本發(fā)明涉及車輛工程領域，具體而言，涉及一種障礙檢測裝置及全向車。

背景技術：

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，全向移動車(AGV車)在智能倉儲行業(yè)運用愈加普及，對全向移動車的穩(wěn)定性、可靠性也提出了更高的要求。同時，全向移動車也被應用在影視劇、綜藝等拍攝中。

為了防止車輛在工作時，撞到障礙物、其他車輛或者工作人員等，需要檢測機器人在移動過程中，四周是否存在障礙物。現(xiàn)有技術中，往往采用單一檢測裝置進行障礙物檢測，例如通過攝像頭采集前方的圖像，或者通過超聲波傳感器采集超聲波數(shù)據(jù)進行障礙物檢測。

但是，在紋理特別稀疏、紋理重復度高以及純色表面，光照快速變化的場景以及運動速度超過量程等情況時，攝像頭工作均會受到影響；而超聲波無法檢測到細欄桿、網格圍欄等細小物體。在這些情況中，采用單一檢測裝置進行障礙物檢測，不能準確的檢測到四周是否存在障礙物，經常會出現(xiàn)檢測失靈的情況。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種障礙檢測裝置，其能夠有效地準確地檢測障礙是否存在。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種全向車，其能夠有效地準確地避開障礙物，從而避免對自身和外部環(huán)境造成損壞，保證運行的穩(wěn)定性和安全性。

本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種障礙檢測裝置，用于全向車，其包括外殼、視覺超聲波感知模塊以及視覺超聲波處理模塊，所述視覺超聲波感知模塊包括視覺傳感器和超聲波傳感器，所述視覺傳感器和超聲波傳感器均設置于外殼，所述視覺傳感器用于采集障礙的圖像信號，所述超聲波傳感器用于采集障礙的超聲波信號，所述視覺超聲波處理模塊用于接收所述圖像信號和所述超聲波信號并進行處理，從而獲得障礙的位置信息。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，所述外殼殼壁設置有視覺檢測孔和超聲波檢測孔，所述視覺傳感器和所述超聲波傳感器均安裝于所述外殼內部，所述視覺傳感器的感應部對應所述視覺檢測孔，所述超聲波傳感器的感應部對應所述超聲波檢測孔。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，所述外殼設置有安裝架，所述安裝架設置有安裝孔。

一種全向車，其包括車本體和上述的障礙檢測裝置，所述障礙檢測裝置安裝于所述車本體。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，所述外殼有四個且分別設置于所述車本體的前端、后端、左側以及右側。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，所述車本體包括車橋臂、第一支撐板、四個麥克納姆輪以及動力系統(tǒng)，所述車橋臂有兩個且間隔設置，所述第一支撐板的兩側分別固定連接于兩個所述車橋臂，四個所述麥克納姆輪分別安裝于兩個所述車橋臂的兩端，所述動力系統(tǒng)用于給四個所述麥克納姆輪提供動力。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，全向車還包括第二支撐板，所述第二支撐板位于第一支撐板下方且兩端分別連接于兩個車橋臂。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，所述車本體還包括減震裝置，所述減震裝置包括避震臂和彈性伸縮件，所述避震臂轉動連接于所述車橋臂，所述彈性伸縮件的兩端分別轉動連接于所述車橋臂和所述避震臂，所述麥克納姆輪轉動連接于所述避震臂。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，所述彈性伸縮件為減震彈簧。

進一步地，在本發(fā)明較佳的實施例中，所述動力系統(tǒng)包括四個電機，四個所述電機分別固定安裝于兩個所述車橋臂的兩端，四個所述電機的輸出軸分別與四個所述麥克納姆輪傳動連接。

本發(fā)明實施例的有益效果是：

本障礙檢測裝置包括外殼、視覺超聲波感知模塊以及視覺超聲波處理模塊，視覺超聲波感知模塊包括視覺傳感器和超聲波傳感器，視覺傳感器和超聲波傳感器均設置于外殼，視覺傳感器用于采集障礙的圖像信號，超聲波傳感器用于采集障礙的超聲波信號，視覺超聲波處理模塊用于接收圖像信號和超聲波信號并進行處理，從而獲得障礙的位置信息，通過視覺傳感器和超聲波傳感器的結合，可以有效檢測各種類型的障礙，從而準確地檢測到障礙是否存在，有效彌補了現(xiàn)有技術的缺陷。

