一种体积小的红外避障预警装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种体积小的红外避障预警装置，包括壳体、红外光发射模块、红外光发射透镜组、红外光接收透镜组，光信号处理单元，无线信号发射模块，驱动电机，定比平行轴齿轮箱，滑环，云台和对应的驱动电路。本实用新型测量障碍物的距离和大小等信息准确，整套系统体积小，结构紧凑，且制作成本低，可以后期软件优化升级。
【专利说明】
一种体积小的红外避障预警装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种体积小的机器人智能避障及定位领域，特别是涉及一种智能机器人避障定位系统及其方法。
【背景技术】
[0002]环境地图绘制和障碍物规避是目前智能机器人领域研究的重要课题，智能机器人为了更好的完成任务，要生成一个它的工作环境地图，然后根据对此环境地图的理解规划出最合理的工作路径，在工作工程中要合理的规避障碍物。
[0003]目前市场上已有的智能机器人地图绘制及避障的方法，主要是基于超声波测距避障技术或激光测距避障技术。
[0004]超声波测距方法首先由超声波发生器发出超声波，遇到障碍物时即返回到接收器中，根据发射接收的信号差，基于声波的传播速度从而计算出到目标的距离;但是超声波测距:I)声音的速度受温度和湿度的干扰；2)在不平滑的固体物如室内的地毯上无法正常的发射信号和接收信号。
[0005]激光测距避障技术是基于三角测量原理，激光按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体后，光束会反射回来;反射回来的光线被CCD检测器检测到以后，利用三角关系，基于发射角度、滤镜的角度f、偏移距、传感器到障碍物的距离通过几何关系计算出来，且精度可以达到毫米级；由激光测距的原理可知:激光的能量聚集在一束光束上，容易对人或者动物造成安全伤害。
[0006]综上所述，对于智能机器人，现有技术的障碍物规避，环境地图绘制与工作规划，效果并非很理想，在实际的应用中尚有很多问题需要解决。
【实用新型内容】
[0007]为了克服上述现有技术的不足，使智能机器人在工作过程中能够准确的绘制环境地图，发现和规避障碍物及有效合理的规划工作路线，本实用新型提供了一种机器人智能避障及定位系统。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案，是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括壳体;红外光发射模块，驱动红外LED发出红外线;红外光发射透镜组，位于红外光发射模块的发射光光路上，将红外光聚焦;光信号处理器，接收红外光，获取发射红外光和接收红外光的相位差，计算得到距离;红外光接收透镜组，位于光信号处理器接收的红外光光路上，将红外光聚焦；电机、滑环及云台，光学模块固定在云台上，云台通过滑环连接电机，并通过电机驱动匀速旋转;无线信号发射模块，定比平行轴齿轮箱和对应的驱动电路，所述方法包括以下步骤。
[0009](I)红外光发射模块接收到测量命令后，以电流调制方式驱动红外LED发出红外线，经红外光发射透镜组聚焦后，射向环境中。
[0010](2)红外光在空气中传播，途中遇到障碍物或者环境的边界即被反射和散射，经红外光透镜组聚焦后传输至光信号处理器。
[0011](3)光信号处理器将上述接收到的红外光与发出的光进行比相，获取发射红外光和接收红外光的光学相位差，使用TOF法计算得到相对距离，并通过环境光的强度和环境温度校准为精确距离数值，然后将距离值传送给智能机器人的移动控制模块，实现智能设备自动绘制地图，发现障碍物及避让障碍物的功能。
[0012]本实用新型中，电机会带动光学测距系统匀速旋转，系统即可完成360度快速扫描，然后反馈给智能机器人，避免对周围的人或财物造成伤害。
[0013]本实用新型中，光信号处理器，由光电转换电路、放大器等组成，实现光电转换、放大、输入阻抗匹配、自动增益控制等功能。经障碍物反射回来的红外光波聚焦在光信号处理器后，光信号转换成电信号，经阻抗变换放大器与主放大器耦合，由差动放大器作互补输出。同时为了使系统保持稳定工作状态，依靠单片机，采用了较大范围的自动增益控制，进行动态补偿。
