一种路面检测系统及自动导航车的制作方法

本实用新型属于自动导航车领域，尤其涉及一种路面检测系统及自动导航车。

背景技术：

近年来，自动导航车已广泛运用于工厂搬运、变电站巡检等无人值守场合。由于自动导航车运行在无人值守的场所，因此要求其在遇到无法跨越的障碍时能够自动避开或自保护。现有的自动导航车大多设计有自动避开障碍物的功能。

然而，现有的自动导航车在检测路面时存在盲区，例如：在自动导航车的前方路面上存在无法跨越的沟道或障碍物、存在难以检测到的细小的棍状物或悬空的障碍物等特殊情况时，现有的自动导航车无法自动避开或自保护。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种路面检测系统及自动导航车，旨在解决的现有的自动导航车在检测路面时存在盲区，例如：在自动导航车的前方路面上存在无法跨越的沟道或障碍物、难以检测到的细小的棍状物或悬空的障碍物等特殊情况时，现有的自动导航车无法自动避开或自保护的问题。

本实用新型是这样实现的，一种路面检测系统，所述路面检测系统包括：

设置在所述自动导航车的车体前端，用于检测所述自动导航车前方路面上悬空或高度大于所述自动导航车的底盘高度的障碍物的前避障模块；

设置在所述底盘前端，通过接触式检测方式检测所述自动导航车前方路面上障碍物使所述自动导航车紧急制动的前防撞模块；

设置在所述车体前端，用于检测所述自动导航车前方路面上的障碍物尺寸 或沟道尺寸的前探路模块；

分别与所述前避障模块、所述前防撞模块和所述前探路模块连接，用于对所述自动导航车的运行状态进行控制的控制模块。

优选的，所述前避障模块包括第一超声波传感器和第二超声波传感器；

所述第一超声波传感器距所述底盘前端的垂直高度为h₁且

所述第二超声波传感器距所述底盘前端的垂直高度为h₂且

其中，L为所述第一超声波传感器和第二超声波传感器的最大检测距离，α为所述第一超声波传感器和第二超声波传感器的声锥角，H为所述车体顶端距所述底盘的垂直高度。

优选的，所述前防撞模块为由弹性材料制成的防撞条，所述防撞条包括：

分别紧贴所述防撞条的内侧壁设置在所述防撞条的两端、并且伸缩方向与所述自动导航车的运动方向一致的第一弹性单元和第二弹性单元；

在所述防撞条未碰撞到障碍物时，输出第一信号；在所述防撞条碰撞到障碍物时，输出第二信号使所述自动导航车紧急制动的检测电路。

优选的，所述检测电路包括设置在所述第一弹性单元和所述第二弹性单元之间的第一导电单元和第二导电单元，所述第一导电单元接入电源，所述第二导电单元一端通过电阻接地、另一端作为所述检测电路的输出端；

在所述防撞条未碰撞到障碍物时，所述第二导电单元输出所述第一信号，所述第一信号为地信号；

在所述防撞条碰撞到障碍物时，所述第一导电单元和所述第二导电单元由于障碍物的挤压作用力相接触，使所述第二导电单元输出所述第二信号，所述第二信号为电平信号。

优选的，所述第一导电单元和所述第二导电单元均为导电橡胶；所述第一弹性单元和所述第二弹性单元均为弹簧。

优选的，所述前探路模块为测距传感器。

优选的，所述路面检测系统还包括设置在所述自动导航车后端，与所述前避障模块、所述前防撞模块和所述前探路模块的设置位置一一对应且工作原理相同的后避障模块、后防撞模块和后探路模块。

优选的，所述路面检测系统还包括与所述控制模块连接，用于发出报警信号的报警模块。

优选的，所述报警模块包括外接远程监控中心、以发送报警信号的无线通信单元。

本实用新型还提供一种自动导航车，包括如前任一项所述的路面检测系统。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

通过设置前避障模块、前防撞模块和前探路模块，可以检测自动导航车的前方路面上存在的无法跨越的沟道或障碍物、难以检测到的细小的棍状物或悬空的障碍物等特殊情况，使自动导航车自动避开障碍物或沟道，实现自保护；

通过选用方向性好、易于控制、耐脏，适用于户外、工业现场等环境较差的场合的超声波传感器作为前避障模块，可以大大提高路面检测系统的检测精度，使其能够广泛适用于多种场合；

通过限定第一超声波传感器和第二超声波传感器的设置高度，可使第一超声波传感器和第二超声波传感器的声锥面有效覆盖自动导航车前方运行路面上的障碍物，从而有效消除检测盲区；

通过采用由内设检测电路的防撞条作为前防撞模块来接触式检测自动导航车前方运行路面的障碍物，可在前避障模块和探测模快均失效时，输出信号至控制模块，使自动导航车紧急制动，防止自动导航车撞坏。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的路面检测系统的基本结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的路面检测系统的具体结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的第一超声波传感器和第二超声波传感器的 检测原理示意图；