本全向車包括車本體和上述的障礙檢測裝置，障礙檢測裝置安裝于車本體，障礙檢測裝置可以準確地檢測到障礙是否存在，從而使得全向車能夠有效地準確地避開障礙物，從而避免對自身和外部環(huán)境造成損壞，保證運行的穩(wěn)定性和安全性，有效彌補了現(xiàn)有技術的缺陷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的全向車的第一視角的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的全向車的第二視角的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的全向車的第三視角的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的全向車的第四視角的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的減震裝置和第一車橋臂的第一視角的連接示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的減震裝置和第一車橋臂的第二視角的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的全向車拆除第一支撐板和動力系統(tǒng)后的結構示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的視覺超聲波感知模塊的結構示意圖。

圖標：100－全向車；110－車架；120－第一支撐板；122－凸板；130－第二支撐板；140－第一車橋臂；142－支板；144－支條；146－第一安裝槽；148－連接塊；150－第二車橋臂；156－第二安裝槽；160－減震裝置；162－避震臂；164－彈性伸縮件；166－臂板；168－連接條；170－電機；172－輪軸；174－聯(lián)軸器；180－麥克納姆輪；190－障礙檢測裝置；191－視覺超聲波感知模塊；192－外殼；193－安裝架；194－視覺傳感器；196－超聲波傳感器；198－視覺超聲波處理模塊；199－支撐架。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術語“水平”、“豎直”等術語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結構一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

請參照圖1－4，本實施例提供了一種全向車100，其包括車架110、減震裝置160、四個麥克納姆輪180、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及障礙檢測裝置190。

其中，參照圖5－6，車架110包括第一車橋臂140、第二車橋臂150、第一支撐板120以及第二支撐板130。第一車橋臂140和第二車橋臂150平行間隔設置，第一車橋臂140和第二車橋臂150均包括兩個支板142和多根支條144，兩個支板142均采用環(huán)氧板制成且其上設置多個工藝孔，以便保證其強度的同時盡可能減輕自重。多根支條144均平行間隔設置于兩個支板142之間，且每根支條144的兩端分別與兩個支板142相對的兩個表面連接。這種結構可以在保證第一車橋臂140和第二車橋臂150承重性能的同時，盡可能減輕兩者自身的重量和原料，以降低制造成本。

當然，需要說明的是，在其它實施例中，構成第一車橋臂140和第二車橋臂150的支板142也可以采用其它質量輕、強度高、易加工的材料，比如碳纖板等，具體根據(jù)實際情況確定。

第一車橋臂140的兩個支板142中部均設置有兩個長方形的第一凹槽，兩個第一凹槽相互對應從而形成第一安裝槽146。同時，第二車橋臂150的兩個支板142中部均設置有兩個長方形的第二凹槽，兩個第二凹槽相互對應從而形成第二安裝槽156。

第一車橋臂140的兩根支板142中部之間以及第二車橋臂150的兩根支板142之間均設置有連接塊148，兩個連接塊148分別位于第一安裝槽146和安裝槽下方。設置兩個連接塊148的目的在于一方面增強第一車橋臂140和第二車橋臂150的結構強度，另一方面可以承受車輛由于側向平移過程中，由于同一側麥克納姆輪180同時撞擊對全向車100內部所產生的力，從而避免對相應側的避震臂162造成損傷。

再次參照圖5－6，第一支撐板120采用環(huán)氧板、碳纖板等質量輕、強度高、易加工的材料制成。第一支撐板120大致呈長方形且長度方向與第一車橋臂140或第二車橋臂150的長度方向相同。第一支撐板120設置有多個預留孔，以便可以搭載各類設備，比如小型碼垛機械臂、貨架固定機構、云臺等。

第一支撐板120相對的兩側分別固定連接于第一車橋臂140和第二車橋臂150。為了提高第一支撐板120的安裝穩(wěn)定性，本實施例中，第一支撐板120對應第一車橋臂140和第二車橋臂150的兩側分別設置有凸板122，兩個凸板122分別固定連接于第一安裝槽146和第二安裝槽156的底部。第一安裝槽146和第二安裝槽156可以分別對兩個凸板122起到限位作用，從而有效提高第一支撐板120的穩(wěn)定性和可靠性。

