机器人及机器人滚轮测速电路的制作方法

本实用新型涉及设备检测技术领域，更具体地说，涉及一种机器人滚轮测速电路，还涉及一种包括上述测速电路的机器人。

背景技术：

机器人，如家用智能机器人、扫地机器人等智能装置，一般包括安装在底部的可以行走的机构，例如滚轮。为检测滚轮的运动状态，可以在驱动滚轮的马达或传动装置上设置码盘，码盘与滚轮同步转动。

现有技术中常见的码盘其边缘设置成齿状，齿状结构两侧分别设置发射装置和接收装置，码盘在转动时，发射装置发射的红外线间歇性的通过码盘边缘的空隙(凹下)或被码盘边缘(凸起)阻挡，从而在接收装置上接收到间断的信号。一般的，发射灯照射到接收装置上，输出高电平；发射灯被挡住，不能照射到接收装置上，输出低电平。因而通过输出的电信号可以判断滚轮的运动状态。

然而，当码盘的齿状部位空隙间有灰尘或者齿状凸起有残缺时，造成光线被灰尘阻挡或由残缺处通过，由此接收装置输出的电信号所表现的滚轮运动状态与滚轮实际运动状态不符，导致在这样的位置上计算速度或距离时产生误差。

综上所述，如何有效地解决码盘局部积灰或残缺造成无法真实反映滚轮运动状态、产生误差等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种机器人滚轮测速电路，该机器人滚轮测速电路可以有效地解决码盘局部积灰或残缺造成无法真实反映滚轮运动状态、产生误差的问题，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述测速电路的机器人。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人滚轮测速电路，包括至少两组沿码盘主体周向相错设置的光电感应装置，所述光电感应装置包括分别设置于所述码盘主体光栅状开口两侧的发射装置和对应的接收装置，所述发射装置的第一输入端接地，第二输入端与电源连接；所述接收装置的输出端与控制器的输入端连接。

优选地，上述机器人滚轮测速电路中，包括三组所述光电感应装置。

优选地，上述机器人滚轮测速电路中，每组所述光电感应装置的所述发射装置均串联。

优选地，上述机器人滚轮测速电路中，所述发射装置均为发光二极管，第一个所述发光二极管的负极接地，最后一个所述发光二极管的正极与所述电源连接。

优选地，上述机器人滚轮测速电路中，所述接收装置为光敏三极管。

优选地，上述机器人滚轮测速电路中，还包括报警装置，所述报警装置与所述控制器连接以在所述控制器判断至少两组所述接收装置的接收信号表示的测速结果以预设周期不同时进行报警提示。

优选地，上述机器人滚轮测速电路中，所述报警装置为声光报警器或语音播报器。

本实用新型提供的机器人滚轮测速电路包括至少两组沿码盘主体周向相错设置的光电感应装置，光电感应装置的发射装置设置于码盘主体光栅状开口的一侧，对应的接收装置设置于开口的另一侧。发射装置的第一输入端接地，第二输入端与电源连接，接收装置的输出端与控制器的输入端连接。

应用本实用新型提供的机器人滚轮测速电路进行检测时，码盘主体与待测部件同步转动，光电感应装置固定设置，发射装置发射的脉冲间歇性的通过码盘主体，即脉冲可以由光栅状开口通过，而光栅状开口间的齿则阻挡了脉冲的通过，从而在接收装置上接收到间断的信号。控制器接收输出装置输出的电信号，进而能够进行速度等的计算。由于在码盘主体周向上设置有相错的至少两组光电感应装置，因而在码盘主体与滚轮同步转动的过程中，每组光电感应装置的接收装置均会输出各自的检测信号。进而对于码盘主体上积灰或残缺的情况，由于对应不同光电感应装置的齿同时发生积灰或残缺的概率极小，因而同一时间段内对应积灰或残缺位置的接收装置其输出的电信号表征的待测部件的转动情况与其他接收装置输出的电信号表征的待测部件的转动情况不同。进而可以根据检测结果判断有齿积灰或残缺，并结合前后时间段内的检测结果判定对应积灰或残缺位置的光电感应装置，从而以对应正常位置的光电感应装置的检测结果作为该时间段内的运动状态计算的基础。综上，应用本实用新型提供的机器人滚轮测速电路，避免以对应积灰或残缺的异常信号为依据判断待测部件的转动情况，有效规避了积灰或残缺造成的检测结果不准的问题。

为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种机器人，该机器人包括上述任一种机器人滚轮测速电路。由于上述的机器人滚轮测速电路具有上述技术效果，具有该机器人滚轮测速电路的机器人也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的机器人滚轮测速电路一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中两组光电感应装置的输出信号图。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种机器人滚轮测速电路，以避免码盘局部积灰或残缺对滚轮速度检测的影响，提高检测精确性。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例中，机器人滚轮测速电路包括至少两组沿码盘主体周向相错设置的光电感应装置，光电感应装置的发射装置设置于码盘主体光栅状开口的一侧，对应的接收装置设置于开口的另一侧。发射装置的第一输入端接地，第二输入端与电源连接，接收装置的输出端与控制器的输入端连接。各组光电感应装置的接收装置其输出端与控制器的不同输入端连接。