[0014]本实用新型中，系统利用滑环做回转支撑。
[0015]本实用新型中，光信号处理器得到的数据通过无线信号模块传输至智能机器人的行走驱动装置，无线信号传输模块基于IrDA红外线技术，IEEE802.1 Ib协议技术，Home RF协议或蓝牙技术。
[0016]本实用新型中，红外光发射模块为红外LED或者激光器，发射出红外线的发光峰位在900-1600 nm之间。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0018]本实用新型所述的一种红外避障预警系统，测量障碍物的距离和大小等信息准确，为智能机器人的判断提供了可靠的物理依据。
[0019]本实用新型所述的一种红外避障预警装置，相对于现有技术，由于采用了体积小的LED和光学透镜组，整套系统体积小，结构紧凑。
[0020]本实用新型所述的一种红外避障预警装置，制作成本低，可以后期软件优化升级。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的工作原理图。
[0022]图2为本实用新型的一个实例的示意图。
[0023]图3为本实用新型的一种实例的结构图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0025]如图3所不，在本实用新型的一个实例中，包括壳体、红外光发射模块7、红外光发射透镜组8、红外光接收透镜组9，光信号处理器10，信号发射单元11，云台12，电机(定比平行轴齿轮箱)13，滑环和对应的驱动电路组成。
[0026](I)红外光发射模块7接收到测量命令后，以电流调制方式驱动红外LED发出红外线，经红外光发射透镜组8聚焦后，直接射向环境中。
[0027](2)红外光在空气中传播，途中遇到障碍物即被反射和散射，经红外光接收透镜组9聚焦后到达光信号处理器10。
[0028](3)光信号处理器10将所述接收到的红外光与发出的光进行比相，获取发射红外光和接收红外光的相位差，使用TOF法计算得到相对距离，并通过环境光和温度的数据校准为精确距离数值，然后将距离值传送给智能机器人行走控制模块，为智能机器人的判断提供可靠的物理依据。
[0029]本实用新型中，光学测距系统固定在云台12上，云台通过电机13驱动一直保持匀速旋转，在旋转的过程中系统可以完成对周围有效半径的360度快速扫描，从而发现障碍，然后对智能机器人发出调整位置的指令，避免对周围的人或财物造成伤害。
[0030]以上所述的仅是本实用新型的实际实施方式，本实用新型不限于以上实际实施例子。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种体积小的红外避障预警装置，其特征在于:包括壳体;红外光发射模块，驱动红夕卜LED发出红外线；红外光发射透镜组，位于红外光发射模块的发射光光路上，将红外光聚焦;光信号处理器，接收红外光，获取发射红外光和接收红外光的相位差，计算得到距离;红外光接收透镜组，位于光信号处理器接收的红外光光路上，将红外光聚焦；电机、滑环及云台，光学模块固定在云台上，云台通过滑环连接电机，并通过电机驱动匀速旋转;无线信号发射模块，定比平行轴齿轮箱和对应的驱动电路。2.根据权利要求1所述的一种体积小的红外避障预警装置，其特征在于:系统利用滑环做回转支撑。3.根据权利要求1所述的一种体积小的红外避障预警装置，其特征在于:光信号处理器得到的数据通过无线信号模块传输至智能机器人的行走驱动装置，无线信号传输模块基于IrDA红外线技术，IEEE802.1Ib协议技术，Home RF协议或蓝牙技术。4.根据权利要求1所述的一种体积小的红外避障预警装置，其特征在于:红外光发射模块为红外LED或者激光器，发射出红外线的发光峰位在900-1600 nm之间。
【文档编号】G05D1/02GK205485615SQ201520746304
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年9月24日
【发明人】李 远, 郑凯
【申请人】北醒（北京）光子科技有限公司