一種基於多傳感器的機器人的製作方法
2023-05-20 19:37:11
本實用新型屬於智慧機器人領域，具體涉及一種基於多傳感器的機器人。
背景技術：
隨著科學技術的進步，各種高性能傳感器、處理器被廣泛應用於移動機器人領域，使其逐漸成為了集環境感知、動態決策和行為控制為一體的綜合智能體。
在工作、生活、娛樂過程中的許多場景，都存在著某個載體跟隨人類運動的情況，如機場的行李箱、廣場上的嬰兒車、超市購物車、高爾夫球場小車及工業生產中的物流小車等，如果能研製一種在多場景下的智能跟隨的機器人，將能夠解放人類的雙手，使人類的生產、生活和娛樂更加輕鬆，使人類能夠享受到智能跟隨機器人帶來的便利。
倉儲物流系統中的AGV小車，裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿設定的路線行駛。以色列「靈性機器人」公司利用攝像頭傳感器與驅動裝置，實現行李箱跟隨主人運動。
現有的智能跟隨技術大多是利用GPS定位或視覺跟蹤，但二者都存在著一定的弊端。如GPS定位只適用於室外場景，且民用精度不高；而視覺跟蹤受環境影響較大，識別精度不高，且受視距傳播限制，無法解決狹小空間的直角轉彎問題。倉儲物流系統常用的AGV小車只能按照固定路線行駛，智能化程度不高。
技術實現要素：
為了克服上述缺陷，本實用新型提供了實現機器人的跟隨的基於多傳感器的機器人。
為了實現上述目的，本實用新型所採用的技術方案為：一種基於多傳感器的機器人，包括機器人本體和人體攜帶裝置，其特徵在於：所述的機器人本體包括機器人主控器、測距傳感器，所述的人體攜帶裝置包括攜帶端主控器、導航模塊、通信模塊，導航模塊集成陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器，通信模塊將陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器檢測到的信息傳輸到機器人本體主控器，測距傳感器檢測到信息傳輸到機器人本體主控器，機器人本體主控器的輸出端連接驅動器，由驅動器控制驅動輪前進、後退與轉向。
所述的通信模塊為藍牙模塊、WIFI模塊、ZigBee模塊、RFID模塊或紅外傳感器。
所述的測距傳感器為超聲傳感器、紅外傳感器或雷射傳感器。
機器人本體主控器控制驅動器，而驅動器控制電機，由電機控制驅動輪前進、後退與轉向。
所述導航模塊集成陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器，用於快速獲得模塊實時運動姿態。
由鋰電池為攜帶端主控器、導航模塊、藍牙模塊供電。
相對於現有技術，本實用新型的有益效果為：本實用新型傳感技術、信息技術、通信技術、導航等。智能跟隨機器人以主人隨身攜帶的裝置為跟蹤目標，利用磁場傳感器、陀螺儀、加速度傳感器採集方向及角度信息，通過藍牙收發模塊傳輸至機器人本體，並輔以超聲波測距模塊、電機驅動模塊，實現機器人的智能跟隨。
智能跟隨機器人可適應餐廳、機場、超市、遊樂場、公園、海灘、步行街等室內、室外多種環境，真正做到解放人類的雙手、雙眼，免除人類操控勞動，具有廣泛的應用、可觀的經濟效益和較大的社會影響力。
附圖說明
圖1為人體攜帶模塊組成示意圖；
圖2為機器人本體的組成示意圖；
其中，1攜帶端電源開關，2鋰電池，3攜帶端主控器，4導航模塊，5藍牙模塊，6機器人主控器，7超聲傳感器，8驅動器，9電機，10電源開關，11機器人本體電源，12驅動輪，13萬向輪。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
本實用新型為基於多傳感器的智能跟隨機器人，以主人隨身攜帶的裝置為跟蹤目標，利用磁場傳感器、陀螺儀、加速度傳感器、超聲模塊，確定主人與機器人的相對位置，運用BLE技術，傳輸給主控模塊，通過驅動器控制電機轉動，從而實現機器人智能跟隨主人前進、轉彎與後退的功能。
人體攜帶模塊組成如圖1：
由鋰電池2為攜帶端主控器1、導航模塊4、藍牙模塊5供電；導航模塊集成陀螺儀、加速度計、地磁場傳感器，將數據通過藍牙傳輸給機器人主控器6。
機器人本體組成如圖2：
機器人本體接收到藍牙傳輸的人體攜帶端姿態數據，融合超聲傳感器7檢測到的信息，將控制指令發送給驅動器8，由驅動器控制驅動輪12前進、後退與轉向。同時，機器人具有急停與避障功能。機器人本體還設有萬向輪13、機器人本體電源11、電源開關10。
為實現機器人自動跟隨主人前進，需先打開機器人本體電源11，使機器人主控器6、驅動器、電機9、超聲傳感器處於工作狀態，再打開人體攜帶端電源開關1，使陀螺儀與藍牙開始工作。由超聲傳感器檢測到主人與機器人本體的距離，陀螺儀檢測到主人與機器人本體的角度關係，通過藍牙實時傳輸，實時反饋給主控器。當機器人與主人距離大於1米時，機器人跟隨前進，並配有四級調速機制，以實現根據主人行進速度確保機器人有效跟隨；當機器人距主人1米時，停止前進，如果角度不變，則機器人保持靜止；當機器人距主人小於0.5米時，機器人倒退行駛。機器人通過超聲傳感器檢測障礙並附有急停功能。
本實用新型利用陀螺儀、加速度計、地磁場傳感器、超聲傳感器，實現了室內、室外多場景的智能跟隨。
本實用新型使用陀螺儀、加速度計和地磁場傳感器，用於快速獲得模塊實時運動姿態，將不受室內室外限制，優於GPS跟蹤。
本實用新型與攝像頭傳感器相比，不受外部光線影響，可適用光線較暗或亮度不斷變化的場景。
本實用新型不受視距傳播限制，比攝像頭傳感器具有一定的優越性，且數據量、數據傳輸速度和數據處理複雜度方面明顯優於攝像頭傳感器的跟蹤方式。
本實用新型使用BLE技術，兼顧了低能耗與無線傳輸。
本實用新型使用了陀螺儀、加速度計、地磁、超聲等多種傳感器，達到了較好的跟蹤效果。
本實用新型實現急停與避障不僅僅限於超聲傳感器，其它能實現無線測距的傳感方式如紅外測距、雷射測距等方式在本專利保護範圍內；無線傳輸不僅僅只限於BLE技術，其它如WIFI、ZigBee、RFID、紅外等無線傳輸方式在本專利保護範圍內。
還可以運用RSSI技術，在機器人本體放置3個BLE模塊，人體攜帶端放置1個BLE模塊，通過接收到的信號強弱測定信號點與接收點的距離，進而測定人相對於機器人的方位與距離，通過機器人本體的主控器控制機器人行進路線。
上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡採用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍。