一种移动机器人系统的制作方法

本实用新型涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人系统。

背景技术：

随着机器人技术的快速发展，机器人系统对感知能力的要求越来越高。机器人系统需要的数据一般有图像、声音、位置等信息，这些信息数据量大且属性不统一，需要使用多种传感器进行采集。

目前移动机器人传感器一般只采集空间障碍物信息和三维图像信息，仅能满足机器人基本的建图和移动需要。其功能相对有限，不能对碰撞、声音等信息进行采集，因此应用前景依然受限。

技术实现要素：

鉴于上述状况，有必要提供一种功能更多的移动机器人系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种移动机器人系统，包括：机器人本体，设有动力装置，所述动力装置包括有与地面接触进行移动的移动轮和为所述移动轮提供动力的电机；传感器系统，安装于所述机器人本体上，包括用于检测远处和近处障碍物的激光雷达、用于检测近处障碍物的超声波测距传感器、用于检测碰撞接触的碰撞检测带，所述碰撞检测带环绕所述机器人本体向外凸出。

进一步的，还包括用于检测地面障碍物和台阶的的红外测距传感器。

进一步的，还包括用于进行辅助避障、导航和人机交互的rgbd摄像头。

进一步的，所述碰撞检测带包括导电碰撞层、绝缘空气隔离层和内导电层，所述导电碰撞层具有弹性，所述导电碰撞层和所述内导电层绝缘连接具有一充斥绝缘空气的密封腔体构成所述绝缘空气隔离层，所述导电碰撞层远离所述机器人本体设置，所述导电碰撞层向所述内导电层形变穿透所述绝缘空气隔离层连通所述内导电层并发出电信号。

进一步的，所述碰撞检测带包括柔性碰撞面、支撑架、密封空气条和气压传感器，所述柔性碰撞面和所述支撑架构成一个中空条形体，所述支撑架位于所述中空条形体内侧，所述密封空气条设置在所述柔性碰撞面和所述支撑架之间的所述中空条形体内，所述气压传感器连接所述密封空气条，当发生碰撞时，气压传感器可以检测碰撞导致的气压电信号变化。

进一步的，所述碰撞检测带包括硬质接触条、弹簧、支撑架和位移传感器，所述弹簧一端连接所述硬质接触条，所述弹簧另一端连接支撑架，所述支撑架位于靠近所述机器人本体的内侧，所述硬质接触条位于远离所述机器人本体的外侧，所述位移传感器检测接触条的位移发出电信号。

进一步的，所述碰撞检测带包括硬质接触条、弹簧、支撑架和压力传感器，所述弹簧一端连接所述硬质接触条，所述弹簧另一端连接支撑架，所述支撑架位于靠近所述机器人本体的内侧，所述硬质接触条位于远离所述机器人本体的外侧，所述压力传感器检测接触条的压力变化发出电信号。

进一步的，还包括用于处理传感信息和规划路径的处理器。

进一步的，还包括有用于加减速检测和机器人姿态检测imu传感器，所述imu传感器远离所述电机设置在所述机器人本体正中心处。

进一步的，还包括用于检测电机转轴转速、转动角度量的编码器。

进一步的，还包括用于听声定位以及语音交互的麦克风阵列传感器。

进一步的，还包括自动充电辅助组件，包括设置在所述机器人本体上的红外信号接收装置阵列以及设置在充电桩上的红外信号发射器，配合辅助定位的所述超声波测距传感器和接触通电后的电信号进行自动充电。

本实用新型的有益效果在于：激光雷达一方面可以辅助导航，一方面可以用来防碰撞，另一方面可以用来检测人腿，也可以配合摄像头完成人的识别等功能，使用超声波测距传感器修正路径，防止碰撞，使用防碰撞检测带检测碰撞，碰撞后停止运动避免发生意外，并可根据需要进行转向或者人工辅助重新规划路线。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种移动机器人系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种移动机器人系统的另一实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的一种移动机器人系统的再一实施方式的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的一种移动机器人系统的红外信号发射器的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的一种移动机器人系统的红外测距传感器的结构示意图；

图6是本实用新型实施例的一种移动机器人系统的充电桩的结构示意图.

