移動(dòng)機(jī)器人充電控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及信號(hào)處理及自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及移動(dòng)機(jī)器人充電控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的提高，越來(lái)越多人渴望得到更多的個(gè)人時(shí)間，以便享受生活。然而，快節(jié)奏的工作，繁重的家務(wù)，占用了人們大量的個(gè)人時(shí)間。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人可以逐步代替人類承擔(dān)簡(jiǎn)單重復(fù)的體力勞動(dòng)。這些機(jī)器人里面有相當(dāng)一部分機(jī)器必須要自帶電池以實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)性，在電池耗盡的情況下，機(jī)器人就無(wú)法工作，那么就必須時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人的電量，當(dāng)電量低至設(shè)置的閾值時(shí)或者人工啟動(dòng)充電命令時(shí)，機(jī)器人就必須啟動(dòng)尋找充電座的模式，以便及時(shí)返回充電座進(jìn)行充電。
[0003]目前市面上的移動(dòng)機(jī)器人尋找充電座的方法有多種:1、紅外信號(hào)引導(dǎo)法，移動(dòng)機(jī)器人上裝有紅外接收頭，充電座從各個(gè)角度發(fā)射不同值的紅外載波信號(hào)，移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)接收到的不同紅外解調(diào)信號(hào)，判斷充電座的位置。2、射頻無(wú)線引導(dǎo)法，充電座按照一定的周期，由強(qiáng)漸弱地發(fā)送無(wú)線信號(hào)，機(jī)器人根據(jù)某個(gè)范圍內(nèi)的信號(hào)有無(wú)狀態(tài)，從而追蹤到座的位置。3、圖像識(shí)別法，充電座被涂成某一種特殊的顏色或者某一個(gè)特殊的形狀或者在充電座上貼上二維碼，移動(dòng)機(jī)器人上裝有攝像頭，通過(guò)攝像頭拍照?qǐng)D像，運(yùn)用相關(guān)的圖像處理技術(shù)識(shí)別出來(lái)充電座位置。上述第一種方法是只是單純的光學(xué)紅外線技術(shù)方法，紅外線只能在直線視距內(nèi)傳輸，可視范圍窄，容易受到外部障礙物的遮擋跟干擾，造成信號(hào)的丟失，所以不利于遠(yuǎn)距離或者隔著障礙物尋充電座，由于接收頭在移動(dòng)機(jī)器人上，容易受到外界環(huán)境的紅外信號(hào)的干擾，而且由于充電座必須要一面挨著固定物放置，因此減少了紅外發(fā)射信號(hào)的覆蓋范圍。上述第二種方法雖然不會(huì)受到外部障礙物的遮擋跟干擾，但是只能尋找到充電座的大概位置。上述第三種方法更加容易受到外部環(huán)境的影響，遮擋跟光線不好，都會(huì)導(dǎo)致識(shí)別出錯(cuò)，而且運(yùn)算量比較大，造成移動(dòng)機(jī)器人在找充電座的過(guò)程當(dāng)中，電量消耗比較大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型目的是提供一種移動(dòng)機(jī)器人充電控制系統(tǒng)，使得移動(dòng)機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地返回充電座。本實(shí)用新型的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種移動(dòng)機(jī)器人充電控制系統(tǒng)，包括移動(dòng)機(jī)器人及充電座；其特征在于:移動(dòng)機(jī)器人包括機(jī)體、電能存儲(chǔ)單元、充電模塊、第一主控模塊及與第一主控模塊連接的第一無(wú)線收發(fā)模塊、行動(dòng)模塊、障礙物檢測(cè)傳感器、碰撞檢測(cè)裝置、第一地理方位傳感器和至少四個(gè)紅外信號(hào)發(fā)送單元；充電模塊設(shè)置于機(jī)體上，與電能存儲(chǔ)單元連接；至少四個(gè)紅外信號(hào)發(fā)送單元設(shè)置于機(jī)體的四周，整體的信號(hào)發(fā)送覆蓋范圍為360度，每個(gè)紅外信號(hào)發(fā)送單元發(fā)射的信號(hào)范圍分別被限制在設(shè)定的區(qū)域內(nèi)，各紅外信號(hào)發(fā)送單元發(fā)射的信號(hào)數(shù)值不同且各紅外信號(hào)發(fā)送單元發(fā)射的紅外信號(hào