機器人的光電測距裝置制造方法
【專利摘要】一種機器人的光電測距裝置，其特征在于它包括最少一個固定在機器人上的光檢測裝置和最少一個光發射裝置，以及若干根一端朝向機器人前、后、左、右四個方向中的一個，另一端朝向光檢測裝置或朝向光發射裝置的光導，在上述裝置中至少設置一個偏置裝置，所述的偏置裝置為光檢測裝置和光發射裝置及光導中的一類，所謂偏置指朝向前后左右偏過一個小角度的方向，利用偏置測距值與其旁邊正對前后左右方向的測距值進行比較可以得出機器人的偏離方向。
【專利說明】機器人的光電測距裝置
【技術領域】
[0001]本案為Z1201210435690.4的分案申請，原申請日為2012-11-05，申請名為“機器人的光電測距裝置”，本發明涉及一種機器人的光電測距裝置，主要用于機器人等機電類物體在移動過程中定位糾偏。
【背景技術】
[0002]機器人在移動過程中往往因為機構本身的缺陷或者地面不平或者輪子間摩擦力不一致等因素引起機器人移動的距離或方向與預計的不一致，因而引起機器人移動的可靠性差，嚴重影響了機器人的使用。在室內自主移動的機器人或自動導引運輸車(AutomatedGuided Vehicle簡稱AGV)常用的辦法是探測本身離墻壁等邊界的距離以確定機器人自身的方位，在實際使用中常常使用超聲波或激光測距的方式，因超聲波波束角較大等因素，可靠性不高，而激光測距比較可靠，但需在機器人上安裝多個，比如全方位或稱三自由度移動的機器人最好要安裝四套測距裝置以測試機器人到前后左右墻壁(邊界)的距離，因現有的激光測距儀相對于機器人的其它部件成本較高，尤其對于在室內移動的家用服務機器人來說，降低成本尤其顯得重要，在專利號為CN200410014702.1的說明書中描述了一種機器人的測距傳感器，需要配置至少一個反射體，對于光電類傳感器來說，反射體一般需要涂銀，成本稍高，而且裝配時需在機器人上設置前后左右四個窗口，對于需要結構緊湊的機器人來說，這種方式會受些限制。
[0003]為了知道機器人在行走過程中是向左偏了還是向右偏了，機器人需要左轉一下(檢測距離是否變小了)甚至左轉(檢測到距離變大了)了再右轉一些(檢測距離變小的程度)，白白增加了機器人的動作，延緩了機器人運作的時間。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在設計一種安裝數量盡可能少的又能探測四個方向距離、安裝方式靈活、且可以不通過轉動就能知道是否左偏還是右偏的光電測距裝置。
[0005]本發明的目的是通過下述設計達到的:
一種機器人的光電測距裝置，其特征在于它包括最少一個固定在機器人上的光檢測裝置和最少一個光發射裝置，以及若干根一端朝向機器人前、后、左、右四個方向中的一個，另一端朝向光檢測裝置或朝向光發射裝置的光導，在上述裝置中至少設置一個偏置裝置，所述的偏置裝置為光檢測裝置和光發射裝置及光導中的一類，所謂偏置指朝向前后左右偏過一個小角度的方向。檢測裝置會多收到一個回波，測得一個距離d5，這個多裝的偏置發射裝置與其旁邊的光檢測裝置或光發射裝置或光導之間有一個小角度夾角B (固定值，已知)，正常情況下d5=dl*SecB(正割函數，dl為偏置裝置旁邊的測距方向的測距值)，如果偏了，若d5> dl*secB，則機器人是向左偏了，需向右旋轉矯正；若d5〈 dl*secB則物體是向右偏了，需向左旋轉矯正。
[0006]【專利附圖】
【附圖說明】: 圖1為本發明的一種典型的測距裝置設置俯視圖。
[0007]圖2?圖4為發明的機器人測距糾偏示意圖。
[0008]具體實施方案:
在機器人上固定最少一個光檢測裝置3和最少一個光發射裝置2，以及若干根一端朝向機器人前、后、左、右四個方向中的一個，另一端朝向光檢測裝置3或朝向激光發射裝置2的光導I。在上述裝置中至少設置一個偏置裝置，所述的偏置裝置為光檢測裝置和光發射裝置及光導中的至少一類，所謂偏置指朝向前后左右偏過一個小角度的方向。偏置裝置可以是一個獨立的光發射裝置，也可以是一個獨立的光檢測裝置，也可以是偏置設置的一根光導，甚至可以是一個獨立的光發射裝置加上一根連到光檢測裝置的偏置的光導、一個獨立的光檢測裝置加上一根連到光發射裝置的偏置的光導、一根連到光發射裝置的偏置的光導加上一根連到光檢測裝置的偏置的光導、一個獨立的光檢測裝置和一個獨立的光發射裝置(這種方案成本稍高)。
[0009]光檢測裝置3與每個光發射裝置2之間有一根采樣光導，或者光檢測裝置3朝向與光發射裝置2，以便光檢測裝置3檢測作為計時的起始點。
[0010]為了簡單知道機器人在行走過程中是向左偏了還是向右偏了，可以在任意一個方向(比如前方)上設置一個偏置發射裝置6，如圖1，檢測裝置3也會多收到一個回波，測得一個距離d5，這個多裝的偏置發射裝置6與其旁邊的發射裝置2之間有一個夾角B (固定值，已知)，正常情況下(如圖2) d5=dl*secB (正割函數)，如果偏了，若d5> dl*secB,則機器人是向左偏了，需向右旋轉矯正；若(15〈 dl*SecB則物體是向右偏了(如圖3、圖4)，需向左旋轉矯正。