码盘主体可以设置于与主动滚轮相连的马达上；也可以设置于与被动滚轮相连的随动装置，例如通过齿轮啮合或皮带传动的转盘上。一般的，码盘主体具有光栅状开口，则相邻的开口间为齿状结构，也就是码盘主体具有间隔设置的能够阻挡光线的齿状结构。具体码盘主体可以为皇冠状码盘或平面圆盘状码盘，相应的齿状结构既可以为码盘主体边缘间隔设置的叶片结构、光栅状结构，或者通过在圆盘的边缘开设光栅状透光区形成的结构，也应属于齿状边缘的范畴。优选的，码盘为皇冠状码盘，因而便于多组光电感应装置的布置。皇冠状码盘的码盘主体的中心孔可以固定在马达的电机轴上，皇冠部分具有光栅状开口。光栅状开口的两侧有成对的发射装置和接收装置。码盘主体用于与待测部件同步转动，如待测部件为滚轮时，则码盘主体与滚轮同步转动。上述各种形状的码盘主体，通过光电感应装置产生的信号基本类似。发射装置发出的光线没有被遮挡时，可以由接收装置接收。接收装置接收到光后一般可以产生高电平。两个上升沿之间的时间为一个周期，设为T。

一般的，码盘主体的光栅状开口的开口宽度均相等，且相邻开口间的间距均相等。因而每组光电感应装置的输出电信号可以较为直观的反应待测部件的转动速度。当然，根据需要也可以设置宽度不同的开口或齿，如两种宽度的齿相间设置，则每两组光电感应装置间的圆心角可以与其中一种宽度的齿中任两个的圆心角相同，也可以与一种宽度的齿和另一种宽度的齿的圆心角相同，则在判断检测结果时，需根据光电感应装置的设置角度获取其检测的齿的宽度，并基于齿的宽度进行速度的计算，计算较为复杂。优选的，相邻的两个光栅状开口间的距离与光栅状开口的宽度相等。进而在滚轮匀速转动时，输出高电平对应的时间与输出低电平对应的时间相等。根据输出高电平与低电平时间的长短关系能够直观的反映出待测部件的运动状态，如加速运动、减速运动或匀速运动等。

光电感应装置包括分别设置于光栅状开口两侧的发射装置和对应的接收装置。需要说明的是，光栅状开口的两侧指发射装置和接收装置分别设置于开口和齿状结构形成的整体检测部的两侧，进而码盘主体转动时，接收装置能够间歇性的接收发射装置的射线。光电感应装置与码盘主体配合，光电感应装置至少设置有两组，且各组光电感应装置均沿码盘主体的周向相错设置。具体光电检测装置的结构及检测原理等请参考现有技术，此处不再赘述。由光电感应装置的输出信号进行滚轮运动速度及运动距离的计算具体也可参考现有技术，例如通过以下公式计算：

U＝L/N*1/T

式中，L为滚轮转一圈的距离，可以通过测量得到；N为皇冠码盘的齿轮数，为已知量；T为码盘一个齿轮旋转周期的时间，可以通过光电感应器生成的信号得到；U为滚轮的移动速度。

应用本实用新型提供的码盘进行检测时，码盘主体与待测部件同步转动，光电感应装置固定设置，不随码盘主体转动，发射装置发射的脉冲间歇性的通过码盘主体，即脉冲可以由光栅状开口通过，而光栅状开口间的齿则阻挡了脉冲的通过，从而在接收装置上接收到间断的信号。由于在码盘主体周向上相错的设置有至少两组光电感应装置，因而在码盘主体与滚轮同步转动的过程中，每组光电感应装置的接收装置均会输出各自检测获得的电信号。

进而对于码盘主体上积灰或残缺的情况，由于对应不同光电感应装置的齿同时发生积灰或残缺的概率极小，因而同一时间段内对应积灰或残缺位置的接收装置其输出的电信号表征的待测部件的转动情况与其他接收装置输出的电信号表征的待测部件的转动情况不同。进而可以根据检测结果判断有齿积灰或残缺，并结合前后时间段内的检测结果判定对应积灰或残缺位置的光电感应装置，从而以对应正常位置的光电感应装置的检测结果作为该时间段内的运动状态计算的基础。综上，应用本实用新型提供的码盘，避免以对应积灰或残缺的异常信号为依据判断待测部件的转动情况，有效规避了积灰或残缺造成的检测结果不准的问题。

请参阅图1，图1为本实用新型提供的机器人滚轮测速电路一种具体实施方式的结构示意图。在该实施例中，包括两组光电感应装置，第一光电感应装置101和第二光电感应装置102沿码盘周向相错设置，滚轮驱动电路103用于带动滚轮转动，其中电容与电感起稳定波形的作用。