标号说明：

100、机器人本体；

111、移动轮；

200、传感器系统；

210、激光雷达；

220、超声波测距传感器；

230、碰撞检测带；

240、红外测距传感器；

250、rgbd摄像头；

260、麦克风阵列传感器；

270、红外信号接收装置；

300、充电桩；

310、红外信号发射器。

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，对本实用新型一种移动机器人系统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。

请参见图1-图5，一种移动机器人系统，包括：机器人本体100，设有动力装置，动力装置包括有与地面接触进行移动的移动轮111和为移动轮111提供动力的电机；传感器系统，安装于机器人本体100上，包括用于检测远处和近处障碍物的激光雷达210、用于检测近处障碍物的超声波测距传感器220、用于检测碰撞接触的碰撞检测带230，碰撞检测带230环绕机器人本体100向外凸出。

激光雷达210一方面可以辅助导航，一方面可以用来防碰撞，另一方面可以用来检测人腿，也可以配合摄像头完成人的识别等功能，使用超声波测距传感器220修正路径，防止碰撞，使用防碰撞检测带230检测碰撞，碰撞后停止运动避免发生意外，并可根据需要进行转向或者人工辅助重新规划路线。

一般的，电机可采用轮毂电机，电机内置于移动轮内；但是也可以不用轮毂电机，采用普通电机，普通电机通过传动轴联轴器等驱动移动轮。

请参见图1-图4，优选的，碰撞检测带230沿机器人本体100不同高度设置有多个。

请参见图5，还包括用于检测地面障碍物和台阶的红外测距传感器240。

设置检测地面障碍物的红外测距传感器240，防止地面不平，尤其是地面台阶，避免导致机器人本体100倾倒。

优选的，红外测距传感器240设置在机器人本体100的移动轮111与地面接触点的外侧且垂直地面进行探测，提前判断地面情况。优选的，红外测距传感器240阵列环绕机器人本体100设置有多个。优选的，红外测距传感器240至少设置有个3个。优选的，为4-8个。优选的，红外测距传感器240设置于机器人本体100搭载移动轮111的底盘上。优选的，红外测距传感器离地高度3cm-10cm。

请参见图1，还包括用于进行辅助避障、导航和人机交互的rgbd摄像头250。

设置rgbd摄像头250，便于采集空间信息，辅助避障(例如：检测障碍物和判断障碍物的大小高低)和导航，便于人机交互。

rgbd，深度图像处理，集成了rgb色彩模式和depthmap(深度图)，rgb色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(r)、绿(g)、蓝(b)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，rgb即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色，这个标准几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色，是目前运用最广的颜色系统之一；在3d计算机图形中，depthmap(深度图)是包含与视点的场景对象的表面的距离有关的信息的图像或图像通道。

优选的，rgbd摄像头250远离地面80-200cm。rgbd摄像头250远离地面80-200cm，可站立操作，探测范围大。或者离地15-30cm，方便检测障碍物。一般的，rgbd摄像头平视前方或者搭载在可水平和/或竖直旋转的云台上。优选的，云台可以增加额外的防抖装置。

优选的，碰撞检测带包括导电碰撞层、绝缘空气隔离层和内导电层，导电碰撞层具有弹性，导电碰撞层和内导电层绝缘连接具有一充斥绝缘空气的密封腔体构成绝缘空气隔离层，导电碰撞层远离机器人本体设置，导电碰撞层向内导电层形变穿透绝缘空气隔离层连通内导电层并发出电信号。

导电碰撞层发生形变与内导电层连通通电，发出电信号。

优选的，还包括支撑架，导电碰撞层和支撑架连接形成具有密封腔体的中空条形体，内导电层贴附在支撑架面向导电碰撞层的一面，外导电层和内导电层之间具有隔离间隙，支撑架由绝缘材料制成。或者，导电碰撞层和内导电层之间通过绝缘材料连接形成具有密封腔体的中空条形体。优选的，导电碰撞层为柔性导电橡胶；或者，导电碰撞层包括柔性材料制成的外层和粘接在外层上的导电材料制成的内层。

优选的，碰撞检测带230包括柔性碰撞面、支撑架、密封空气条和气压传感器，柔性碰撞面和支撑架构成一个中空条形体，支撑架位于中空条形体内侧，密封空气条设置在柔性碰撞面和支撑架之间的中空条形体内，气压传感器连接密封空气条，当发生碰撞时，气压传感器可以检测碰撞导致的气压电信号变化。