图4是本实用新型实施例提供的防撞条的设置位置示意图；

图5是本实用新型实施例提供的检测电路的电路原理图；

图6是本实用新型另一实施例提供的路面检测系统的基本结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实施例提供的自动导航车的路面检测系统包括前避障模块10、前防撞模块20、前探路模块30和控制模块40。

前避障模块10，设置在所述自动导航车的车体前端，用于检测所述自动导航车前方路面上悬空或高度大于所述自动导航车的底盘高度的障碍物，并将检测结果传递给控制模块40，使控制模块40控制自动导航车避开障碍物绕行。

在具体应用中，前避障模块也可以检测到高度低于底盘高度的障碍物，但检测效果不好，所以需要前探路模块和前防撞模块来进行辅助检测。

前防撞模块20，设置在所述底盘前端，通过接触式检测方式检测所述自动导航车前方路面上障碍物使所述自动导航车紧急制动。

在具体应用中，前防撞模块主要用于在前避障模块和前探路模块均检测失败或检测不准确时，作为为自动导航车提供自保护的最后防线；当前防撞模块检测到障碍物时，表明自动导航车已经接触到了障碍物，此时立马反馈信号给控制模块，是控制模块控制自动导航车紧急制动停止运行。同时，前防撞模块，顾名思义具有防撞缓冲作用，可以降低障碍物对自动导航车的机械损伤。

前探路模块30，设置在所述车体前端，用于检测所述自动导航车前方路面上的障碍物尺寸或沟道尺寸，并将检测结果传递给控制模块40；当障碍物尺寸或沟道尺寸大于或等于自动导航车可以跨越的最大尺寸时，控制模块40控制自 动导航车避开障碍物或沟道绕行，或者控制自动导航车紧急制动停止运行。

在一优选实施例中，前探路模块30为测距传感器。

在具体应用中，所述测距传感器可以选用红外测距传感器或激光测距传感器。

控制模块40，分别与所述避障模10、所述前防撞模块20和所述前探路模块30连接，用于对所述自动导航车的运行状态进行控制。

在具体应用中，控制模块可以选用微控制器。

如图2和3所示，在本实施例中，前避障模块10包括第一超声波传感器11和第二超声波传感器12。

第一超声波传感器11距所述底盘前端的垂直高度为h₁且

第二超声波传感器12距所述底盘前端的垂直高度为h₂且

其中，L为所述第一超声波传感器和第二超声波传感器的最大检测距离，α为第一超声波传感器11和第二超声波传感器12的声锥角，H为所述车体顶端距所述底盘的垂直高度。

在本实施例中，限定第一超声波传感器和第二超声波传感器的设置高度是为了避免存在检测盲区。

图3所示的是且的情况，图中两个超声波传感器的声锥之间盲区面积刚好为0。

如图4所示，在本实施例中，前防撞模块20选用由弹性材料制成的防撞条，防撞条沿自动导航车的底盘前端设置。

如图2和5所示，在本实施例中，所述防撞条包括：

分别紧贴所述防撞条的内侧壁设置在所述防撞条的两端、并且伸缩方向与所述自动导航车的运动方向一致的第一弹性单元21和第二弹性22单元；

在所述防撞条未碰撞到障碍物时，输出第一信号；在所述防撞条碰撞到障碍物时，输出第二信号使所述自动导航车紧急制动的检测电路23。

所述检测电路包括设置在所述第一弹性单元21和所述第二弹性单元22之间的第一导电单元231和第二导电单元232，所述第一导电单元231接入电源VCC，所述第二导电单元232的一端通过电阻R接地GND、另一端作为所述检测电路的输出端OUT；

在所述防撞条未碰撞到障碍物时，所述第二导电单元232输出所述第一信号，所述第一信号为地信号；

在所述防撞条碰撞到障碍物时，所述第一导电单元231和所述第二导电单元232由于障碍物的挤压作用力相接触，使所述第二导电单元输出所述第二信号，所述第二信号为电平信号。

在具体应用中，所述第一导电单元和所述第二导电单元均选用导电橡胶；所述第一弹性单元和所述第二弹性单元均选用弹簧。

如图6所示，本实施例提供的路面检测系统还包括设置在所述自动导航车后端，与前避障模块10、前防撞模块20和前探路模块30的设置位置一一对应且工作原理相同的后避障模块50、后防撞模块60和后探路模块70；同理，后避障模块50、后防撞模块60和后探路模块70也与控制模块40连接并传递检测结果，用于在自动导航车倒车时检测后方路面的障碍物或沟道。

在一优选实施例中，所述路面检测系统还包括与所述控制模块连接，用于发出报警信号的报警模块。

在具体应用中，所述报警模块包括可以进行声音报警的语音单元或蜂鸣器。

在另一优选实施例中，所述报警模块包括外接远程监控中心、以发送报警信号的无线通信单元。

本实用新型还提供一种自动导航车，包括所述的路面检测系统。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。