全智能小物品撿拾機器人的製作方法
2023-09-16 11:25:50
專利名稱：全智能小物品撿拾機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及機器人，尤其是保潔機器人，具體地，涉及全智能小物品撿拾機器人。
背景技術：
城市衛生是城市生活狀況和社會發展程度的集中體現，是城市進步的基本條件和內容，全面認識城市衛生及其意義，是對城市實施衛生管理的基本前提。無論是在室外場合還是室內場合都需要保持一個沒有垃圾的潔淨環境。但我們發現現在的垃圾收集車輛還沒有集成高智能型，環衛工人不但要早起，還要每天面對許許多多的垃圾，這樣環衛工人的身體健康就得不到很好的保障。城市中亂吐痰，亂扔易拉罐的現象時有發生，造成環境的極其不美觀，因此我們必須解決環境問題，讓城市給人們一個優美的環境。通過機器人清潔環境是一種高效的方式。機器人是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建築業，或是危險的工作。機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產物。在工業、醫學、農業、建築業甚至軍事等領域中均有重要用途。
發明內容
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種全智能小物品撿拾機器人。根據本發明的一個方面，提供全智能小物品撿拾機器人，包括機械臂單元、移動單元、翻鬥單元，還包括如下裝置探測單元，其用於在探測到物品後生成物品位置信息；物品收集控制單元，其用於根據所述物品位置信息控制所述移動單元將所述機器人移動到被探測物品附近，然後控制所述機械臂單元將被探測物品拾取到所述翻鬥單元中；物品傾倒控制單元，其用於當第一參數大於第一閾值後控制所述移動單元將所述機器人移動到傾倒位置，然後控制所述翻鬥單元執行傾倒動作。優選地，所述第一參數包括如下參數中的任一種參數被探測物品數量，其用於指示所述翻鬥內被探測物品的數量；被探測物品重量，其用於指示所述翻鬥內被探測物品的重量；機械臂拾取次數，其用於指示自最近一次所述翻鬥執行傾倒動作起所述機械臂累計拾取被探測物品的次數。優選地，所述探測單元包括如下裝置第一測距傳感器，其用於在第一水平面內側量距離；第二測距傳感器，其用於在第二水平面內測量距離；第一生成裝置，其用於當所述第一測距傳感器與所述第二測距傳感器在同一鉛垂面內所測得距離的差值大於第二閾值時生成所述物品位置信息。優選地，所述第一測距傳感器以及第二測距傳感器包括如下傳感器中的任一種傳感器超聲波測距傳感器；紅外線測距傳感器；雷射測距傳感器。優選地，所述探測單元包括如下裝置第三測距傳感器，其用於在第一平面內側量距離；第四測距傳感器，其用於在平行於所述第一平面的第二平面內測量距離；第二生成裝置，其用於當所述第三測距傳感器與所述第四測距傳感器所測得距離的差值大於第三閾值時生成所述物品位置信息。 優選地，所述第三測距傳感器以及第四測距傳感器包括如下傳感器中的任一種傳感器超聲波測距傳感器；紅外線測距傳感器；雷射測距傳感器。