密封空气条碰撞发生形变挤压密封空气条中的空气，使密封空气条中的气压发生变化，气压传感器检测到气压发生变化发出信号；碰撞之后，密封空气条可自然恢复。优选的，碰撞检测带230包括硬质接触条、弹簧、支撑架和位移传感器，弹簧一端连接硬质接触条，弹簧另一端连接支撑架，支撑架位于靠近机器人本体100的内侧，硬质接触条位于远离机器人本体100的外侧，位移传感器检测接触条的位移发出电信号。

硬质接触条发生碰撞向支撑架方向位移，弹簧受力压缩，位移传感器检测到位移变化发出信号；碰撞之后，弹簧恢复。

优选的，碰撞检测带230包括硬质接触条、弹簧、支撑架和压力传感器，弹簧一端连接硬质接触条，弹簧另一端连接支撑架，支撑架位于靠近机器人本体100的内侧，硬质接触条位于远离机器人本体100的外侧，位移传感器检测接触条的，压力传感器检测接触条的压力变化发出电信号。

硬质接触条发生碰撞向支撑架方向位移，弹簧受力压缩并挤压压力传感器，压力传感器检测到压力变化发出信号；碰撞之后，弹簧恢复。

优选的，碰撞检测带230为多个连接成大致呈环体的弧形条。由多个弧形条环绕机器人本体100，方便安装，可适应不同大小的机器人。可以理解的，还可以根据机器人本体的外形设置成环形、矩形、其他多边形等任意形状。

一般的，碰撞检测带发出的信号传递至动力装置的控制系统或者总控系统。

优选的，还包括用于处理传感信息和规划路径的处理器。

优选的，处理器使用ubuntu系统和/或ros系统。一般的，处理器可选用qualcomm骁龙处理器、arm处理器或intel处理器。

进一步的，还包括有用于加减速检测和机器人姿态检测imu传感器，imu传感器远离电机设置在机器人本体正中心处。

设置imu传感器检测加减速和机器人姿态，方便对动力装置进行更精确的控制。

imu：inertialmeasurementunit，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，imu传感器远离电机等带磁性的物体设置，防止影响检测精度。

优选的，还包括用于检测电机转轴转速、转动角度量的编码器。

优选的，编码器在精度上的线数要求为500线-1000线；一般的，编码器为光电码盘或者霍尔传感器。一般的，编码器安装在电机轴上，用于检测电机转轴的转速；也可以安装在其他通过同步带等传动机构与电机转轴具有固定的传动比例的转轴上。

设置编码器，能更精确的控制机器人的速度。

请参见图3和图4，还包括用于听声定位以及语音交互的麦克风阵列传感器260。

设置麦克风阵列传感器260，方便听声定位以及进行语音交互。可以理解的，麦克风阵列传感器即为环绕机器人本体100阵列设置麦克风传感器。

请参见图4和图6，还包括自动充电辅助组件，包括设置在机器人本体上的红外信号接收装置270阵列以及设置在充电桩300上的红外信号发射器310，配合辅助定位的超声波测距传感器220和接触通电后的电信号进行自动充电。

机器人本体上的红外信号接收阵列通过接收到的红外信号强弱来判断充电桩300的方位，然后不断移动机器人的位置/角度，逐渐靠近充电桩300，最后通过判断①是否通电或②超声波距离是否小于预先设定的阈值③接触传感器是否发生碰撞，来停止移动。

优选的，机器人本体上还设有用于显示机器人状态的显示屏。一般的机器人状态包括电量、速度、行驶距离等等。

综上，本实用新型提供的一种移动机器人系统，激光雷达一方面可以辅助导航，一方面可以用来防碰撞，另一方面可以用来检测人腿，也可以配合摄像头完成人的识别等功能，使用超声波测距传感器修正路径，防止碰撞，使用防碰撞检测带检测碰撞，碰撞后停止运动避免发生意外，并可根据需要进行转向或者人工辅助重新规划路线。设置了红外测距传感器，防止地面不平甚至台阶导致机器人倾倒。设置了rgbd摄像头，辅助导航，便于采集空间信息，便于人机交互。优化了碰撞检测带的结构和设置方式，使得碰撞检测带检测灵敏，反应迅速，方便安装。设置了imu传感器和编码器，能更精确地控制机器人的移动。设置了麦克风阵列传感器方便听声定位和人机交互。设置了红外信号接收装置和配套的设置在充电桩上的红外信号发射器，方便完成自动充电。

以上，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。