专利名称：吸尘机器人的自主导航系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种吸尘机器人的自主导航系统，属于移动机器人技术领域。
背景技术：
吸尘机器人是为了减轻现代人的家庭清洁工作负担的一种智能电器，它自动在室内游走，同时进行地面清扫工作。为了方便自由运动，吸尘机器人都是采用可充电电池作为动力源。为了控制成本和体积，可充电电池的容量是有限的，因此可充电电池使用的效率就非常重要。而吸尘机器人的自主导航能力直接决定了可充电电池的使用效率。目前吸尘机器人因为不具备完善的自主导航能力，普遍采用的清扫策略是随机的路径，自动吸尘器在地面随机行走，放弃任何规划方法，这种策略导致很低的清扫效率；也 有采用在随机路径基础上增加固定模式的清扫策略，其中固定模式为从中心点向四周渐渐散开的螺旋线模式，这种策略在一定程度增加了清扫效率，但是还是不理想。这两种规划方式都会产生大量的重复路径，导致清扫时间过长，从而浪费电池电量。
发明内容为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种吸尘机器人的自主导航系统，包括障碍物检测系统、双编码器定位系统、电子陀螺仪和充电座识别装置，可引导吸尘机器人自主完成清扫任务。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是吸尘机器人的自主导航系统，包括提供稳定电源的电源管理模块，进行集中处理的控制器，进行状态显示和界面操作的人机界面模块，进行自由移动的行走驱动系统，与具体任务相关的任务执行系统，所述的行走驱动系统控制左驱动电机和右驱动电机的旋转方向和旋转速度，所述的左驱动电机上安装左编码器，所述的右驱动电机上安装右编码器，所述的人机界面模块，行走驱动系统和任务执行系统与所述的控制器连接，还包括进行环境障碍物检测的障碍物检测系统，所述的障碍物检测系统与所述的控制器连接；进行小范围自定位的双编码器定位系统，所述的双编码器定位系统与所述的控制器连接；还包括进行旋转角度计算的电子陀螺仪，所述的电子陀螺仪与所述的控制器连接；还包括用于对接充电的充电座识别装置，所述的充电座识别装置与所述的控制器连接。所述的障碍物检测系统设置超声波障碍物检测装置。所述的障碍物检测系统设置红外障碍物检测装置。所述的双编码器定位系统连接所述的左编码器和右编码器。所述的充电座识别装置，设置磁感应识别装置，识别采用磁铁，磁钢和磁条设置的充电座特征。所述的充电座识别装置，设置红外识别装置，识别采用红外线设置的充电座特征。本实用新型的有益效果主要表现在1、可检测障碍物，避免碰撞；2、组合定位方式，能更加稳定地定位自身位置；3、可识别充电座位置，自主完成与充电座的对接和充电。
图I是吸尘机器人的自主导航系统的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。参照图1，吸尘机器人的自主导航系统，包括提供稳定电源的电源管理模块2，进行集中处理的控制器1，进行状态显示和界面操作的人机界面模块3，进行自由移动的行走驱动系统4，与具体任务相关的任务执行系统5，所述的人机界面模块3，行走驱动系统4和任务执行系统5与所述的控制器I连接。 所述的电源管理模块2为系统提供电压稳定的电源，还负责进行充电管理，即实时检测电池电压，如果电压不足立即进行充电；充电过程中，所述的电源管理模块2进行充电控制，负责控制充电电流和充电结束判断。所述的人机界面模块3负责进行状态显示和用户指令的输入。所述的行走驱动系统4用于控制左驱动电机和右驱动电机的旋转方向和旋转速度。所述的左驱动电机和右驱动电机带动两个驱动轮旋转，从而驱动机器人以任意轨迹移动。所述的左驱动电机上安装左编码器，所述的右驱动电机上安装右编码器。所述的任务执行系统5设置与吸尘机器人的执行任务相对应的装置。包括真空吸尘室及吸尘电机，滚刷及滚刷电机。滚刷及滚刷电机是将地面的灰尘及垃圾扬起来，而真空吸尘室及吸尘电机是在吸尘机器人内部形成一定的真空度，将扬起的灰尘及垃圾吸到灰尘袋内。