面110的两端到所述机器人主体100的中心的连线形成的夹角为160°；或者是，所述前表面110的两端到所述机器人主体100的中心的连线形成的夹角为80°。另外需要说明的是，本实施例所述的驱动结构200为驱动轮结构，在其他实施例中，也可以是，所述驱动结构200为履带驱动结构200。

本实施例所述的自主机器人不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，还可以是，任意两个相邻所述激光传感器在有效测量距离L处的测量区域310邻接，所述前表面110的激光传感器的测量区域310连成一片，使得两端激光传感器之间的视野范围内不存在视野盲区；或者是，或者任意两个相邻所述激光传感器在有效测量距离L处的测量区域310具有重叠部分，同样能够使得前表面110的激光传感器的测量区域310连成一片，以是两端的激光传感器之间的视野范围内不存在视野盲区。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种自主机器人，其特征在于，所述自主机器人具有越障高度，所述自主机器人包括：

机器人主体；

驱动结构，连接所述机器人主体，所述驱动结构用于承载驱动所述机器人主体在地面移动；

障碍物传感器，安装于所述机器人主体的前表面，所述障碍物传感器具有视场，所述视场在有效测量距离处与地面的距离为所述越障高度；以及，

控制装置，与所述驱动结构和所述障碍物传感器电连接，以根据所述障碍物传感器的检测信号控制所述驱动结构驱动所述机器人主体移动。

2.如权利要求1所述的自主机器人，其特征在于，所述越障高度为1cm～3cm。

3.如权利要求1所述的自主机器人，其特征在于，所述障碍物传感器包括光电传感器。

4.如权利要求3所述的自主机器人，其特征在于，所述光电传感器包括激光传感器，激光传感器的视场角为12°～20°。

5.如权利要求4所述的自主机器人，其特征在于，所述激光传感器的有效测量距离为7cm～15cm。

6.如权利要求5所述的自主机器人，其特征在于，所述激光传感器的安装高度为1.74cm～5.65cm，所述安装高度为自主机器人自然放置于一水平面时，所述激光传感器相对于所述水平面的高度。

7.如权利要求4所述的自主机器人，其特征在于，所述自主机器人设有2～70个所述激光传感器，所述激光传感器沿所述机器人主体周向间隔设置。

8.如权利要求7所述的自主机器人，其特征在于，所述自主机器人设有8～12个所述激光传感器。

9.如权利要求7所述的自主机器人，其特征在于，所述机器人主体呈圆盘状，所述前表面的两端均设有所述激光传感器。

10.如权利要求7所述的自主机器人，其特征在于，任意两个相邻所述激光传感器在有效测量距离处的测量区域邻接或者具有重叠部分。

11.如权利要求1至10任一项所述的自主机器人，其特征在于，所述自主机器人为扫地机器人。

Images