自主移动机器人-AGV吧

技术领域

本实用新型涉及自主移动机器人。

背景技术

机器人通常是由计算机或电子编程导引的电子机械机器。移动机器人具有在其环境中四处移动的能力且不固定到一个物理位置。现今常用的移动机器人的实例是自动化导引交通工具或自动导引交通工具(AGV) ^GV通常是沿循地板中的标记或导线或者使用视觉系统或激光以用于导航的移动机器人。移动机器人可存在于工业、军事及安全环境中。移动机器人还显现为用于娱乐的消费型产品或执行像真空清洁及家庭辅助的某些任务。

真空清洁器机器人通常使用空气栗来形成部分真空以用于从地板或支撑表面提升灰尘及污垢。真空清洁器机器人通常将污垢收集于灰尘袋或旋风分离器中以用于稍后处理。用于家庭中以及工业中的真空清洁器以多种大小及型号存在，例如小电池操作的手持式装置、家用中央真空清洁器、在被清空之前可处置数百公升灰尘的巨型固定工业器具及用于回收大的溢出或移除受污染土壤的自推进真空卡车。

自主机器人真空清洁器通常在对地板进行真空处理时导航居住空间及常见障碍。自主机器人真空清洁器可包含用于识别及规避障碍(例如壁、家具或阶梯）的传感器。一些机器人可使用多种传感器来获得关于其周围环境的数据(举例来说）以用于导航或障碍检测及障碍规避。

实用新型内容

本实用新型的一个方面提供一种自主移动机器人，其包含机器人主体、声呐系统、侧面测距传感器、至少一个落差传感器(cliff sensor)、驱动系统及控制系统。所述机器人主体界定前向驱动方向且具有相对于所述前向驱动方向的前向及后向部分。所述前向部分具有由沿着所述机器人主体的外接直径定位的拐角定界的大体上笔直前向表面。所述声呐系统是以沿着所述前向表面的设定距离安置于所述机器人主体上的声呐发射器阵列及声呐接收器阵列。所述发射器发射声波且所述接收器接收所述声波的反射。每一发射器邻近一接收器安置且每一发射器与接收器对测量从所述前向表面到一壁的距离。所述侧面测距传感器安置于所述机器人主体的一侧上且邻近所述前向表面的拐角定位。

另外，所述驱动系统支撑所述机器人主体且经配置以沿着一路径操纵所述机器人跨越地板表面。所述控制系统由所述机器人主体支撑且与所述驱动系统、所述声呐系统、所述侧面测距传感器及安置于所述机器人主体的底部表面上的至少一个落差传感器通信。所述控制系统处理从所述接收器阵列接收的传感器信号、计算所述前向表面到所述壁的接近角、计算到所述壁的最近拐角距离、使所述机器人主体转向以规避碰撞且将所述前向驱动方向对准为平行于所述壁，其中所述机器人主体以阈值壁沿循距离邻近所述壁行进。

本实用新型的实施方案可包含以下特征中的一或多者。在一些实施方案中，所述发射器阵列包含奇数个发射器且所述接收器阵列包含偶数个接收器，其中每一发射器安置于两个接收器之间。在一些实施方案中，所述发射器阵列包含三个发射器且所述接收器阵列包含四个接收器。另外或替代地，所述控制系统可执行具有将每一所发射声波分离的阈值持续时间的声呐发射循环。在一些实施方案中，将每一所发射声波分离的所述持续时间介于约5毫秒与约25毫秒之间。在一些实施方案中，将每一所发射声波分离的所述持续时间为约15毫秒。另外，所述声呐发射循环可具有介于约30毫秒与约60毫秒之间的循环完成时间周期。在一些实施方案中，所述声呐发射循环可具有45毫秒的循环完成时间周期。

在一些实施方案中，所述机器人进一步包含邻近前向面的拐角中的一者且延伸超出所述机器人主体的周界的侧面刷。在一些实施方案中，所述机器人包含安置于所述前向部分上且与所述控制器通信的撞击传感器。所述撞击传感器的致动指示由所述声呐发射器及接收器阵列检测的与凹入壁部分相比较靠近的悬突部的存在。在存在悬突部的情况下，所述机器人校准对应于从所述机器人到所述壁的凹入部分的第二壁沿循距离的信号值阈值。所述第二壁沿循距离允许所述机器人以等于所述阈值壁沿循距离的距离邻近所述悬突部的最近部分行进。

所述控制系统可执行方向锁定驱动命令。所述方向锁定驱动命令规避最近行进的路径直到所述机器人远离一位置行进阈值距离为止。当所述机器人检测到最近障碍时，所述控制系统执行方向锁定驱动越权控制命令，且所述方向锁定驱动越权控制命令维持转向方向直到所述机器人行进阈值距离为止，而不管所述最近所检测障碍的位置如何。

