机器人的光电测距装置制造方法
【专利摘要】一种机器人的光电测距装置，其特征在于它包括最少一个固定在机器人上的光检测装置和最少一个光发射装置，以及若干根一端朝向机器人前、后、左、右四个方向中的一个，另一端朝向光检测装置或朝向光发射装置的光导，在上述装置中至少设置一个偏置装置，所述的偏置装置为光检测装置和光发射装置及光导中的一类，所谓偏置指朝向前后左右偏过一个小角度的方向，利用偏置测距值与其旁边正对前后左右方向的测距值进行比较可以得出机器人的偏离方向。
【专利说明】机器人的光电测距装置
【技术领域】
[0001]本案为Z1201210435690.4的分案申请，原申请日为2012-11-05，申请名为“机器人的光电测距装置”，本发明涉及一种机器人的光电测距装置，主要用于机器人等机电类物体在移动过程中定位纠偏。
【背景技术】
[0002]机器人在移动过程中往往因为机构本身的缺陷或者地面不平或者轮子间摩擦力不一致等因素引起机器人移动的距离或方向与预计的不一致，因而引起机器人移动的可靠性差，严重影响了机器人的使用。在室内自主移动的机器人或自动导引运输车(AutomatedGuided Vehicle简称AGV)常用的办法是探测本身离墙壁等边界的距离以确定机器人自身的方位，在实际使用中常常使用超声波或激光测距的方式，因超声波波束角较大等因素，可靠性不高，而激光测距比较可靠，但需在机器人上安装多个，比如全方位或称三自由度移动的机器人最好要安装四套测距装置以测试机器人到前后左右墙壁(边界)的距离，因现有的激光测距仪相对于机器人的其它部件成本较高，尤其对于在室内移动的家用服务机器人来说，降低成本尤其显得重要，在专利号为CN200410014702.1的说明书中描述了一种机器人的测距传感器，需要配置至少一个反射体，对于光电类传感器来说，反射体一般需要涂银，成本稍高，而且装配时需在机器人上设置前后左右四个窗口，对于需要结构紧凑的机器人来说，这种方式会受些限制。
[0003]为了知道机器人在行走过程中是向左偏了还是向右偏了，机器人需要左转一下(检测距离是否变小了)甚至左转(检测到距离变大了)了再右转一些(检测距离变小的程度)，白白增加了机器人的动作，延缓了机器人运作的时间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在设计一种安装数量尽可能少的又能探测四个方向距离、安装方式灵活、且可以不通过转动就能知道是否左偏还是右偏的光电测距装置。
[0005]本发明的目的是通过下述设计达到的:
一种机器人的光电测距装置，其特征在于它包括最少一个固定在机器人上的光检测装置和最少一个光发射装置，以及若干根一端朝向机器人前、后、左、右四个方向中的一个，另一端朝向光检测装置或朝向光发射装置的光导，在上述装置中至少设置一个偏置装置，所述的偏置装置为光检测装置和光发射装置及光导中的一类，所谓偏置指朝向前后左右偏过一个小角度的方向。检测装置会多收到一个回波，测得一个距离d5，这个多装的偏置发射装置与其旁边的光检测装置或光发射装置或光导之间有一个小角度夹角B (固定值，已知)，正常情况下d5=dl*SecB(正割函数，dl为偏置装置旁边的测距方向的测距值)，如果偏了，若d5> dl*secB，则机器人是向左偏了，需向右旋转矫正；若d5〈 dl*secB则物体是向右偏了，需向左旋转矫正。
[0006]【专利附图】
【附图说明】: 图1为本发明的一种典型的测距装置设置俯视图。
[0007]图2?图4为发明的机器人测距纠偏示意图。
[0008]具体实施方案:
在机器人上固定最少一个光检测装置3和最少一个光发射装置2，以及若干根一端朝向机器人前、后、左、右四个方向中的一个，另一端朝向光检测装置3或朝向激光发射装置2的光导I。在上述装置中至少设置一个偏置装置，所述的偏置装置为光检测装置和光发射装置及光导中的至少一类，所谓偏置指朝向前后左右偏过一个小角度的方向。偏置装置可以是一个独立的光发射装置，也可以是一个独立的光检测装置，也可以是偏置设置的一根光导，甚至可以是一个独立的光发射装置加上一根连到光检测装置的偏置的光导、一个独立的光检测装置加上一根连到光发射装置的偏置的光导、一根连到光发射装置的偏置的光导加上一根连到光检测装置的偏置的光导、一个独立的光检测装置和一个独立的光发射装置(这种方案成本稍高)。
