一種復合障礙物掃描儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及定位導航技術領域，尤其是涉及一種復合障礙物掃描儀。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們在日常生活中，對智能設備的要求也越來越高。機器人作為協(xié)助或者替代人類工作的智能機器，早已廣泛地應用于工業(yè)生產(chǎn)領域；近年來，有些服務機器人甚至已經(jīng)進入到人們的家庭中，為人們的生活提供便利。
[0003]服務機器人行業(yè)在最近幾年內(nèi)發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了如娛樂休閑機器人、殘障輔助機器人、專業(yè)清潔機器人、物流用途機器人等頗具新穎性和實用性的服務機器人，改善了人們的生活。目前，盡管機器人行業(yè)發(fā)展進步明顯，但是現(xiàn)有的機器人仍然會經(jīng)常由于不夠智能而常常無法滿足人類的更高要求。
[0004]要實現(xiàn)機器人的智能化，機器人定位導航技術必不可少。在室內(nèi)的環(huán)境中，服務機器人多采用超聲波網(wǎng)絡進行定位，超聲波網(wǎng)絡定位系統(tǒng)首先需要一個光速級的同步信號(如無線信號)來實現(xiàn)測距時間上的同步，然后通過收到的超聲波信標的數(shù)據(jù)解算出機器人當前的位置情況。在現(xiàn)有的超聲波網(wǎng)絡定位系統(tǒng)中，機器人與超聲波信標之間通常會存在有障礙物，使得超聲波在傳輸過程中遇到阻礙，但是這種方式會導致在解算機器人當前位置時，數(shù)據(jù)存在一定的偏差；因而，當機器人與超聲波信標之間存在障礙物時，需要系統(tǒng)內(nèi)另外一個超聲波信標對機器人進行定位。
[0005]在實現(xiàn)超聲波信標之間的調(diào)換前，必須借助一種掃描儀，用于判定障礙物的大小及障礙物是否是人，因為在調(diào)換時，障礙物如果過小，則不會影響超聲波的傳輸，障礙物如果是會運動的人，機器人的避讓辦法可以為等待或者打招呼請其離開，與避讓固定物體的方法不一致。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是，克服現(xiàn)有技術的上述不足，而提供一種復合障礙物掃描儀，具有能識別障礙物和障礙物的大小和能判定障礙物是否為人的特點。
[0007]本實用新型的技術方案是:一種復合障礙物掃描儀，包括同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和控制處理系統(tǒng)；其中:
[0008]同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括復合傳感器座、伺服電機、支架、旋轉(zhuǎn)編碼器和旋轉(zhuǎn)搭載頭；伺服電機安裝在支架上；復合傳感器座通過旋轉(zhuǎn)搭載頭安裝在伺服電機的上端，伺服電機的下端安裝有獨立的旋轉(zhuǎn)編碼器；復合傳感器座上安裝有超聲波收發(fā)傳感器和人體感應傳感器。
[0009]控制處理系統(tǒng)包括:伺服電機驅(qū)動模塊、障礙物掃描主控模塊和總線；伺服電機驅(qū)動模塊與伺服電機連接，用于控制伺服電機的開啟與關閉；障礙掃描主控模塊分別與復合傳感器座、伺服電機驅(qū)動模塊、旋轉(zhuǎn)編碼器及總線連接，用于主動控制，還用于處理數(shù)據(jù)；總線用于收發(fā)數(shù)據(jù)；
[0010]超聲波收發(fā)傳感器和人體感應傳感器將獲取的信息數(shù)據(jù)集成到復合傳感器座上，傳輸給障礙物掃描主控模塊。
[0011]進一步地，所述超聲波收發(fā)傳感器的前端安裝吸音管，吸音管用于收窄超聲波接收的角度；在使用超聲波對障礙物進行探測與掃描時，超聲波的能量是擴散的，吸音管通過收窄超聲波接收的角度，將超聲波的能量集中，從而更好地提高檢測的效果。
[0012]進一步地，所述旋轉(zhuǎn)編碼器為絕對編碼器。原因在于:絕對編碼器會由機械位置來決定每個位置的唯一性，具有無需記憶、無需找參考點、隨時讀取位置信息的特點；在本實用新型實施過程中需要根據(jù)用戶的輸入而改變角度，因而最優(yōu)選擇絕對編碼器。
[0013]進一步地，所述超聲波收發(fā)傳感器包括:超聲波信號放大器和超聲波信號收發(fā)器；其中:
[0014]超聲波信號放大器用于對超聲波信號進行放大；
[0015]超聲波信號收發(fā)器用于發(fā)送和接收超聲波；