優選地，所述移動單元包括履帶式底盤。本發明有效地利用超聲波傳感器來尋找垃圾。一般把頻率在2KHz到25MHz範圍內的聲波叫做超聲波。它能透入物體內部並可以在物體中傳播。我們利用兩臺超聲波分別測距離，同一平面內的兩臺超聲波探測到的距離的差值大於一個範圍時即可視為前方有垃圾。根據本發明提供的機器人是一臺全自動垃圾採集收集機器人。它擁有其他垃圾採集機器人所不具備的垃圾自動採集功能，並且能自行尋覓垃圾收集處理處。多處運用觸感設計，有助於高效率的來實現垃圾的採集，不會在不必要的停留環節浪費時間。本發明運用兩個相對獨立的的超聲波傳感器作為機器人的垃圾搜索的傳感裝置， 不但能確定垃圾的方位，還能確定垃圾處理站的位置。優選地，本機器人一共運用6個電機，組成機器人的動力、機械臂、垃圾傾倒裝置，其中我們運用包括2個電機的機械臂完成了上下的自由度和機械爪的開合，2個電機用於動力裝置，我們捨棄了輪胎而採用了更加優秀的履帶裝置可以實現前進後退，左轉右轉，還可以實現原地360度旋轉，剩下的兩個電機一個來驅動翻鬥的運動可以實現精確控制，一個用來控制超聲波探頭的位置，以防阻礙機械臂的運作。此機器人一經發現垃圾，就能精確定位實施抓舉和釋放當拾取一定次數後便會自動在全區域內搜尋垃圾，並實施傾倒垃圾的動作。並能不停重複以上尋找垃圾，拾取並釋放，搜索垃圾處理中心和傾倒垃圾的動作。
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、 目的和優點將會變得更明顯圖1示出根據本發明的第一實施例的，全智能小物品撿拾機器人的系統框架圖；圖2示出根據本發明的第二實施例的，全智能小物品撿拾機器人的機械臂拾取物品時的結構示意圖；圖3示出根據本發明的第二實施例的，全智能小物品撿拾機器人的機械臂釋放物品時的結構示意圖；圖4示出根據本發明的第三實施例的，全智能小物品撿拾機器人的結構示意圖；圖5示出根據本發明的第四實施例的，全智能小物品撿拾機器人的結構示意圖。
具體實施例方式圖1示出根據本發明的第一實施例的，全智能小物品撿拾機器人的系統框架圖， 具體地，在本實施例中，根據本發明提供的所述機器人包括機械臂單元1、移動單元2、翻鬥單元3，還包括探測單元7、物品收集控制單元4、以及物品傾倒控制單元5。其中，所述探測單元7，用於在探測到物品後生成物品位置信息；所述物品收集控制單元4用於根據所述物品位置信息控制所述移動單元2將所述機器人移動到被探測物品附近，然後控制所述機械臂單元1將被探測物品拾取到所述翻鬥單元3中；所述物品傾倒控制單元5用於當第一參數大於第一閾值後控制所述移動單元2將所述機器人移動到傾倒位置，然後控制所述翻鬥單元3執行傾倒動作。優選地，所述移動單元2包括履帶式底盤。更為具體地，所述機器人啟動後首先進行初始化，由所述物品傾倒控制單元5判斷所述第一參數是否大於所述第一閾值，若判斷結果是否定的，則觸發所述探測單元7進行探測，若判斷結果是肯定的，則所述物品傾倒控制單元5先控制所述移動單元2將所述機器人移動到傾倒位置進而控制所述翻鬥單元3執行傾倒動作，然後才觸發所述探測單元7 進行工作。進一步地，在優先級上，所述物品傾倒控制單元5對所述第一參數是否大於所述第一閾值的判斷優先於所述物品收集控制單元4所執行的指令，換句話說，所述物品傾倒控制單元5可以向所述物品收集控制單元4發出中斷指令以優先得到對所述移動單元的控制。更進一步地，當所述物品傾倒控制單元5控制所述翻鬥單元3完成傾倒動作後，其觸發所述探測單元7繼續執行探測動作。在所述探測單元7進行探測的過程中，其受到所述物品收集控制單元4的控制，所述物品收集控制單元4按照設定好的尋路規則控制所述移動單元2移動，使得所述探測單元7可以探測相應的區域。其中，所述機器人在探測位置、被探測物位置、傾倒位置之間移動的過程中，其可以根據存儲的尋路指令進行移動，例如，可以預先將所述機器人將要清潔的區域的地圖存儲到所述機器人的存儲器中，並對該區域中的非垃圾物件編制以坐標，這樣，所述機器人可以根據該地圖以及坐標進行尋路，而所述物品位置信息優選地包括所述被探測物品的坐標。本領域技術人員可以結合現有技術實現所述機器人的尋路過程，此次不予贅述。