第二支撐板130也采用環(huán)氧板、碳纖板等質量輕、強度高、易加工的材料制成。第二支撐板130大致呈長方形且長度方向與第一車橋臂140或者第二車橋臂150的長度方向垂直。第二支撐板130長度方向上的兩側分別通過螺栓固定連接于第一車橋臂140和第二車橋臂150的中部。第二支撐板130位于第一支撐板120的下方。設置第二支撐板130的目的在于提高第一車橋臂140和第二車橋臂150的連接強度，輔助第一支撐板120承載設備等重物，緩解負重情況下重物對第一支撐板120所產生的壓力。

避震裝置設置有四個且分別設置于第一車橋架和第二車橋架的兩端，每個避震裝置均包括避震臂162和兩個彈性伸縮件164。避震臂162可以采用各種結構和形式，本實施例中，四個避震臂162均包括兩個臂板166和多根連接條168，兩個臂板166均采用環(huán)氧板、碳纖板等質量輕、強度高、易加工的材料制成。兩個臂板166平行間隔設置，多根連接條168設置于兩個臂板166之間且每根連接條168的兩端分別連接于兩個臂板166相對的表面。這樣設置避震臂162的結構的目的在于在保證避震臂162結構強度的情況下盡可能減輕其重量，以降低其制造成本。

四個避震臂162分別通過轉軸轉動連接于第一車橋臂140和第二車橋臂150的兩端，四個避震臂162的轉軸的長度方向分別垂直于第一車橋臂140或者第二車橋臂150的長度方向。

彈性伸縮件164可以采用各種結構和形式，本實施例中，彈性伸縮件164均采用減震彈簧。減震彈簧結構簡單，工作穩(wěn)定，具有優(yōu)良的減震緩沖效果。每個減震裝置160的兩個彈性伸縮件164的一端分別轉動連接于相應的避震臂162的兩個臂板166，另一端分別轉動連接于相應的車橋臂的兩個支板142端部。

四個麥克納姆輪180分別剛性連接有四個輪軸172，四個輪軸172分別轉動連接于四個避震臂162的外側臂板166。

設置四個減震裝置160的目的在于從很大程度上減緩麥克納姆輪180傳遞到車架110的震動，從而可以有效減緩整個全向車100在不平路面行駛時的震動，保證全向車100移動過程中的平穩(wěn)性和水平性，進而使得全向車100可以準確地按照指定的路線行駛。

減震裝置160具有四種工作狀態(tài)，具體如下：

第一，當重物放置于第一支撐板120后，由于重力作用，第一支撐板120下壓，同時第一車橋臂140、第二車橋臂150以及第二支撐板130下壓，減震彈簧拉伸；重物從第一支撐板120移開后，由于重力作用消失，第一支撐板120上抬，同時第一車橋臂140、第二車橋臂150以及第二支撐板130上抬，減震彈簧恢復初始狀態(tài)

第二，當一側麥克納姆輪180單輪上坡時，該麥克納姆輪180相對初始位置抬高，帶動相應的避震臂162相對抬高，為保證第一支撐板120所固定設備位置相對不變，即保證第一車橋臂140或者第二車橋臂150位置相對不變，則減震彈簧壓縮；當車輛上坡完成后，相應的麥克納姆輪180向初始位置恢復，帶動避震臂162恢復，同時減震彈簧恢復初始狀態(tài)。

第三，當同一端兩個麥克納姆輪180均上坡時(此處以前端為例)，前端兩個麥克納姆輪180均抬升，帶動前端避震臂162相對抬高，第一支撐板120相對抬高重心后移，后端避震臂162相對降低，使得前端減震彈簧壓縮，而后端減震彈簧拉伸；當車輛上坡完成后前端麥克納姆輪180向初始位置恢復，帶動避震臂162恢復，第一支撐板120重心恢復，后端避震臂162恢復，使得前端避震彈簧相對拉伸到初始狀態(tài)，而后端避震彈簧相對壓縮到初始狀態(tài)。

第四，當前行過程中三輪需上坡時，伴隨三個麥克納姆輪180抬升，帶動避震臂162相對抬高，上支撐板相對重心不變，車橋臂均相對抬高，而另外一個麥克納姆輪180軸172承板相對變化幅度不大，使得該避震彈簧拉伸，而其他三輪避震彈簧壓縮；當車輛上坡完成后車輛恢復初始狀態(tài)。