[0011 ] 偏置裝置可以設置在前后左右四個方向中的前方的一個、前后方向各一個共兩個、前后方向設置一個加上左右方向設置一個共兩個、前后左(或右)方向各一個共三個、或者前后左右四個方向各一個共四個。如果設置多個偏置裝置，可以根據Z1201210435690.4說明書的本意，利用光導或者反射面將多個方向的偏置裝置聚合在一起，只設置一個偏置光檢測裝置或一個偏置光發射裝置。
[0012]偏置裝置可以向左偏，也可向右偏，可以設置在正向(前后左右任一方向)測距裝置的左面，也可設置在右面，這些設置方式與例圖的設置無實質性區別。
[0013]圖1中設置前后兩個偏置發射裝置是為了預防測距上方(前方)遇到墻或障礙物不是平整的情況下，d5嚴重偏離dl*SecB時，可以嘗試下方(后方)的測距值；或者d5與dl*SecB幾乎相等(dl值比較小時會出現此種情況)，也可以嘗試下方(后方)的測距值，甚至比較上方加上下方的測距值。這樣整套裝置除了采樣光導外還包括分別朝向前后左右四個方向的四個光發射裝置(2)、分別朝向前后偏置方向的兩個偏置光發射裝置6、一個光檢測裝置3、以及若干根一端朝向機器人前、后、左、右四個方向中一個，另一端朝向光檢測裝置3的光導I。
[0014]一端朝向光檢測裝置3的光導I若干根光導I為十根，其中四根分別朝向分別朝向前后左右四個方向，另六根為朝向六個光發射裝置的采樣光導，這十根光導在光檢測裝置3段聚合在一起。
[0015]—端朝向光檢測裝置3的光導I若干根光導I為十二根，其中六根分別朝向分別朝向前后左右四個方向和前后偏置方向，另六根為朝向六個光發射裝置的采樣光導，這十二根光導在光檢測裝置3段聚合在一起。
[0016]整套裝置可再加上分別朝向左右偏置方向的兩個偏置光發射裝置出)，對應的光導(包括采樣光導)也相應增加。
[0017]光導I為光纖或者廉價的pc材料(工程塑料)制作的光導管(導光管、導光柱)。光導I若可為光纖，為了提高檢測到的發射光的強度，可在光纖前面設置一凸透鏡聚焦，對于有一定粗細的光導管來說在，導光管的前端和末端均可設置聚焦透鏡，還可將較粗的PC材料的光導的前端和末端加工呈凸面狀，前段甚至可加工成喇叭狀凸面，末端收束呈針狀。在光導和光檢測裝置之間還可設置濾光片過濾干擾或者濾光材料可以直接添加在光導或凸透鏡中。
[0018]為簡化起見，光發射、光檢測裝置上的引腳沒有標示，傳感器信號的發射、接收電路、信號處理過程均有成熟的技術，不加以說明。雖然安裝了多個發射或檢測裝置，但相對應的控制電路只需要一套，用多選一電路進行選擇單個逐次發射或接收。光在光導中傳輸的距離的精確值在整套測距裝置中并不重要，可忽略或事先作為常數保存。
【權利要求】
1.一種機器人的光電測距裝置，其特征在于它包括至少一個固定在機器人上的光檢測裝置(3)和至少一個光發射裝置(2)，若干根一端朝向機器人前、后、左、右四個方向中一個，另一端朝向光檢測裝置(3)或朝向光發射裝置(2)的光導(1)，以及至少存在一個偏置裝置，所述的偏置裝置為光檢測裝置(3)和光發射裝置(2)及光導(I)中的至少一類，所謂偏置指朝向前后左右偏過一個小角度的方向。
2.根據權利要求1所述的一種機器人的光電測距裝置，其特征在于所述的光檢測裝置(3)與每個光發射裝置(2)之間有一根米樣光導。
3.根據權利要求1所述的一種機器人的光電測距裝置，其特征在于所述的光檢測裝置(3)朝向與光發射裝置(2)。
4.根據權利要求2所述的一種機器人的光電測距裝置，其特征在于整套裝置除了采樣光導外還包括分別朝向前后左右四個方向的四個光發射裝置(2)、分別朝向前后偏置方向的兩個偏置光發射裝置出)、一個光檢測裝置(3)、以及若干根一端朝向機器人前、后、左、右四個方向中一個，另一端朝向光檢測裝置(3)的光導(I)。
5.根據權利要求4所述的一種機器人的光電測距裝置，其特征在于所述的一端朝向光檢測裝置(3)的光導(I)若干根光導(I)為十根，其中四根分別朝向分別朝向前后左右四個方向，另六根為朝向六個光發射裝置的采樣光導，這十根光導在光檢測裝置(3)段聚合在一起。
6.根據權利要求4所述的一種機器人的光電測距裝置，其特征在于所述的一端朝向光檢測裝置(3 )的光導(I)若干根光導(I)為十二根，其中六根分別朝向分別朝向前后左右四個方向和前后偏置方向，另六根為朝向六個光發射裝置的采樣光導，這十二根光導在光檢測裝置(3)段聚合在一起。
7.根據權利要求4所述的一種機器人的光電測距裝置，其特征在于整套裝置再加上分別朝向左右偏置方向的兩個偏置光發射裝置(6)。
【文檔編號】G01S17/08GK104297757SQ201410576445
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2012年11月5日 優先權日:2012年11月5日
【發明者】張周新 申請人:張周新