在本實施例的一個優選例中，所述第一參數包括被探測物品數量，其用於指示所述翻鬥內被探測物品的數量。具體地，每次初始化以及每次所述翻鬥單元7執行完傾倒動作後，所述物品傾倒控制單元5對所述被探測物品數量進行清零，所述機械臂單元1每次執行完抓取以及釋放動作後，所述物品傾倒控制單元5對所述被探測物品數量進行加1。在本實施例的另一個優選例中，所述第一參數包括被探測物品重量，其用於指示所述翻鬥內被探測物品的重量。具體地，所述翻鬥單元3包括翻鬥部、以及壓力傳感器，該壓力傳感器用於獲取所述翻鬥部內物品的重量，當所述翻鬥部內物品的重量過重時，所述物品傾倒控制單元5控制所述移動單元2將所述機器人移動到傾倒位置，然後控制所述翻鬥單元3執行傾倒動作。在本實施例的又一個優選例中，所述第一參數包括機械臂拾取次數，其用於指示自最近一次所述翻鬥執行傾倒動作起所述機械臂累計拾取被探測物品的次數。具體地，每次初始化以及每次所述翻鬥單元7執行完傾倒動作後，所述物品收集控制單元4對所述機械臂拾取次數進行清零，所述機械臂單元1每次執行完抓取以及釋放動作後，所述物品收集控制單元5對所述機械臂拾取次數進行加1。圖2示出根據本發明的第二實施例的，全智能小物品撿拾機器人的機械臂拾取物品時的結構示意圖。具體地，在本實施例中，所述機器人的俯視結構圖如圖2所示，所述機械臂單元1包括機械手11，當所述機器人移動到所述被探測物品附近時，所述機械臂單元1 控制所述機械手11拾取所述被探測物品，然後所述機械臂單元1將所述被探測物品放置到所述翻鬥單元3中。優選地，所述移動單元包括履帶式底盤，所述機器人的其餘部分承載在所述履帶式底盤上，所述履帶式底盤包括左側履帶21以及後側履帶22。如圖3所示，圖3示出根據本發明的第二實施例的，全智能小物品撿拾機器人的機械臂釋放物品時的結構示意圖。具體地，所述機械臂單元1活動到所述翻鬥單元3的上方， 使得所述機械手11鬆開後所述被探測物品可以下落到所述翻鬥單元3中。圖4示出根據本發明的第三實施例的，全智能小物品撿拾機器人的結構示意圖。 具體地，在本實施例中，所述探測單元包括第一測距傳感器71、第二測距傳感器72、以及第一生成裝置。其中，所述第一測距傳感器71用於在第一水平面內側量距離；所述第二測距傳感器72用於在第二水平面內測量距離；所述第一生成裝置用於當所述第一測距傳感器 71與所述第二測距傳感器72在同一鉛垂面內所測得距離的差值大於第二閾值時生成所述物品位置信息。優選地，所述第一測距傳感器71以及第二測距傳感器72可以包括超聲波測距傳感器、紅外線測距傳感器、以及雷射測距傳感器。在本實施例的一個優選實施方式中，若在所述機器人與牆壁91之間沒有所述被探測物品時，所述第一測距傳感器71以及第二測距傳感器72所測量得到的距離應當基本上相同，而當所述機器人前方的地面93上放置有被探測物品92時，所述第一測距傳感器71 與第二測距傳感器72所測量得到的距離之間存在差值，因此第一生成裝置可以確定所述機器人的前方存在所述被探測物品92進而生成所述物品位置信息。圖5示出根據本發明的第四實施例的，全智能小物品撿拾機器人的結構示意圖。 具體地，在本實施例中，所述探測單元包括第三測距傳感器73、第四測距傳感器74、以及第二生成裝置。其中，所述第三測距傳感器73用於在第一平面內側量距離；所述第四測距傳感器74用於在平行於所述第一平面的第二平面內測量距離；所述第二生成裝置用於當所述第三測距傳感器73與所述第四測距傳感器74所測得距離的差值大於第三閾值時生成所述物品位置信息。優選地，所述第三測距傳感器73以及第四測距傳感器74可以包括超聲波測距傳感器、紅外線測距傳感器、以及雷射測距傳感器。