自动行走设备的制作方法

专利名称:自动行走设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自动行走设备，包括，壳体；图像采集装置，活动安装在壳体上，获取自动行走设备前进方向的图像信息；行走模块，包括安装在壳体上的轮组和驱动所述轮组的行走马达；与图像采集装置相连接的角度保持机构，保持图像采集装置的镜头轴线和水平面处于稳定的夹角。本实用新型使得自动行走设备行走在高低起伏地形时，图像采集装置的镜头轴线始终与水平面处于稳定的夹角，从而图像采集装置的视野不会受到地形变化的影响。
【专利说明】自动行走设备

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动行走设备，尤其涉及一种维持视野角度的自动行走设备。

【背景技术】
[0002]目前，随着数字图像技术以及自动化技术的发展，自动行走设备常安装图像采集装置。通过图像采集装置实时地获取工作环境的信息，对这些信息进行存储以及分析，从而控制自动行走设备行走及工作。这种设有图像采集装置的自动行走设备不仅能够实时地获取工作环境信息，而且能够节省以前为了获取工作环境信息而配置的大量各类传感器。因此，其应用领域越来越广，如应用于自动房屋清洁、草坪修剪等领域。
[0003]为了更好地完成不同类型的工作任务，自动行走设备需要适应不同的工作环境。然而，目前市场上的图像采集装置和自动行走设备的相对位置固定，当工作环境的路面为高低起伏的地形或者存在坑坑洼洼区域时，自动行走设备的图像采集装置视野就会受到地形影响而受限。例如自动行走设备的前轮处于高坡上，后轮处于低洼处，图像采集装置的镜头采集范围就会朝向天空，采集不到前方区域环境的图像信息；反之，图像采集装置的镜头采集范围就会朝向地面，采集不到前方区域环境的图像信息。


【发明内容】

[0004]本实用新型要解决的技术问题:提供一种改进的自动行走设备，使得自动行走设备的图像采集装置的镜头轴线可以与水平面始终处于一个稳定的夹角。从而不论自动行走设备处于何种地形，图像采集装置都能够稳定地获取前方区域环境的图像信息。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种自动行走设备包括，壳体；图像采集装置，活动安装在所述壳体上，获取所述自动行走设备前进方向的图像信息；行走模块，包括安装在壳体上的轮组和驱动所述轮组的行走马达；主控模块，设置于壳体内，连接所述图像采集装置及行走模块，控制自动行走设备工作及行走；其中，所述自动行走设备还包括角度保持机构，所述角度保持机构与所述图像采集装置连接。
[0006]优选的，所述角度保持机构由转轴活动连接在所述壳体上。
[0007]优选的，所述角度保持机构包括一配重块。
[0008]优选的，所述配重块与所述图像采集装置固定连接。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的自动行走设备通过设置角度保持机构，使得图像采集装置的镜头轴线始终和水平面维持一个相对稳定的夹角，从而确保无论自动行走设备处于何种地形，图像采集装置都可以稳定地获取前方环境信息的图像，提高了自动行走设备对环境的鲁棒适应性。

【附图说明】

[0010]下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
[0011]图1是本实用新型第一实施方式自动行走设备的整体示意图。
[0012]图2是图1中自动行走设备在坡面地形的整体示意图。
[0013]图3是图2中自动行走设备在坡面地形的局部放大图。
[0014]图4是本实用新型第二实施方式的流程图。
[0015]其中，
[0016]10、自动行走设备133、辅助轮19、配重块
[0017]11、壳体15、图像采集装置
[0018]13、轮组17、转轴