例如，当接收装置接收到光线产生高电平，且码盘主体相邻的两个光栅状开口间的距离与光栅状开口的宽度相等时，如图2所示，若第一光电感应装置101输出的电信号在多个周期内高电平与低电平对应的时间均相等，而第二光电感应装置102输出的电信号在某一周期内高电平时间较短，而低电平时间较长时，则可以判断该周期内对应的齿发生积灰，而应以第一光电感应装置101的输出信号作为计算基础。同理，当第一光电感应装置101输出的电信号在多个周期内高电平与低电平对应的时间均相等，而第二光电感应装置102输出的电信号在某一周期内高电平时间较长，而低电平时间较短时，则可以判断该周期内对应的齿发生残缺，而应以第一光电感应装置101的输出信号作为计算基础。对于两组光电感应装置输出的信号均为高电平时间较短，低电平时间较长，且两组信号对应的高电平和低电平时间均不同时，则两组中的一种对应的齿发生异常，具体可以通过比较相邻的几个周期内的信号情况，进一步确定发生积灰或残缺对应的光电感应装置。

具体的，发射装置可以为发光二极管，即第一光电感应装置101的发光二极管D1的第一端接地，第二端与电源连接，具体可以与CPU的引脚连接，以在其输出高电平时发光。第二光电感应装置102的发光二极管D2的第一端接地，第二端与电源连接，具体也可以与CPU的引脚连接，以在其输出高电平时发光。

接收装置可以为光敏三极管，即第一光电感应装置101的光敏三极管Q1的输出端与控制器的第一输入端连接。第二光电感应装置102的光敏三极管Q2的输出端与控制器的第二输入端连接。光敏三极管的接法具体可参考现有技术。如光敏三极管可以为NPN型三极管，其发射级接地，集电极接高电平。光敏三极管为PNP型三极管时，其集电极接高定平，发射级接地。根据需要，接收装置也可以采用光敏二极管等。

优选的，可以设置至少三组光电感应装置，各组光电感应装置在码盘主体的周向上相错设置，每组光电感应装置的发射装置和接收装置的接法请参考上述实施例，此处不再赘述。因而在同一时刻，不同的光电感应装置对应的码盘主体的检测位置不同。以设置三组光电感应装置为例，在检测过程中，当一组光电感应装置对应的齿积灰或残缺时，其他两组光电感应装置对应的齿也积灰或残缺的机率极小，因而其输出的电信号表征的待测部件的转动情况相同，为正常信号，则可以判断与之不同的光电感应装置的输出信号为异常信号，且可以通过比较异常信号与正常信号，判断码盘主体发生积灰或者残缺。

相邻两组光电感应装置与码盘主体中心的连线的夹角可以与光栅状开口中的两个与码盘主体中心的连线的夹角相等。也就是相邻两组光电感应装置的圆心角与光栅状开口中的两个开口的圆心角相等。以一个齿状结构与一个开口的弧长为一个周期弧长，也就是在同一时刻，相邻的两组光电感应装置对应的检测位置相差N个周期弧长，N为正整数。进而便于通过不同的光电感应装置进行速度及距离的计算，且能够通过不同光电感应装置输出的电信号更为直观的反应是否有光电感应装置对应的齿出现积灰或残缺的情况。当然，根据需要也可以不对相邻两组光电感应装置的圆心角进行具体限定，只需使其相错设置即可。

具体的，每组光电感应装置的发射装置可以均串联，如将第一组光电感应装置的发射装置的第一端接地，各发射装置依次连接，最后一组光电感应装置的发射装置的第二端与电源连接。当发射装置均为发光二极管时，第一个发光二极管的负极接地，最后一个发光二极管的正极与电源连接。如图1所示的，第一发光二极管D1的第一端接地，第二端与第二发光二极管D2的第一端连接，第二发光二极管D2的第二端与电源连接。根据具体需要，也可以将各发射装置的第一输入端接地，第二输入端分别与电源连接。

控制器接收光电感应装置的输出信号，计算滚轮的转动速度等，且可以根据各组光电感应装置的输出信号判断是否有对应的齿积灰或残缺，相应的以正常信号作为计算基础，从而避免以对应积灰或残缺的异常信号为依据判断待测部件的转动情况，有效规避了积灰或残缺造成的检测结果不准的问题。

进一步地，还可以设置报警装置，报警装置与控制器电性连接，在控制器判断至少两个接收装置的输出信号表征的滚轮的转动情况以预设周期不同时进行报警提示。也就是通过控制器判断异常信号以预设周期出现时，则进行报警提示，以提示相关人员码盘主体积灰或残缺。具体的报警装置可以为声光报警器或语音播报器，采用声光报警器能够提醒远距离的相关人员或者即使在较为嘈杂的环境中也能够有效发挥提示作用。采用语音播报器则可以直接提醒操作人员具体发生的紧急情况。当然，根据需要报警装置也可以采用其他常规的报警器，如蜂鸣器等。

更进一步地，还包括用于记录接收装置的输出信号的后台服务器，后台服务器与控制器电性连接。通过后台服务器对接收装置的输出信号进行记录，技术人员能够方便地从后台服务器调取输出信号数据，进而便于后期技术人员对输出信号的综合分析及计算。

基于上述实施例中提供的机器人滚轮测速电路，本实用新型还提供了一种机器人，该机器人包括上述实施例中任意一种机器人滚轮测速电路。由于该机器人采用了上述实施例中的机器人滚轮测速电路，所以该机器人的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。