[0016]在需要發(fā)射和接收超聲波時，通過超聲波信號收發(fā)器，使超聲波收發(fā)傳感器對外發(fā)射超聲波信號，此時，超聲波信號放大器會對超聲波信號進行放大，當超聲波信號遇到障礙物反射回來時，被超聲波收發(fā)器接收后，再被超聲波信號放大器放大。
[0017]進一步地，所述障礙物掃描主控模塊包括單片機主控模塊和超聲波測距模塊；其中:
[0018]單片機主控模塊用于控制伺服電機驅(qū)動模塊、超聲波信號收發(fā)器；單片機主控模塊接收到總線發(fā)出的數(shù)據(jù)后，會根據(jù)數(shù)據(jù)控制伺服電機驅(qū)動模塊和超聲波信號收發(fā)器，完成自動控制；
[0019]超聲波測距模塊用于處理旋轉(zhuǎn)編碼器和復合傳感器座所反饋的數(shù)據(jù)，并判斷機器人在指定角度的前方有無障礙物、障礙物大小以及障礙物是否是人；超聲波測距模塊通過接收旋轉(zhuǎn)編碼器和復合傳感器座所反饋的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理，可以實現(xiàn)判斷機器人在指定角度的前方有無障礙物、機器人與障礙物之間的距離、障礙物大小以及障礙物是否是人的功能，其原理在于:
[0020]1、判斷有無障礙物:超聲波在遇到障礙物時會發(fā)生反射；
[0021]2、判斷機器人與障礙物之間的距離:超聲波在遇到障礙物時發(fā)生發(fā)射，反射超聲波與原超聲波之間存在一定的時間間隙，通過該時間間隙可以計算出機器人與障礙物之間的距離；
[0022]3、判斷障礙物的大小:超聲波在遇到障礙物時發(fā)生發(fā)射，反射超聲波與原超聲波在能量強度上存在一定的差別(反射超聲波的能量強度要小)，通過超聲波能量強度的變化量可以判斷物體大??；
[0023]4、判斷障礙物是否是人:人體本身會發(fā)射出一定頻率的紅外波，人體感應傳感器根據(jù)這一特性，接收障礙物所發(fā)射出的紅外波，如果該紅外波為人體的紅外波頻率，則人體感應器會發(fā)出數(shù)據(jù)，說明障礙物為人；如果該紅外波在人體的紅外波頻率范圍外，則人體感應器會發(fā)出數(shù)據(jù)，說明障礙物不是人。
[0024]進一步地，所述總線為CAN總線。
[0025]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下特點:
[0026]1、能識別障礙物和障礙物的大?。煌ㄟ^掃描和數(shù)據(jù)處理，能夠計算出障礙物是否存在以及障礙物的大小。當障礙物過大時，超聲波網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)的另一個超聲波信標會取代當前信標，對機器人進行定位并發(fā)放指令使機器人能夠規(guī)避該障礙物；當障礙物較小時，忽略該障礙物。機器人通過本實用新型能夠更好地應對不同大小的障礙物，當遇到較大障礙物時，能夠及時地選擇其他信標對機器人進行定位，不會出現(xiàn)定位誤差的問題，當遇到較小障礙物時，可以讓機器人智能地忽略障礙物繼續(xù)前行，更加智能化；
[0027]2、能判定障礙物是否為人:通過人體感應器對障礙物的感應以及后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，判定障礙物是否為人。當障礙物為人時，提供信息給機器人，使機器人采用原地待命或是打招呼請其離開的方式進行規(guī)避；當障礙物非人時，提供信息給機器人，使機器人采用常用的規(guī)避措施規(guī)避該障礙物；機器人通過本實用新型能夠更好地區(qū)分障礙物的種類，并實現(xiàn)與人類的互動。
【附圖說明】
[0028]圖1 一為本實用新型的結構示意圖；
[0029]圖2—為本實用新型的超聲波收發(fā)傳感器結構示意圖；
[0030]圖3—為本實用新型的障礙物掃描主控模塊示意圖；
[0031]圖4一為本實用新型的流程圖。
[0032]圖中:1 一同步旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，2—控制處理系統(tǒng)，3—復合傳感器座，4一伺服電機，5—支架，6—旋轉(zhuǎn)編碼器，7—伺服電機驅(qū)動模塊，8—障礙物掃描主控模塊，9一總線，10—吸音管，11 一搭載旋轉(zhuǎn)頭，31 —超聲波收發(fā)傳感器，32—人體感應傳感器，81—單片機主控模塊，82—超聲波測距模塊，311 —超聲波信號放大器，312—超聲波信號收發(fā)器。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。