動力系統(tǒng)包括四個電機170，四個所述電機170的機殼分別固定安裝于四個避震臂162的內側臂板166，四個所述電機170的輸出軸分別通過四個聯(lián)軸器174與四個輪軸172連接，從而分別與四個麥克納姆輪180傳動連接，輪軸172可以承受全向車100在正常行駛過程中麥克納姆輪180由于單側撞擊情況所產生的力，避免對聯(lián)軸器174造成損傷。這樣設置動力系統(tǒng)的目的在于使得四個麥克納姆輪180之間的動力可以相互獨立，互不影響，這樣即使某個麥克納姆輪180失去動力，其余三個也可以正常運轉。

控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術，用于控制全向車100的運動速度、方向等。

參照圖7，所述障礙檢測裝置190包括外殼192、視覺超聲波感知模塊191以及視覺超聲波處理模塊198。

其中，參照圖8，外殼192殼壁設置有視覺檢測孔、超聲波檢測孔、兩個L形的安裝架193，安裝架193遠離外殼192的部位設置有多個安裝孔，安裝架193通過安裝孔和螺栓安裝于第一支撐板120。

所述視覺超聲波感知模塊191包括視覺傳感器194和超聲波傳感器196，所述視覺傳感器194和超聲波傳感器196均設置于外殼192內部，所述視覺傳感器194的感應部對應所述視覺檢測孔，所述超聲波傳感器196對應所述超聲波檢測孔。所述視覺傳感器194能夠通過攝像頭采集障礙的圖像信號，所述超聲波傳感器196能夠通過發(fā)射超聲波采集障礙的超聲波信號。

視覺超聲波感知模塊191具有兩種工作狀態(tài)：

第一，在紋理特別稀疏、紋理重復度高以及純色表面，光照快速變化的場景以及運動速度超過量程等視覺傳感模塊使用環(huán)境受限情況中，即只有超聲波傳感器196模塊工作時，通過超聲波傳感器196模塊采集超聲波數(shù)據(jù)，視覺超聲波處理模塊198對超聲波數(shù)據(jù)處理。

第二，在細欄桿、網格圍欄等細小障礙情況中，超聲波傳感器196模塊使用環(huán)境受限情況中，即只有視覺傳感模塊可有效工作時，通過視覺傳感模塊采集圖像數(shù)據(jù)，視覺超聲波處理模塊198對圖像數(shù)據(jù)處理。

再次參照圖7，視覺超聲波處理模塊198通過支撐架199安裝于第二支撐板130的上表面。所述視覺超聲波處理模塊198用于接收上述圖像信號和超聲波信號并進行處理，從而獲得障礙的位置信息，并將位置信息發(fā)送到控制系統(tǒng)，以便控制系統(tǒng)控制全向車100進行規(guī)避。

障礙檢測裝置190將障礙物目標距離進行三級分類：安全距離、警告距離、危險距離。在安全距離情況下，全向車100將根據(jù)路徑規(guī)劃正常行駛；在警告距離下，全向車100將減速行駛，進行提前避障動作，避免突然減速產生慣性對工作平臺工作產生影響；在危險距離下，全向車100立刻剎車并向障礙另一側平移或者向后進行規(guī)避，在規(guī)避過程中，盡量減小所產生慣性對工作平臺工作造成的影響。

為了能夠實現(xiàn)全方位的障礙檢測，本實施例中，視覺超聲波感知模塊191和外殼192均設置有四個，四個所述視覺超聲波感知模塊191分別設置于四個外殼192內，四個外殼192分別設置于第一支撐板120的前端、后端、左側以及右側。

當然，需要說明的是，在其它實施例中，上述四個視覺超聲波感知模塊191也可以設置于其他位置，比如第一車橋臂140和第二車橋臂150上。

綜上，本全向車100設置有四個減震裝置160，具有優(yōu)良的減震性能，即使在不平整的路面上，也可以使得每個麥克納姆輪180能夠有效著地，從而保證移動過程的平穩(wěn)性和水平性，繼而可以準確地按照指定的路線行駛，有效彌補了現(xiàn)有技術的缺陷。

最后，需要強調的是，上述實施例中的減震裝置160除了用于全向車100外，也可以用于其它特殊用途的車輛。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。