一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，公開一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，所述系統(tǒng)布置在機(jī)器人上，包括：聲吶(1)和聲吶(2)構(gòu)成的一陣列面，所述多個(gè)陣列面構(gòu)成環(huán)形陣列；其中，所述聲吶(1)和聲吶(2)的垂直平分線上還設(shè)有聲吶(3)，所述聲吶(3)朝向所述聲吶(1)和聲吶(2)。本發(fā)明采用立體式聲吶陣列，即在環(huán)形聲吶陣列的基礎(chǔ)上，在相鄰聲吶探測(cè)器的盲區(qū)上方增加新的聲吶探測(cè)器，與原來的聲吶環(huán)組成新的立體聲吶陣列；立體聲吶陣列上方的新增聲吶，可以探測(cè)環(huán)形陣列中的盲區(qū)，增加有效的探測(cè)區(qū)域，本發(fā)明機(jī)器人在啟動(dòng)時(shí)，能夠有效檢測(cè)距離更近的障礙物。
【專利說明】
一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]聲吶避障在近距離范圍內(nèi)有不受外界光線影響、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在高性能自主移動(dòng)機(jī)器人上獲得廣泛應(yīng)用。其工作原理是，工作時(shí)向液面或固體表面發(fā)射一束超聲波，被其反射后，傳感器再接收此反射波，如果聲速一定，根據(jù)聲波往返的時(shí)間就可以計(jì)算傳感器到液面或固體表面的距離。
[0003]現(xiàn)有機(jī)器人聲吶避障系統(tǒng)中，主要采用平面式的環(huán)形聲吶陣列進(jìn)行避障。但是，平面式的環(huán)形聲吶陣列存在探測(cè)盲區(qū)。如圖1所示，兩個(gè)相鄰的聲吶探測(cè)器之間，由于探測(cè)角度無法覆蓋所有區(qū)域，使得在距離聲吶環(huán)較近的黑色區(qū)域內(nèi)，聲吶傳感器無法探測(cè)到障礙物，形成探測(cè)盲區(qū)。
[0004]目前，為了避免盲區(qū)內(nèi)存在障礙物，在啟動(dòng)機(jī)器人之前，將機(jī)器人放置在與障礙物距離大于探測(cè)盲區(qū)的地方，即在安全位置啟動(dòng)。上述處理方法，給機(jī)器人的啟動(dòng)增加了限制條件。
[0005]綜上所述，由于環(huán)形聲吶陣列存在盲區(qū)，當(dāng)障礙物的分布情況比較密集、復(fù)雜的時(shí)候，對(duì)啟動(dòng)時(shí)的安全位置要求更高，增加了機(jī)器人啟動(dòng)的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在克服環(huán)形聲吶陣列存在盲區(qū)的缺陷，有效的減少機(jī)器人探測(cè)的盲區(qū)，擴(kuò)大啟動(dòng)時(shí)的有效探測(cè)區(qū)域，提供一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明提供一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，所述系統(tǒng)布置在機(jī)器人上，包括:聲吶I和聲吶2構(gòu)成的一陣列面，所述多個(gè)陣列面構(gòu)成環(huán)形陣列；其中，所述聲吶I和聲吶2的垂直平分線上還設(shè)有聲吶3，所述聲吶3朝向所述聲吶I和聲吶2。
[0009]—些實(shí)施例中，所述聲吶3設(shè)置在機(jī)器人頂部，所述聲吶3向斜下方發(fā)射探測(cè)信號(hào)。
[0010]—些實(shí)施例中，所述聲吶3設(shè)置在機(jī)器人底部，所述聲吶3向斜上方發(fā)射探測(cè)信號(hào)。
[0011]—些實(shí)施例中，所述聲吶3的探測(cè)中心線與機(jī)器人的箱體具有一夾角。
[0012]—些實(shí)施例中，所述夾角為a/2，其中，a為聲吶3的探測(cè)角。
[0013]—些實(shí)施例中，所述聲吶I和聲吶2間隔設(shè)置在機(jī)器人上。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:采用立體式聲吶陣列，即在環(huán)形聲吶陣列的基礎(chǔ)上，在相鄰聲吶探測(cè)器的盲區(qū)上方增加新的聲吶探測(cè)器，與原來的聲吶環(huán)組成新的立體聲吶陣列；立體聲吶陣列上方的新增聲吶，可以探測(cè)環(huán)形陣列中的盲區(qū)，增加有效的探測(cè)區(qū)域；進(jìn)一步，在優(yōu)選實(shí)施例中，通過調(diào)整盲區(qū)上方聲吶探測(cè)中心的角度，防止機(jī)器人箱體誤入探測(cè)區(qū)域。以上機(jī)器人在啟動(dòng)時(shí)，能夠有效檢測(cè)距離更近的障礙物。
【附圖說明】
[0015]圖1示意性示出現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)形聲吶陣列的分布示意圖；
[0016]圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的立體式聲吶陣列正面示意圖；
[0017]圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的立體式聲吶陣列俯視示意圖；
[0018]圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的立體式聲吶陣列側(cè)方示意圖；
