一種自動機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種自動機(jī)器人包括：機(jī)體，光束掃描機(jī)構(gòu)；所述光束掃描機(jī)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)動部、第一動力馬達(dá)、反光鏡；其特征在于：反光鏡設(shè)置在轉(zhuǎn)動部上，所述光束掃描機(jī)構(gòu)還包括復(fù)位件，復(fù)位件產(chǎn)生的回復(fù)力作用于反光鏡上，臨近反光鏡設(shè)置導(dǎo)電線圈。導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的磁場使復(fù)位件驅(qū)動反光鏡繞鏡軸擺動，由此反光鏡所產(chǎn)生的反射光束在豎直方向上沿一定角度擺動，同時反光鏡在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動使掃描光束360°旋轉(zhuǎn)。掃描光束在機(jī)器人周圍空間形成周圍具有一定高度的連續(xù)斜柵狀掃描軌跡，利于機(jī)器人在非區(qū)域工作時更好的確定自身位置。
【專利說明】一種自動機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自動機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)器人導(dǎo)航定位系統(tǒng)中通常在機(jī)器人的工作區(qū)域預(yù)先放置若干反光件，反光件在機(jī)器人工作區(qū)域的坐標(biāo)是已知的，機(jī)器人的機(jī)體內(nèi)設(shè)置光束發(fā)射器和光束接收器，機(jī)器人在行進(jìn)的過程中以一定的角速度360°水平向外部發(fā)射旋轉(zhuǎn)的掃描光束,掃描光束掃過每個預(yù)置的反光件時，反光件形成平行于掃描光束的反射光束。光束接收器接收反射光束，同時機(jī)器人具有角度傳感器能夠檢測掃描光束和機(jī)器人航行方向上的夾角。機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)包括中央處理器，和預(yù)置在存儲器中的導(dǎo)航算法，中央處理器利用已知的反光件坐標(biāo)和夾角能夠計算出當(dāng)前機(jī)器人在工作區(qū)域所處的坐標(biāo)。隨著機(jī)器人的航行和光束掃描的過程中央處理器不斷重新計算機(jī)器人當(dāng)前所處的坐標(biāo)。同時中央處理器能夠根據(jù)當(dāng)前坐標(biāo)和預(yù)置在存儲器中的導(dǎo)航算法控制機(jī)器人的行進(jìn)路徑。在一些機(jī)器人應(yīng)用的場景中，機(jī)器人所處的工作區(qū)域往往不是完全水平的(參照圖1)，機(jī)體在行進(jìn)過程中因工作區(qū)域傾斜而傾斜，設(shè)置在機(jī)體上的光束發(fā)射裝置發(fā)出的掃描光束也會產(chǎn)生傾斜，造成掃描光束投射在遠(yuǎn)離反光件的上部空間或投射在工作區(qū)域的表面，進(jìn)而反光件也就無法產(chǎn)生反射光束。機(jī)器人與反光件之間的間距越遠(yuǎn)，傾斜的掃描光束無法投射到反光件上的幾率越大。掃描光束投射到反光件外部，光束接收器無法接收反射光束，機(jī)器人則無法計算確定自身的位置，也就不能順利的進(jìn)行導(dǎo)航。因此針對上述存在的問題有必要提出一種新的解決方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為解決上述問題本實(shí)用新型提供一種自動機(jī)器人包括:機(jī)體，光束掃描機(jī)構(gòu)；所述光束掃描機(jī)構(gòu)包括:轉(zhuǎn)動部、第一動力馬達(dá)、反光鏡；其特征在于:反光鏡設(shè)置在轉(zhuǎn)動部上，光束掃描機(jī)構(gòu)還包括復(fù)位件，復(fù)位件產(chǎn)生的回復(fù)力作用于反光鏡上，臨近反光鏡設(shè)置導(dǎo)電線圈。
[0004]優(yōu)選的，回復(fù)力是由復(fù)位件在導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的磁場中受力產(chǎn)生的。
[0005]優(yōu)選的，復(fù)位件是安裝在反光鏡上的永磁體。
[0006]優(yōu)選的，復(fù)位件是安裝在反光鏡上的導(dǎo)磁體。
[0007]優(yōu)選的，反光鏡具有尾板，所述復(fù)位件安裝在尾板上。
[0008]優(yōu)選的，導(dǎo)電線圈環(huán)繞反光鏡，反光鏡尾板向外延伸使復(fù)位件與導(dǎo)電線圈相鄰。
[0009]優(yōu)選的，導(dǎo)電線圈通入方波脈沖電壓。
[0010]優(yōu)選的，臨近復(fù)位件設(shè)置有軛鐵，所述導(dǎo)電線圈安裝在軛鐵上。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述軛鐵上設(shè)有環(huán)形槽，所述導(dǎo)線安裝在環(huán)形槽內(nèi)。