【具体实施方式】
[0019]有关本实用新型的详细说明和技术内容，配合【附图说明】

如下，所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。
[0020]图1所示为本实用新型一实施方式自动行走设备的整体示意图。自动行走设备10可以为自动割草机、自动吸尘器、自动剪草机等。在本实施方式中，自动行走设备10为自动割草机。
[0021]如图1所示，自动行走设备10具有壳体11及活动安装在壳体11上的图像采集装置15，用于采集自动行走设备10前进方向区域的图像信息。图像采集装置15安装在壳体11的前部靠上的位置，优选的居中设置，采集壳体11前进方向区域的图像信息。在本实施例中，图像采集装置15的采集范围为一固定区域，如固定的视角范围90度至120度。在其他可选实施例中取景范围也可以为活动的，可选取视角范围内一定角度范围作为实际取景范围，如选取视角范围120度内位于中部的90度范围作为实际取景范围。
[0022]自动行走设备10还包括行走模块，行走模块包括安装在壳体11上的轮组13和驱动所述轮组的行走马达(图中未示出)。轮组13可以有多种设置方法。通常轮组13包括由行走马达驱动的驱动轮和辅助支撑壳体11的辅助轮133，驱动轮的数量可以为I个、2个或者更多。此处定义自动行走设备I的正常行进方向为自动行走设备I的前方，与前方相对的一方为自动行走设备I的后方，基于定义的自动行走设备I的前、后方向，自动行走设备I还包括位于前、后方之间的左、右两侧。如图1所示，在本实施例中，自动行走设备I的驱动轮为2个，分别位于左侧的左轮和位于右侧的右轮。左轮和右轮关于自动行走设备I的中轴线对称设置。左轮和右轮优选地位于壳体11的后方，辅助轮133位于前方，当然在其他实施例中也可以替换位置或者改变轮子个数重新设置位置。
[0023]在本实施例中，左轮和右轮各自配接一个驱动马达，以实现差速输出以控制转向。驱动马达可以直接连接驱动轮，也可以在驱动马达和驱动轮之间设传动装置，如本【技术领域】内常见的行星轮系等。在其他的实施例中，也可设置驱动轮2个，驱动马达I个，这种情况下，驱动马达通过第一传动装置驱动左轮，通过第二传动装置驱动右轮。即同一个马达通过不同的传动装置驱动左轮和右轮。
[0024]为了能够自动行走及工作，自动行走设备10 —般还包括工作模块、能量模块和主控模块。主控模块连接行走模块、能量模块、工作模块及图像采集装置，控制自动行走设备行走及工作。
[0025]工作模块用于执行预定工作。本实施例中，工作模块具体为切割模块，包括用于割草的切割部件(图中未示出)和驱动切割部件的切割马达(图中未示出)。
[0026]能量模块用于给自动行走设备10的运行提供能量。能量模块可以为汽油、电池包等。在本实施例中能量模块包括在壳体11内设置的可充电电池包。在工作的时候，电池包释放电能以维持自动行走设备10的工作。在非工作的时候，电池包可以连接外部电源以补充电能。特别的，出于更智能地设计，当探测到电池包电量不足的时候，自动行走设备10可以自行寻找到基站补充能量。
[0027]在本实施例中，自动行走设备10还包括角度保持机构，角度保持机构与图像采集装置15连接，保持图像采集装置15的镜头轴线和水平面处于稳定的夹角。角度保持机构由转轴17活动连接在所述壳体11上。角度保持机构包括配重块19。配重块19为具有一定重量的物体，可以为铁块或者钢块等。配重块19具体的形状不限，可以为方形、圆形、多边形等。配重块19与图像采集装置15固定连接，两者通过转轴17活动地连接在壳体11上。配重块19时刻受到重力G的作用，始终保持重锤线方向。
[0028]当自动行走设备10工作环境的路面为高低起伏的地形或者存在坑坑洼洼区域，角度保持机构会通过转轴17带动图像采集装置15发生适当地旋转，从而保持图像采集装置15的镜头轴线OB和水平面OA处于稳定的夹角。
[0029]在本实施例中，图像采集装置15的镜头轴线OB与水平面OA的夹角设定为β。β具体的角度可以根据工作需求或者具体的工作环境进行选定。即使自动行走设备10工作环境的路面发生变化，角度保持机构会促使图像采集装置的镜头轴线OB与水平面OA的夹角始终维持在β角度。
[0030]结合图2和图3所示，本实施例以自动行走设备10工作环境的路面由水平面变为坡面为例，详细说明角度保持机构如何保持图像采集装置15的镜头轴线OB和水平面OA处于稳定夹角的工作过程。在本实施例中，用α来代表坡面的角度。
[0031]在图2和图3中，虚线所示的图像采集装置15’和配重块19’，代表自动行走设备10处于水平面时，图像采集装置15’和配重块19’的原始位置状态。实线所示的图像采集装置15和配重块19，代表自动行走设备10处于α坡面时，图像采集装置15和配重块19的实际位置状态。