[0019]圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的立體式聲吶陣列立體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0021]本發(fā)明提供一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，所述系統(tǒng)布置在機(jī)器人上，包括:第一聲吶I和第二聲吶2構(gòu)成的一陣列面，所述多個(gè)陣列面構(gòu)成環(huán)形陣列；其中，所述第一聲吶I和第二聲吶2的垂直平分線上還設(shè)有第三聲吶3，所述第三聲吶3朝向所述第一聲吶I和第二聲吶2。
[0022]本發(fā)明采用立體式聲吶陣列，即在環(huán)形聲吶陣列的基礎(chǔ)上，在相鄰聲吶探測(cè)器的盲區(qū)上方增加新的聲吶探測(cè)器，與原來的聲吶環(huán)組成新的立體聲吶陣列；立體聲吶陣列上方的新增聲吶，可以探測(cè)環(huán)形陣列中的盲區(qū)，增加有效的探測(cè)區(qū)域。
[0023]進(jìn)一步地，所述第三聲吶3設(shè)置在機(jī)器人頂部，所述第三聲吶3向斜下方發(fā)射探測(cè)信號(hào)，或者，所述聲吶第三3設(shè)置在機(jī)器人底部，所述第三聲吶3向斜上方發(fā)射探測(cè)信號(hào)。
[0024]所述第三聲吶3的探測(cè)中心線與機(jī)器人的箱體具有一夾角，防止機(jī)器人箱體本身進(jìn)入到立體式聲吶陣列中。
[0025]其中，所述夾角為a/2，a為聲吶3的探測(cè)角。
[0026]優(yōu)選地，所述第一聲吶I和第二聲吶2間隔設(shè)置在機(jī)器人上，二者之間具有一定的距離，以形成檢測(cè)范圍較大的區(qū)域。
[0027]實(shí)施例1
[0028]如圖2所示，為立體聲吶陣列正面示意圖。聲吶I和聲吶2為環(huán)形陣列聲吶中相鄰的兩個(gè)聲吶探測(cè)器；聲吶3位于聲吶I和聲吶2垂直平分線上，并以一定的角度向斜下方發(fā)射探測(cè)信號(hào)。
[0029]如圖3所示，為立體式聲吶陣列的俯視圖。可以看到，聲吶I和聲吶2之間的盲區(qū)被上方的聲吶3發(fā)出的探測(cè)信號(hào)覆蓋，極大的增加了有效探測(cè)區(qū)域，盲區(qū)面積大幅度縮小。
[0030]假設(shè)A點(diǎn)為障礙物所在位置。原有環(huán)形聲吶陣列在機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)，由于存在探測(cè)盲區(qū)，無法檢測(cè)到該障礙物。本發(fā)明立體式聲吶陣列中，機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)，上方的聲吶3可以檢測(cè)到A點(diǎn)的障礙物，進(jìn)而完成避障。因此，該立體式排列的聲吶陣列，在機(jī)器人在啟動(dòng)時(shí)，可以探測(cè)到距離箱體更加接近的障礙物。
[0031]實(shí)施例2
[0032]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本發(fā)明基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，如圖4所示，為立體式聲吶陣列的側(cè)面圖。為防止機(jī)器人箱體本身進(jìn)入到立體式聲吶陣列中，上方的聲吶3探測(cè)中心線和機(jī)器人箱體夾角為α/2，其中α為聲吶的探測(cè)角，使探測(cè)信號(hào)邊界線與機(jī)器人箱體平行，巧妙的避免了箱體誤入探測(cè)區(qū)域的情況。
[0033]如圖5所示，為立體式聲吶陣列的立體圖，可以直觀的觀察立體式聲吶陣列的排列方式。
[0034]以上所述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。任何根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所作出的各種其他相應(yīng)的改變與變形，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，所述系統(tǒng)布置在機(jī)器人上，其特征在于，包括:聲吶(I)和聲吶(2)構(gòu)成的一陣列面，所述多個(gè)陣列面構(gòu)成環(huán)形陣列； 其中，所述聲吶(I)和聲吶(2)的垂直平分線上還設(shè)有聲吶(3)，所述聲吶(3)朝向所述聲吶(I)和聲吶(2)。2.如權(quán)利要求1所述的基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，其特征在于，所述聲吶(3)設(shè)置在機(jī)器人頂部，所述聲吶(3)向斜下方發(fā)射探測(cè)信號(hào)。3.如權(quán)利要求2所述的基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，其特征在于，所述聲吶(3)設(shè)置在機(jī)器人底部，所述聲吶(3)向斜上方發(fā)射探測(cè)信號(hào)。4.如權(quán)利要求1或2或3所述的基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，其特征在于，所述聲吶(3)的探測(cè)中心線與機(jī)器人的箱體具有一夾角。5.如權(quán)利要求4所述的基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，其特征在于，所述夾角為a/2，其中，a為聲吶(3)的探測(cè)角。6.如權(quán)利要求1或2或3所述的基于立體式聲吶陣列的機(jī)器人避障系統(tǒng)，其特征在于，所述聲吶(I)和聲吶(2)間隔設(shè)置在機(jī)器人上。
【文檔編號(hào)】G01S15/93GK105824025SQ201510001873
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日
【發(fā)明人】徐方, 姚承博, 楊奇峰, 梁亮, 褚明杰, 朱洪彪
【申請(qǐng)人】沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司