[0012]優(yōu)選的，所述第一動力馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)動部旋轉(zhuǎn)，使反光鏡和復(fù)位件隨之同步旋轉(zhuǎn)。
[0013]自動機(jī)器人運(yùn)行時反光鏡隨轉(zhuǎn)動部在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動。光束發(fā)射部將光束投射至反光鏡上，導(dǎo)電線圈通入方波脈沖電壓，導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的磁場使復(fù)位件驅(qū)動反光鏡繞鏡軸擺動，由此反光鏡所產(chǎn)生的反射光束在豎直方向上沿一定角度擺動，同時反光鏡在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動使掃描光束360°旋轉(zhuǎn)。掃描光束在機(jī)器人周圍空間形成周圍具有一定高度的連續(xù)斜柵狀掃描軌跡，該軌跡斜線在豎直的空間內(nèi)延伸，當(dāng)機(jī)器人處于上坡、下坡或其他非水平表面的工作區(qū)域時，掃描軌跡在豎直空間的延伸使掃描光束能夠投射到反光件上，進(jìn)而使機(jī)器人能夠利用反光件反射回的光信號確定自身的位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器人工作示意圖。
[0015]圖2是機(jī)器人裝配示意圖。
[0016]圖3是激光掃描機(jī)構(gòu)分解圖。
[0017]圖4是激光掃描機(jī)構(gòu)整體裝配示意圖。
[0018]圖5是激光掃描機(jī)構(gòu)剖視圖。
[0019]圖6是激光掃描機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝配示意圖。
[0020]圖7是激光掃描機(jī)構(gòu)另一剖視圖。
[0021]圖8是圖5剖面正視圖。
[0022]圖9是激光掃描機(jī)構(gòu)俯視圖。
[0023]圖10是導(dǎo)電線圈中通入的方波脈沖電壓示意圖。
[0024]圖11是激光掃描軌跡示意圖。
[0025]圖12是實(shí)施例二與圖7對應(yīng)的局部放大示意圖。
[0026]圖13是實(shí)施例二導(dǎo)電線圈中通入的方波脈沖電壓示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面參照附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明
[0028]實(shí)施例一:參照圖2所示的機(jī)器人包括，機(jī)體1、光束掃描機(jī)構(gòu)2、主行走輪11、輔行走輪12。機(jī)體I用于承載光束掃描機(jī)構(gòu)2。光束掃描機(jī)構(gòu)2安裝在機(jī)體I較高的位置防止機(jī)體上的其他部件遮擋掃描光束，本實(shí)用新型采用激光作為掃描光束，可以想象也可采用其他平行度較好的光源作為掃描光束，機(jī)器人行走時光束掃描機(jī)構(gòu)2不斷360°旋轉(zhuǎn)形成的掃描激光。
[0029]參照圖3、4所示激光掃描機(jī)構(gòu)2包括:反光鏡21、轉(zhuǎn)動部23、靜止部24、轉(zhuǎn)動軸承25、支架26、集發(fā)射部和接收部一體的激光收發(fā)器27、動力馬達(dá)28、軛鐵29、導(dǎo)電線圈291。所述反光鏡21是具有單一反光側(cè)面的單面鏡，反光鏡21設(shè)置在轉(zhuǎn)動部上。所述轉(zhuǎn)動軸承25為環(huán)形，轉(zhuǎn)動部套設(shè)在轉(zhuǎn)動軸承內(nèi)。所述支架26用于安裝激光收發(fā)器27和動力馬達(dá)28，支架26安裝在靜止部24下部。靜止部24安裝在機(jī)器人的機(jī)體I上，所述靜止部24為厚度均勻的板狀，靜止部24上設(shè)置若干穿孔243，連接靜止部24和機(jī)器人機(jī)體的緊固件穿過該穿孔243。靜止部24設(shè)置一開口 240該開口呈圓形，并且貫穿靜止部24，所述軛鐵設(shè)置在開口 240的外部，固定在靜止部24上。所述反光鏡21設(shè)置在靜止部所在平面上方。
[0030]參照圖4、5、6，靜止部24下方設(shè)置支架26，所述支架26與靜止部24底部連接，支架與靜止部形成腔體261。激光收發(fā)器27和動力馬達(dá)28分別固定于支架26上，本實(shí)施例中所采用的動力馬達(dá)28為直流電機(jī)，電機(jī)軸281的輸出端設(shè)置在腔體261內(nèi)部，電機(jī)主體282部分設(shè)置在腔體261外部，所述電機(jī)軸輸出端上設(shè)有輸出齒輪283。激光收發(fā)器27的收發(fā)窗口 271 (參照圖3)設(shè)置在腔體261內(nèi)部。