)分強(qiáng)弱兩部分；充電座包括座體、第二主控模塊及與第二主控模塊連接的第二無(wú)線收發(fā)模塊、第二地理方位傳感器、供電模塊和至少兩個(gè)紅外信號(hào)接收單元，至少兩個(gè)紅外信號(hào)接收單元以一定的橫向間距安裝于座體前端，整體的信號(hào)接收覆蓋范圍為180度，并且各紅外信號(hào)接收單元的接收信號(hào)的范圍通過(guò)結(jié)構(gòu)性遮擋限定在設(shè)定的角度范圍；所述第一無(wú)線收發(fā)模塊用于和所述第二無(wú)線收發(fā)模塊無(wú)線通信配合，所述紅外信號(hào)發(fā)送單元用于和所述紅外信號(hào)接收單元紅外通信配合，所述供電模塊用于和所述充電模塊電能傳輸?shù)貙?duì)接配合。
[0006]作為具體的技術(shù)方案，所述機(jī)體為圓盤盒狀，所述至少四個(gè)紅外信號(hào)發(fā)送單元具體為九個(gè)，其中兩個(gè)小間距地布置于移動(dòng)機(jī)器人機(jī)體的正前端，其余七個(gè)分別布置于移動(dòng)機(jī)器人機(jī)體的正后端、正左端、正右端、左前端、左后端、右前端和右后端。
[0007]作為具體的技術(shù)方案，所述至少兩個(gè)紅外信號(hào)接收單元具體為四個(gè)，其中兩個(gè)小間距地布置于座體前端中部，另外兩個(gè)布置于所述小間距設(shè)置的兩個(gè)紅外信號(hào)接收單元的兩側(cè)。
[0008]作為具體的技術(shù)方案，所述第一地理方位傳感器和第二地理方位傳感器由陀螺儀或者地磁傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0009]作為具體的技術(shù)方案，所述障礙物檢測(cè)傳感器設(shè)置于前進(jìn)方向側(cè)的機(jī)體上，由光電對(duì)管傳感器或者超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0010]作為具體的技術(shù)方案，所述碰撞檢測(cè)裝置設(shè)置于前進(jìn)方向側(cè)的機(jī)體上，由物理的微動(dòng)開關(guān)、光電開關(guān)，或電容接近傳感器實(shí)現(xiàn)。
[0011]本實(shí)用新型提供的移動(dòng)機(jī)器人充電控制系統(tǒng)，使用無(wú)線通信建立充電座和移動(dòng)機(jī)器人之間的溝通機(jī)制，在開始尋找充電座時(shí)，結(jié)合充電座和機(jī)器人的方位信息，移動(dòng)機(jī)器人能夠快速地知道充電座的大體方位，并根據(jù)充電座的方位結(jié)合機(jī)器人的大體方位不斷地嘗試著接近充電座，在靠近充電座時(shí)，使用紅外通信的方法將機(jī)器人引導(dǎo)到充電座上面，這樣即使是充電座跟機(jī)器人在不同的房間，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)接。本實(shí)用新型通過(guò)充電座和移動(dòng)機(jī)器人之間建立的無(wú)線的溝通機(jī)制，結(jié)合兩者之間的地理方位，紅外信號(hào)導(dǎo)向，可以使得機(jī)器人快速準(zhǔn)確地返回充電座。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中移動(dòng)機(jī)器人的構(gòu)成示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中移動(dòng)機(jī)器人的紅外信號(hào)發(fā)送單元發(fā)送信號(hào)的角度范圍示意圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中充電座的構(gòu)成示意圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中移動(dòng)機(jī)器人找充電座的空間示意圖。
[0016]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中移動(dòng)機(jī)器人找充電座方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]結(jié)合圖1及圖3所示，本實(shí)施例提供的移動(dòng)機(jī)器人充電控制系統(tǒng)包括移動(dòng)機(jī)器人10及充電座20。移動(dòng)機(jī)器人10可以為執(zhí)行吸塵等清潔功能的受控自主移動(dòng)機(jī)器人，其相應(yīng)設(shè)置有功能執(zhí)行模塊，例如清掃及吸塵機(jī)構(gòu)等(該部分并非本申請(qǐng)的重點(diǎn)，本文將不再贅述)；充電座20 —般設(shè)置于房間內(nèi)的墻根處，用于為移動(dòng)機(jī)器人10充電。