在本實施例的一個優選實施方式中，若在所述第四測距傳感器74與地面93之間沒有所述被探測物品92時，所述第三測距傳感器73以及第四測距傳感器74所測量得到的距離為一定值(例如該定值可以略小於第三閾值)，而當所述機器人前方的地面93上放置有被探測物品92時，所述第三測距傳感器73與第四測距傳感器74所測量得到的距離之間的差值會發生變化，即差值變大，因此所述第二生成裝置可以確定所述機器人的前方存在所述被探測物品92進而生成所述物品位置信息。以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
權利要求
1.一種全智能小物品撿拾機器人，包括機械臂單元、移動單元、翻鬥單元，其特徵在於， 還包括如下裝置-探測單元，其用於在探測到物品後生成物品位置信息；-物品收集控制單元，其用於根據所述物品位置信息控制所述移動單元將所述機器人移動到被探測物品附近，然後控制所述機械臂單元將被探測物品拾取到所述翻鬥單元中；-物品傾倒控制單元，其用於當第一參數大於第一閾值後控制所述移動單元將所述機器人移動到傾倒位置，然後控制所述翻鬥單元執行傾倒動作。
2.根據權利要求1所述的機器人，其特徵在於，所述第一參數包括如下參數中的任一種參數-被探測物品數量，其用於指示所述翻鬥內被探測物品的數量； -被探測物品重量，其用於指示所述翻鬥內被探測物品的重量； -機械臂拾取次數，其用於指示自最近一次所述翻鬥執行傾倒動作起所述機械臂累計拾取被探測物品的次數。
3.根據權利要求1或2所述的機器人，其特徵在於，所述探測單元包括如下裝置 -第一測距傳感器，其用於在第一水平面內側量距離；-第二測距傳感器，其用於在第二水平面內測量距離；-第一生成裝置，其用於當所述第一測距傳感器與所述第二測距傳感器在同一鉛垂面內所測得距離的差值大於第二閾值時生成所述物品位置信息。
4.根據權利要求3所述的機器人，其特徵在於，所述第一測距傳感器以及第二測距傳感器包括如下傳感器中的任一種傳感器-超聲波測距傳感器； -紅外線測距傳感器； -雷射測距傳感器。
5.根據權利要求1或2所述的機器人，其特徵在於，所述探測單元包括如下裝置 -第三測距傳感器，其用於在第一平面內側量距離；-第四測距傳感器，其用於在平行於所述第一平面的第二平面內測量距離； -第二生成裝置，其用於當所述第三測距傳感器與所述第四測距傳感器所測得距離的差值大於第三閾值時生成所述物品位置信息。
6.根據權利要求5所述的機器人，其特徵在於，所述第三測距傳感器以及第四測距傳感器包括如下傳感器中的任一種傳感器-超聲波測距傳感器； -紅外線測距傳感器； -雷射測距傳感器。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的機器人，其特徵在於，所述移動單元包括履帶式
全文摘要
本發明提供全智能小物品撿拾機器人，包括機械臂單元、移動單元、翻鬥單元，還包括裝置探測單元，其用於在探測到物品後生成物品位置信息；物品收集控制單元，其用於根據所述物品位置信息控制所述移動單元將所述機器人移動到被探測物品附近，然後控制所述機械臂單元將被探測物品拾取到所述翻鬥單元中；物品傾倒控制單元，其用於當第一參數大於第一閾值後控制所述移動單元將所述機器人移動到傾倒位置，然後控制所述翻鬥單元執行傾倒動作。根據本發明提供的機器人是一臺全自動垃圾採集收集機器人。它擁有其他垃圾採集機器人所不具備的垃圾自動採集功能，並且能自行尋覓垃圾收集處理處。
文檔編號E01H1/00GK102535369SQ20101061258
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者喻承, 許卓炅, 錢海庫 申請人:上海市莘格高級中學