[0031]參照圖6、7、8，在腔體261的內(nèi)部設(shè)置轉(zhuǎn)動部23，轉(zhuǎn)動部23由基座231和反光鏡支撐架232組成，所述反光鏡21支撐架和基座為分體設(shè)置，基座231設(shè)置在腔體261內(nèi)部，基座231呈中空的圓柱形，基座中心徑向向內(nèi)設(shè)有連接板233，該連接板233用于和反光鏡支撐架232連接，連接板233上具有孔234貫穿連接板，螺釘緊固件穿過連接板233上的孔234連接基座231和反光鏡支撐架232。連接板233的中心設(shè)有通光口 235，激光收發(fā)器27位于通光口 235的正下方，激光收發(fā)窗口 271正對連接板233中心的通光口 235使得激光能夠穿過該通光口 235投射到反光鏡21上。所述基座231的外表面設(shè)置齒輪236，該齒輪位于基座231的底部呈圓環(huán)形，而且所述齒輪236與電機(jī)軸的輸出端設(shè)置的輸出齒輪283通過傳動帶284連接，減速齒輪236的齒數(shù)相對于電機(jī)輸出端齒數(shù)較多，因此動力馬達(dá)工作時轉(zhuǎn)動部23相對于驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)速較低。
[0032]參照圖6、7、8反光鏡支撐架232設(shè)置在基座231上，支撐架包括設(shè)置在轉(zhuǎn)動軸承25上的卡板237和與卡板一體設(shè)置位于卡板下部的內(nèi)壁238，支撐架通過內(nèi)壁238與基座231連接，所述內(nèi)壁238設(shè)置有螺釘孔239，螺釘孔239沿內(nèi)壁238縱向延伸，螺釘緊固件穿過連接板233上的孔234進(jìn)入螺釘孔239。內(nèi)壁238外側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承25，內(nèi)壁238可隨轉(zhuǎn)動軸承25自由轉(zhuǎn)動。所述卡板237中間位置設(shè)置透光窗210，透光窗210位于卡板237的中心使得卡板237旋轉(zhuǎn)時激光束能夠無阻礙的投射到反光鏡21上。透光窗210兩側(cè)設(shè)置兩個平行支撐臂211，支撐臂211底部與卡板237 —體設(shè)置，支撐臂211上部設(shè)有反光鏡軸承213。反光鏡21設(shè)置于透光窗210上方間于兩支撐臂211之間，反光鏡具有長方形的反光部212和向外延伸的尾板214。反光部兩側(cè)相對設(shè)置鏡軸216，鏡軸分別安裝在兩支撐臂上的反光鏡軸213內(nèi)，反光鏡21懸置在兩支撐臂211之間,尾板214向外延伸,尾板外端安裝有導(dǎo)磁材料(如鐵鎳合金)等制成的導(dǎo)磁體217，尾板的下方設(shè)置有尾板外端218的正下方設(shè)有軛鐵29，同樣地軛 鐵由導(dǎo)磁材料制成，軛鐵呈圓環(huán)形環(huán)繞在支撐架外部，軛鐵上設(shè)置有一環(huán)形導(dǎo)線槽291，導(dǎo)線槽內(nèi)繞有導(dǎo)電線圈292該導(dǎo)電線圈292通電產(chǎn)生磁力，本實(shí)施例中導(dǎo)線具有130匝。
[0033]參照圖7、10、11當(dāng)機(jī)器人處于工作狀態(tài)時,動力馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)動部快速旋轉(zhuǎn)，反光鏡在轉(zhuǎn)動部的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，同時尾板因旋轉(zhuǎn)離心效應(yīng)沿以鏡軸為中心的圓弧M向上轉(zhuǎn)動。
導(dǎo)電線圈通入方波脈沖電壓％ ,所述方波脈沖電壓分為導(dǎo)通時端和斷開時段f導(dǎo)通時
段和斷開時段相間排列，其間隔大小相等。處于導(dǎo)通時段&時導(dǎo)電線圈通電產(chǎn)生磁力，軛鐵
29磁化使該磁力得到增強(qiáng)，尾板受到磁力沿以鏡軸為中心的圓弧M向下轉(zhuǎn)動。處于斷開階
段?時，尾板受轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心作用恢復(fù)至初始位置。方波脈沖電壓％使反光鏡不斷重復(fù)
上述動作，使反光鏡能夠沿以鏡軸為中心的弧向M往復(fù)擺動。激光從位于腔體261內(nèi)的激光收發(fā)器發(fā)出穿過基座231上連接板的中心的通光口 235然后通過反光鏡21支架上的透光窗210,投射到反光鏡21上,沿鏡軸擺動的反光鏡所形成的反射光線軌跡在豎直方向上以一定角度的擺動，頂端的反射激光T和底端的反射激光B所形成的夾角N大致為10°。同時動力馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)動部旋轉(zhuǎn)，俯視激光掃描機(jī)構(gòu)22轉(zhuǎn)動部23沿逆時針方向D旋轉(zhuǎn)(參照圖9)，使所述反射光線同時在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，因此掃描激光能夠在自動機(jī)器人周圍形成具有一定高度的連續(xù)斜柵狀掃描軌跡，該軌跡由很多斜線連接而成。反光件3設(shè)置在機(jī)器人的工作區(qū)域內(nèi)，掃描軌跡形成的斜線經(jīng)過反光件3形成反射激光，內(nèi)置在機(jī)器人內(nèi)的激光收發(fā)器27能夠接收所述反射激光，經(jīng)過定位系統(tǒng)計算出機(jī)器人所在位置。當(dāng)機(jī)器人工作區(qū)域在一個非水平面上時，所述斜柵狀掃描軌跡在豎直方向上延伸，掃描激光能夠投射到反光件3上。
