專利名稱：管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于移動機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在對中央空調(diào)的清洗，大多數(shù)采用人為控制的清潔設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。其缺點為自動化程度很低，為半自動工作或者近乎手工操作。由操作人員遙控的清潔機(jī)器一方面由于清潔機(jī)器與控制終端由控制電纜相連，降低了清潔機(jī)器在管道內(nèi)行走靈活性與機(jī)動性能，一次性進(jìn)入管道清洗范圍有限，必須進(jìn)行同一管道設(shè)置多個入口。另ー方面由管道內(nèi)復(fù)雜的情況，有時僅通過攝像頭無法掌握清潔機(jī)器在管內(nèi)的工作情況，對操作人員帶來了極大的不便，從而降低了清洗效率，提高了清洗成本。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括障礙物檢測系統(tǒng)、雙編碼器定位系統(tǒng)、電子陀螺儀和起始點識別裝置，可引導(dǎo)管道清潔機(jī)器人自主完成清掃任務(wù)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的控制器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動的行走驅(qū)動系統(tǒng)，與具體任務(wù)相關(guān)的吸塵系統(tǒng)，所述的行走驅(qū)動系統(tǒng)控制左驅(qū)動電機(jī)和右驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動電機(jī)上安裝右編碼器，所述的人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)與所述的控制器連接，還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測的障礙物檢測系統(tǒng)，所述的障礙物檢測系統(tǒng)與所述的控制器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)與所述的控制器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計算的電子陀螺儀，所述的電子陀螺儀與所述的控制器連接；還包括用于判斷管道入ロ位置的起始點識別裝置，所述的起始點識別裝置與所述的控制器連接。所述的障礙物檢測系統(tǒng)設(shè)置超聲波障礙物檢測裝置。所述的障礙物檢測系統(tǒng)設(shè)置紅外障礙物檢測裝置。所述的雙編碼器定位系統(tǒng)連接所述的左編碼器和右編碼器。所述的起始點識別裝置，設(shè)置磁感應(yīng)識別裝置，識別采用磁鐵，磁鋼和磁條設(shè)置的起始點特征。所述的起始點識別裝置，設(shè)置紅外識別裝置，識別采用紅外線設(shè)置的起始點特征。本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、可檢測障礙物，避免碰撞；2、組合定位方式，能更加穩(wěn)定的定位自身位置；3、可識別起始點位置，自主結(jié)束清掃。

[0012]圖I是管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)ー步描述。參照圖1，管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊2，進(jìn)行集中處理的控制器1，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊3，進(jìn)行自由移動的行走驅(qū)動系統(tǒng)4，與具體任務(wù)相關(guān)的吸塵系統(tǒng)5，所述的人機(jī)界面模塊3，行走驅(qū)動系統(tǒng)4和吸塵系統(tǒng)5與所述的控制器I連接。所述的電源管理模塊2為系統(tǒng)提供電壓穩(wěn)定的電源，還負(fù)責(zé)進(jìn)行充電管理，即實時檢測電池電壓，如果電壓不足立即進(jìn)行充電；充電過程中，所述的電源管理模塊2進(jìn)行充電控制，負(fù)責(zé)控制充電電流和充電結(jié)束判斷?！に龅娜藱C(jī)界面模塊3負(fù)責(zé)進(jìn)行狀態(tài)顯示和用戶指令的輸入。所述的行走驅(qū)動系統(tǒng)4用于控制左驅(qū)動電機(jī)和右驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度。所述的左驅(qū)動電機(jī)和右驅(qū)動電機(jī)帶動兩個驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動機(jī)器人以任意軌跡移動。所述的左驅(qū)動電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動電機(jī)上安裝右編碼器。所述的吸塵系統(tǒng)5是管道清潔機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的重要裝置。包括真空吸塵室及吸塵電機(jī)，滾刷及滾刷電機(jī)。滾刷及滾刷電機(jī)是為了將地面和管道壁的灰塵及垃圾揚(yáng)起來，而真空吸塵室及吸塵電機(jī)是形成一定的真空度，將揚(yáng)起的灰塵及垃圾吸到灰塵袋內(nèi)。所述的障礙物檢測系統(tǒng)6負(fù)責(zé)檢測工作環(huán)境的障礙物情況，用于管道清潔機(jī)器人的路徑規(guī)劃和避障。所述的障礙物檢測系統(tǒng)6與所述的控制器I連接，由所述的控制器I進(jìn)行控制。可采用超聲波傳感器組成超聲波障礙物檢測裝置，也可采用紅外測距傳感器組成紅外障礙物檢測裝置，或者采用兩種傳感器進(jìn)行組合。還包括進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)7，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7與所述的控制器I連接。所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7連接所述的左編碼器和右編碼器，作為信號的輸入，不斷累計左驅(qū)動電機(jī)和右驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，從而計算管道清潔機(jī)器人的行走距離和旋轉(zhuǎn)角度。但是這種方式會不斷累計舍入誤差，并且當(dāng)管道清潔機(jī)器人的驅(qū)動輪發(fā)生打滑的時候定位誤差會迅速惡化，導(dǎo)致嚴(yán)重的定位錯誤。為了彌補(bǔ)所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7自身的累計誤差和打滑引起的誤差，還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計算的電子陀螺儀8，所述的電子陀螺儀8與所述的控制器I連接。所述的電子陀螺儀8累計計算機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)角度，可校正所述的雙編碼器定位系統(tǒng)7的誤差。還包括用于判斷管道入口位置的起始點識別裝置9，所述的起始點識別裝置9與所述的控制器I連接。管道入口是管道清潔機(jī)器人的工作起始位置，當(dāng)管道清潔機(jī)器人發(fā)現(xiàn)電池電量將要耗盡的時候，需要盡快回到管道入口等待充電；當(dāng)管道清潔機(jī)器人在清掃過程中檢測到起始點特征信號，應(yīng)立即結(jié)束清掃工作，原地等待。所述的起始點識別裝置9，設(shè)置磁感應(yīng)識別裝置，識別采用磁鐵，磁鋼和磁條設(shè)置的起始點特征，當(dāng)所述的起始點識別裝置9檢測到磁信號以后，就確定了起始點位置。也設(shè)置紅外識別裝置，識別采用紅外線設(shè)置的起始點特征?；蛘邇煞N信號的組合。
權(quán)利要求1.管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的控制器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動的行走驅(qū)動系統(tǒng)，與具體任務(wù)相關(guān)的吸塵系統(tǒng)，所述的行走驅(qū)動系統(tǒng)控制左驅(qū)動電機(jī)和右驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，所述的左驅(qū)動電機(jī)上安裝左編碼器，所述的右驅(qū)動電機(jī)上安裝右編碼器，所述的人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)與所述的控制器連接，其特征在于還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測的障礙物檢測系統(tǒng)，所述的障礙物檢測系統(tǒng)與所述的控制器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)與所述的控制器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計算的電子陀螺儀，所述的電子陀螺儀與所述的控制器連接；還包括用于判斷管道入口位置的起始點識別裝置，所述的起始點識別裝置與所述的控制器連接。
2.如權(quán)利要求I所述的管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的障礙物檢測系統(tǒng)設(shè)置超聲波障礙物檢測裝置。
3.如權(quán)利要求I所述的管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的障礙物檢測系統(tǒng)設(shè)置紅外障礙物檢測裝置。
4.如權(quán)利要求I所述的管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的雙編碼器定位系統(tǒng)連接所述的左編碼器和右編碼器。
5.如權(quán)利要求I所述的管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的起始點識別裝置，設(shè)置磁感應(yīng)識別裝置，識別采用磁鐵，磁鋼和磁條設(shè)置的起始點特征。
6.如權(quán)利要求I所述的管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于所述的起始點識別裝置，設(shè)置紅外識別裝置，識別采用紅外線設(shè)置的起始點特征。
專利摘要本實用新型公開一種管道清潔機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，包括提供穩(wěn)定電源的電源管理模塊，進(jìn)行集中處理的控制器，進(jìn)行狀態(tài)顯示和界面操作的人機(jī)界面模塊，進(jìn)行自由移動的行走驅(qū)動系統(tǒng)，與具體任務(wù)相關(guān)的吸塵系統(tǒng)，所述的人機(jī)界面模塊，行走驅(qū)動系統(tǒng)和吸塵系統(tǒng)與所述的控制器連接，還包括進(jìn)行環(huán)境障礙物檢測的障礙物檢測系統(tǒng)，所述的障礙物檢測系統(tǒng)與所述的控制器連接；進(jìn)行小范圍自定位的雙編碼器定位系統(tǒng)，所述的雙編碼器定位系統(tǒng)與所述的控制器連接；還包括進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度計算的電子陀螺儀，所述的電子陀螺儀與所述的控制器連接；還包括用于判斷管道入口位置的起始點識別裝置，所述的起始點識別裝置與所述的控制器連接。
文檔編號B08B9/051GK202527426SQ20122002944
公開日2012年11月14日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉瑜 申請人:浙江理工大學(xué)