[0018]如圖1所示，移動(dòng)機(jī)器人10包括機(jī)體11、電能存儲(chǔ)單元、充電模塊(圖中未示)、第一主控模塊12及與第一主控模塊12連接的第一無(wú)線收發(fā)模塊13、行動(dòng)模塊14、第一地理方位傳感器15、碰撞檢測(cè)裝置17、五個(gè)障礙物檢測(cè)傳感器(圖中分別標(biāo)號(hào)為161-165)和九個(gè)紅外信號(hào)發(fā)送單元(圖中分別標(biāo)號(hào)為181-189)。機(jī)體11為圓盤盒狀，第一主控模塊12、第一無(wú)線收發(fā)模塊13、地理方位傳感器15設(shè)置于機(jī)體11內(nèi)。行動(dòng)模塊14具有兩個(gè)行動(dòng)輪(設(shè)置于機(jī)體11的底盤)及電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制端連接第一主控模塊12的行動(dòng)控制信號(hào)輸出端，根據(jù)行動(dòng)控制信號(hào)控制行動(dòng)輪的動(dòng)作，進(jìn)而通過(guò)行動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)體11的前進(jìn)及轉(zhuǎn)向。充電模塊設(shè)置于機(jī)體11上特定位置，用于和充電座20的充電模塊對(duì)接后為電能存儲(chǔ)單元充電，對(duì)接的方式可以是無(wú)線對(duì)接或有線對(duì)接。電能存儲(chǔ)單元為整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人10提供工作電源。
[0019]第一紅外信號(hào)發(fā)送單元181和第二第一紅外信號(hào)發(fā)送單元182兩者小間距地布置于機(jī)體11的正前端側(cè)壁上，其余七個(gè)分別布置于移動(dòng)機(jī)器人機(jī)體的正后端、正左端、正右端、左前端、左后端、右前端和右后端。五個(gè)障礙物檢測(cè)傳感器161-165設(shè)置于機(jī)體11前進(jìn)方向的半圓周的側(cè)壁上，其中第一障礙物檢測(cè)傳感器161位于第一紅外信號(hào)發(fā)送單元181和第二第一紅外信號(hào)發(fā)送單元182之間，五個(gè)障礙物檢測(cè)傳感器161-165均與第一主控模塊12的相應(yīng)控制端及信號(hào)采集端連接。碰撞檢測(cè)裝置17設(shè)置于機(jī)體11前進(jìn)方向的半圓周的外圍，碰撞檢測(cè)裝置與第一主控模塊12的相應(yīng)控制端及信號(hào)采集端連接。
[0020]結(jié)合圖1及圖2所示，上述移動(dòng)機(jī)器人10的九個(gè)紅外信號(hào)發(fā)送單元181-189的信號(hào)覆蓋范圍為360度，但每個(gè)紅外信號(hào)發(fā)送單元發(fā)射的信號(hào)范圍都分別被限制在如圖2中的1、2、3、4、5、6、7、8、9的區(qū)域內(nèi)，紅外信號(hào)發(fā)送單元發(fā)射的紅外信號(hào)分強(qiáng)弱兩部分。第一紅外信號(hào)發(fā)送單元181和第二第一紅外信號(hào)發(fā)送單元182同時(shí)用于跟充電座20對(duì)準(zhǔn)，因此設(shè)置距離比較近、發(fā)射范圍比較小。
[0021]如圖3所示，充電座20包括座體21、第二主控模塊22及與第二主控模塊22連接的第二無(wú)線收發(fā)模塊23、供電模塊(圖中未示)、第二地理方位傳感器25和四個(gè)紅外信號(hào)接收單元(圖中分別標(biāo)號(hào)為241-244)。第二主控模塊22、第二無(wú)線收發(fā)模塊23及第二地理方位傳感器25設(shè)置于座體21內(nèi)。四個(gè)紅外信號(hào)接收單元241-244以一定的橫向間距安裝于座體前端，其中第一紅外信號(hào)接收單元241和第二紅外信號(hào)接收單元242彼此小間距地布置于座體21中部，另外兩個(gè)相對(duì)較大間距地布置于第一紅外信號(hào)接收單元241和第二紅外信號(hào)接收單元242的兩側(cè)。四個(gè)紅外信號(hào)接收單元241-244整體的信號(hào)接收覆蓋范圍為180度，各紅外信號(hào)接收單元的接收信號(hào)的范圍通過(guò)結(jié)構(gòu)性遮擋限定在設(shè)定的角度范圍。
[0022]上述移動(dòng)機(jī)器人10和充電座20中，第一無(wú)線收發(fā)模塊13用于和第二無(wú)線收發(fā)模塊23無(wú)線通信配合，以建立移動(dòng)機(jī)器人10和充電座20之間的無(wú)線溝通機(jī)制，無(wú)線通信可以是一般射頻，WIFI,藍(lán)牙，Zigbee等，可以不受到障礙物的影響，即使隔障礙物兩者之間也可以正常通信。
[0023]第一地理方位傳感器15用于感知移