[0034]實(shí)施例二:參照圖12和圖13，與實(shí)施例一不同，反光鏡尾板末端使用了永磁體219代替實(shí)施例一中的導(dǎo)磁體217，該永磁體提供反光鏡沿弧向M擺動的動力，導(dǎo)電線圈中通入
交變的方波脈沖電壓，該脈沖電壓可分為正向電壓Ih時段右和反向電壓-Un時段?上述
兩個時段導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的磁場極性相反，當(dāng)磁場極性與永磁體219臨近磁極相同時，磁力沿弧向M向上推送反光鏡尾板,磁場極性與永磁體219臨近磁極相反時,磁力沿弧向M向下拉動反光鏡尾板，方波脈沖電壓使反光鏡不斷重復(fù)上述動作。最終，光束掃描機(jī)構(gòu)形成與實(shí)施例一相同的斜柵狀掃描軌跡。
[0035]總之，通入方波脈沖電壓的導(dǎo)電線圈，使反光鏡產(chǎn)生沿弧向M周期性的擺動。激光投射到反光上后能夠產(chǎn)生在豎直空間內(nèi)擺動的反射軌跡。機(jī)器人工作時反光鏡隨轉(zhuǎn)動在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，使所述激光以機(jī)器人為中心360°掃描，最終在機(jī)器人的外部空間形成斜柵狀掃描軌跡。
[0036]上述實(shí)施例，是本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員 ，在不脫離本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍所做的變動和修改，均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自動機(jī)器人包括:機(jī)體，光束掃描機(jī)構(gòu)；所述光束掃描機(jī)構(gòu)包括:轉(zhuǎn)動部、第一動力馬達(dá)、反光鏡；其特征在于:反光鏡設(shè)置在轉(zhuǎn)動部上，所述光束掃描機(jī)構(gòu)還包括復(fù)位件，復(fù)位件產(chǎn)生的回復(fù)力作用于反光鏡上，臨近反光鏡設(shè)置導(dǎo)電線圈。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:所述復(fù)位件是安裝在反光鏡上的永磁體。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:所述復(fù)位件是安裝在反光鏡上的導(dǎo)磁體。
4.如權(quán)利要求1所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:反光鏡具有尾板，所述復(fù)位件安裝在尾板上。
5.如權(quán)利要求4所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:所述導(dǎo)電線圈環(huán)繞反光鏡，反光鏡尾板向外延伸使復(fù)位件與導(dǎo)電線圈相鄰。
6.如權(quán)利要求2或3所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:所述導(dǎo)電線圈通入方波脈沖電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:臨近復(fù)位件設(shè)置有軛鐵，所述導(dǎo)電線圈安裝在軛鐵上。
8.如權(quán)利要求7所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:所述軛鐵上設(shè)有環(huán)形槽，所述導(dǎo)電線圈安裝在環(huán)形槽內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種自動機(jī)器人，其特征在于:所述第一動力馬達(dá)驅(qū)動轉(zhuǎn)動部旋轉(zhuǎn)，使反光鏡和復(fù)位件隨之同步旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】G01S17/06GK203438228SQ201320158824
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月2日
【發(fā)明者】姜飛 申請人:蘇州科瓴精密機(jī)械科技有限公司