所述的障碍物检测系统6负责检测工作环境的障碍物情况，用于吸尘机器人的路径规划和避障。所述的障碍物检测系统6与所述的控制器I连接，由所述的控制器I进行控制。可采用超声波传感器组成超声波障碍物检测装置，也可采用红外测距传感器组成红外障碍物检测装置，或者采用两种传感器进行组合。还包括进行小范围自定位的双编码器定位系统7，所述的双编码器定位系统7与所述的控制器I连接。所述的双编码器定位系统7连接所述的左编码器和右编码器，作为信号的输入，不断累计左驱动电机和右驱动电机的旋转圈数，从而计算吸尘机器人的行走距离和旋转角度。但是这种方式会不断累计舍入误差，并且当吸尘机器人的驱动轮发生打滑的时候定位误差会迅速恶化，导致严重的定位错误。为了弥补所述的双编码器定位系统7自身的累计误差和打滑引起的误差，还包括进行旋转角度计算的电子陀螺仪8，所述的电子陀螺仪8与所述的控制器I连接。所述的电子陀螺仪8累计计算吸尘机器人的旋转角度，可校正所述的双编码器定位系统7的误差。还包括用于对接充电的充电座识别装置9，所述的充电座识别装置9与所述的控制器I连接。充电座是吸尘机器人补充动力的重要设施，在可充电电池的电量将要耗尽的时候，需要尽快找到充电座进行充电。所述的充电座识别装置9，设置磁感应识别装置，识别采用磁铁，磁钢和磁条设置的充电座特征，当所述的充电座识别装置9检测到磁信号以后，就确定了充电座的位置。也设置红外识别装置，识别采用红外线设置的充电座特征，或者两种信号的组合 。
权利要求1.吸尘机器人的自主导航系统，包括提供稳定电源的电源管理模块，进行集中处理的控制器，进行状态显示和界面操作的人机界面模块，进行自由移动的行走驱动系统，与具体任务相关的任务执行系统，所述的行走驱动系统控制左驱动电机和右驱动电机的旋转方向和旋转速度，所述的左驱动电机上安装左编码器，所述的右驱动电机上安装右编码器，所述的人机界面模块，行走驱动系统和任务执行系统与所述的控制器连接，其特征在于还包括进行环境障碍物检测的障碍物检测系统，所述的障碍物检测系统与所述的控制器连接；进行小范围自定位的双编码器定位系统，所述的双编码器定位系统与所述的控制器连接；还包括进行旋转角度计算的电子陀螺仪，所述的电子陀螺仪与所述的控制器连接；还包括用于对接充电的充电座识别装置，所述的充电座识别装置与所述的控制器连接。
2.如权利要求I所述的吸尘机器人的自主导航系统，其特征在于所述的障碍物检测系统设置超声波障碍物检测装置。
3.如权利要求I所述的吸尘机器人的自主导航系统，其特征在于所述的障碍物检测系统设置红外障碍物检测装置。
4.如权利要求I所述的吸尘机器人的自主导航系统，其特征在于所述的双编码器定位系统连接所述的左编码器和右编码器。
5.如权利要求I所述的吸尘机器人的自主导航系统，其特征在于所述的充电座识别装置，设置磁感应识别装置，识别采用磁铁，磁钢和磁条设置的充电座特征。
6.如权利要求I所述的吸尘机器人的自主导航系统，其特征在于所述的充电座识别装置，设置红外识别装置，识别采用红外线设置的充电座特征。
专利摘要公开一种吸尘机器人的自主导航系统，包括提供稳定电源的电源管理模块，进行集中处理的控制器，进行状态显示和界面操作的人机界面模块，进行自由移动的行走驱动系统，与具体任务相关的任务执行系统，所述的人机界面模块，行走驱动系统和任务执行系统与所述的控制器连接，还包括进行环境障碍物检测的障碍物检测系统，所述的障碍物检测系统与所述的控制器连接；进行小范围自定位的双编码器定位系统，所述的双编码器定位系统与所述的控制器连接；还包括进行旋转角度计算的电子陀螺仪，所述的电子陀螺仪与所述的控制器连接；还包括用于对接充电的充电座识别装置，所述的充电座识别装置与所述的控制器连接。
文档编号B25J19/00GK202498547SQ201220035949
公开日2012年10月24日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者储云云, 刘瑜, 施巍巍 申请人:浙江理工大学