[0032]配重块19能够绕转轴17相对壳体11活动，当配重块19受到重力G的作用时，会自动摇摆回归至重锤线的方向。当自动行走设备10工作环境的路面变化α角度时，配重块19会自动地由配重块的原始位置状态19’旋转至实际位置状态19 (即重锤线方向)。图像采集装置15与配重块19相对固定，且重锤线与水平面的夹角始终为90度，因此，镜头轴线OB与重锤线之间的夹角始终为(90° -β)ο在配重块19发生位置变化的过程中，转轴17会带动图像采集装置由原始位置状态15’旋转至实际位置状态15。图像采集装置的镜头轴线由原始的OB’变为实际的0B，从而，图像采集装置15的镜头轴线OB与水平线OA的夹角仍然维持为β角度。
[0033]上述实施例，通过机械结构维持图像采集装置镜头轴线与水平面夹角不变。实施例二通过电子控制形式来维持图像采集装置镜头轴线与水平面夹角不变。
[0034]在本实施例中，自动行走设备还包括角度传感器，用于检测图像采集装置与水平面之间的夹角。本领域技术人员可以想到，检测图像采集装置与水平面之间的夹角也可以通过其他方式实现。如通过检测自动行走设备相对水平面夹角的变化，再进行换算，获取图像采集装置与水平面之间的夹角。
[0035]如图4所示，本实施例具体的工作过程为:
[0036]步骤S1:用户根据工作需求或者具体的工作环境，将图像采集装置的镜头轴线与水平面的夹角调节设定为β，并且将β的值存入主控模块中。
[0037]步骤S2:在自动行走设备工作或者行走的过程中，角度传感器检测图像采集装置的镜头轴线与水平面的夹角为β’，并且将其传送给主控模块。具体的检测过程，角度传感器可以实时检测夹角，不停地向主控模块更新β’。角度传感器也可以一段时间内多次检测夹角，然后将该段时间内的夹角均值或者中间值，传送给主控模块。例如，在I秒内检测20次夹角β ’，并将20次夹角β ’的均值或者位于中间值的β ’作为最终夹角值传送给主控模块。当然，求解作为最终夹角值的算法可以根据具体工况或者特殊需求，进行相应的变化。
[0038]步骤S3:主控模块判断β ’是否与β的值相等。如果β ’与β相等，则说明图像采集装置的镜头轴线与水平面的夹角没有发生变化，则返回步骤S2。如果β ’与β不相等，则说明图像采集装置的镜头轴线与水平面的夹角发生变化，即自动行走设备工作环境的路面发生变化，则进入步骤S4。
[0039]本领域人员可以想到，也可以通过设定一定的阈值范围来判断β ’是否与β的值相等。如果|β’-β I的值处于阈值范围之内，则代表β’与β相等；如果|β’-β I的值处于阈值范围之外，则代表β ’与β不相等。其中，I β ’ -β I符号代表对β ’与β的差值取绝对值。
[0040]步骤S4:当主控模块判断β ’与β不相等后，主控模块向图像采集装置发送调节夹角命令。具体地，图像采集装置镜头轴线相对水平面夹角变化为β’-β角度，所以主控模块向图像采集装置发送调节β-β ’角度的命令。
[0041]步骤S5:图像采集装置接收到主控模块调节夹角的命令后，执行调节夹角命令。具体地，图像采集装置上设有自动调节角度的机构，该自动调节角度的机构受主控模块控制。自动调节角度的机构能够根据主控模块的命令，自动地调节图像采集装置相对壳体的位置，从而使图像采集装置的镜头轴线与水平面夹角始终维持不变。
[0042]本领域技术人员可以想到的是，本实用新型中的角度保持机构可以有其他的变化形式，自动行走设备10的具体结构也可以有很多的变化形式，但其采用技术方案的主要技术特征与本实用新型相同或相似，均应涵盖于本实用新型保护范围内。
【权利要求】
1.一种自动行走设备，包括: 壳体； 图像采集装置，活动安装在所述壳体上，获取所述自动行走设备前进方向的图像信息; 行走模块，包括安装在壳体上的轮组和驱动所述轮组的行走马达； 主控模块，设置于壳体内，连接所述图像采集装置及行走模块，控制自动行走设备工作及行走； 其特征在于，所述自动行走设备还包括角度保持机构，所述角度保持机构与所述图像采集装置连接。2.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于，所述角度保持机构由转轴活动连接在所述壳体上。3.根据权利要求1或2所述的自动行走设备，其特征在于，所述角度保持机构包括一配重块。4.根据权利要求3所述的自动行走设备，其特征在于，所述配重块与所述图像采集装置固定连接。
【文档编号】G05D1-02GK204287964SQ201420740036
【发明者】盛晓初, 邵勇, 孙根 [申请人]苏州宝时得电动工具有限公司