在一些实施方案中，所述机器人主体界定垂直于所述前向驱动方向的横向轴线。所述前向主体部分可具有大体上平行于所述横向轴线的前面。另外，所述驱动系统可包含大体上沿着所述横向轴线相对、相对于所述前向驱动方向邻近所述机器人主体的右侧及左侧的右驱动轮模块及左驱动轮模块。在一些实例中，所述机器人的所述前向部分具有大体上矩形形状且所述机器人的所述后向部分具有大体上圆形形状。

所述笔直前向表面界定一高度。在一些实例中，所述发射器阵列及所述接收器阵列大体上沿着所述前向表面的中间高度安置。在其它实例中，所述发射器阵列以距所述前向表面的中间高度的第一阈值距离安置，且所述接收器阵列可以距所述前向表面的中间高度的第二阈值距离安置。所述第一阈值距离可不同于所述第二阈值距离。

本实用新型的另一方面提供一种操作自主移动机器人跨越地板表面的方法。所述方法包含激发以沿着机器人主体的大体上笔直前向表面的长度的距离布置的声呐发射器阵列及声呐接收器阵列。前向表面的每一端位于沿着由所述机器人主体的外接直径追踪的圆周。发射器阵列中的每一发射器邻近接收器阵列中的一接收器安置，且每一发射器与接收器对测量从所述前向表面到一壁的距离。另外，所述方法包含处理由所述接收器阵列接收的传感器信号，且在机器人不与所述壁进行接触的情况下，确定如由两个发射器与接收器对测量的前向面与所述壁之间的至少两个距离。所述方法包含计算所述前向表面到所述壁的接近角及计算到所述壁的最近拐角距离。一旦所述最近拐角距离达到阈值转向距离，所述方法便包含使所述机器人主体转向以规避碰撞、将前向驱动方向对准为平行于所述壁及以阈值壁沿循距离定位所述机器人的最靠近于所述壁的侧。

在一些实施方案中，将由所述发射器阵列中的所述发射器中的一者发射的每一声波分离的阈值持续时间介于约5毫秒与约25毫秒之间。在一些实施方案中，将由所述发射器阵列中的所述发射器中的一者发射的每一声波分离的所述阈值持续时间为15毫秒。将每一所发射声波分离的声呐发射循环可具有介于约30毫秒与约60毫秒之间的循环完成时间周期。在一些实施方案中，将每一所发射声波分离的声呐发射循环具有约45毫秒的循环完成时间周期。

所述方法可包含在机器人邻近所述壁行进的同时，重复激发安置于所述机器人主体的一侧上且邻近所述前向表面的至少一个拐角定位的侧面测距传感器。所述侧面测距传感器测量到所述壁的距离，使得所述机器人在沿循所述壁时维持阈值壁沿循距离且规避碰撞。在一些实施方案中，所述阈值壁沿循距离使得延伸超出所述机器人的周界的侧面刷能够接触所述壁。

在一些实施方案中，所述方法包含在上述机器人转向及/或反向驱动的同时，利用至少一个落差传感器测量到地板的距离。如果所述落差传感器检测到落差，那么所述控制系统使所述机器人停止驱动及/或转向。

本实用新型的另一方面提供一种沿着一路径操作自主移动机器人跨越地板表面的方法。所述方法包含从安置于由所述机器人界定的机器人主体上的发射器发射声波及在计算处理器上执行行为系统。所述行为系统从安置于所述机器人主体上的接收器接收传感器信号且基于所述传感器信号执行至少一个行为。所述传感器信号指示由所述接收器接收的声波反射。如果所述机器人操纵跨越表面，那么行为系统执行具有将每一所发射声波分尚的阈值持续时间（例如，15_秒)的声呐发射循环。所述声呐发射循环可具有45晕秒的循环完成时间周期。

在一些实施方案中，所述方法进一步包含在所述机器人接收到指示机器人路径中的障碍的存在的传感器信号的情况下执行摆动驱动命令。所述摆动命令包含各自相对于前向驱动方向成角度达对应摆动角度的一系列交替右驱动命令及左驱动命令。所述对应右驱动命令及左驱动命令的所述摆动角度可为不同的。

所述方法可进一步包含在所述机器人接收到指示壁的存在的传感器信号的情况下执行具有大于悬突距离的壁沿循距离的壁沿循行为。所述壁沿循距离是所述机器人主体与所述壁之间的距离，且所述悬突距离是所述壁与所述悬突部之间的距离。在所述壁沿循行为的执行期间，所述机器人可以远离所述壁的阈值距离驱动。所述声呐发射循环可具有等于所述阈值持续时间的循环完成时间周期。

在一些实施方案中，所述方法进一步包含在计算处理器接收到指示所述机器人处于由两个壁形成的拐角中的传感器信号的情况下执行方向锁定驱动命令。所述方向锁定命令规避最近行进的路径直到所述机器人行进阈值距离为止。

在附图及以下描述中陈述本实用新型的一或多个实施方案的细节。依据描述及图式且依据权利要求书，其它方面、特征及优点将显而易见。