[0009]光检测装置3与每个光发射装置2之间有一根采样光导，或者光检测装置3朝向与光发射装置2，以便光检测装置3检测作为计时的起始点。
[0010]为了简单知道机器人在行走过程中是向左偏了还是向右偏了，可以在任意一个方向(比如前方)上设置一个偏置发射装置6，如图1，检测装置3也会多收到一个回波，测得一个距离d5，这个多装的偏置发射装置6与其旁边的发射装置2之间有一个夹角B (固定值，已知)，正常情况下(如图2) d5=dl*secB (正割函数)，如果偏了，若d5> dl*secB,则机器人是向左偏了，需向右旋转矫正；若(15〈 dl*SecB则物体是向右偏了(如图3、图4)，需向左旋转矫正。
[0011 ] 偏置装置可以设置在前后左右四个方向中的前方的一个、前后方向各一个共两个、前后方向设置一个加上左右方向设置一个共两个、前后左(或右)方向各一个共三个、或者前后左右四个方向各一个共四个。如果设置多个偏置装置，可以根据Z1201210435690.4说明书的本意，利用光导或者反射面将多个方向的偏置装置聚合在一起，只设置一个偏置光检测装置或一个偏置光发射装置。
[0012]偏置装置可以向左偏，也可向右偏，可以设置在正向(前后左右任一方向)测距装置的左面，也可设置在右面，这些设置方式与例图的设置无实质性区别。
[0013]图1中设置前后两个偏置发射装置是为了预防测距上方(前方)遇到墙或障碍物不是平整的情况下，d5严重偏离dl*SecB时，可以尝试下方(后方)的测距值；或者d5与dl*SecB几乎相等(dl值比较小时会出现此种情况)，也可以尝试下方(后方)的测距值，甚至比较上方加上下方的测距值。这样整套装置除了采样光导外还包括分别朝向前后左右四个方向的四个光发射装置(2)、分别朝向前后偏置方向的两个偏置光发射装置6、一个光检测装置3、以及若干根一端朝向机器人前、后、左、右四个方向中一个，另一端朝向光检测装置3的光导I。
[0014]一端朝向光检测装置3的光导I若干根光导I为十根，其中四根分别朝向分别朝向前后左右四个方向，另六根为朝向六个光发射装置的采样光导，这十根光导在光检测装置3段聚合在一起。
[0015]—端朝向光检测装置3的光导I若干根光导I为十二根，其中六根分别朝向分别朝向前后左右四个方向和前后偏置方向，另六根为朝向六个光发射装置的采样光导，这十二根光导在光检测装置3段聚合在一起。
[0016]整套装置可再加上分别朝向左右偏置方向的两个偏置光发射装置出)，对应的光导(包括采样光导)也相应增加。
[0017]光导I为光纤或者廉价的pc材料(工程塑料)制作的光导管(导光管、导光柱)。光导I若可为光纤，为了提高检测到的发射光的强度，可在光纤前面设置一凸透镜聚焦，对于有一定粗细的光导管来说在，导光管的前端和末端均可设置聚焦透镜，还可将较粗的PC材料的光导的前端和末端加工呈凸面状，前段甚至可加工成喇叭状凸面，末端收束呈针状。在光导和光检测装置之间还可设置滤光片过滤干扰或者滤光材料可以直接添加在光导或凸透镜中。
[0018]为简化起见，光发射、光检测装置上的引脚没有标示，传感器信号的发射、接收电路、信号处理过程均有成熟的技术，不加以说明。虽然安装了多个发射或检测装置，但相对应的控制电路只需要一套，用多选一电路进行选择单个逐次发射或接收。光在光导中传输的距离的精确值在整套测距装置中并不重要，可忽略或事先作为常数保存。
【权利要求】
1.一种机器人的光电测距装置，其特征在于它包括至少一个固定在机器人上的光检测装置(3)和至少一个光发射装置(2)，若干根一端朝向机器人前、后、左、右四个方向中一个，另一端朝向光检测装置(3)或朝向光发射装置(2)的光导(1)，以及至少存在一个偏置装置，所述的偏置装置为光检测装置(3)和光发射装置(2)及光导(I)中的至少一类，所谓偏置指朝向前后左右偏过一个小角度的方向。
2.根据权利要求1所述的一种机器人的光电测距装置，其特征在于所述的光检测装置(3)与每个光发射装置(2)之间有一根米样光导。
3.根据权利要求1所述的一种机器人的光电测距装置，其特征在于所述的光检测装置(3)朝向与光发射装置(2)。
4.根据权利要求2所述的一种机器人的光电测距装置，其特征在于整套装置除了采样光导外还包括分别朝向前后左右四个方向的四个光发射装置(2)、分别朝向前后偏置方向的两个偏置光发射装置出)、一个光检测装置(3)、以及若干根一端朝向机器人前、后、左、右四个方向中一个，另一端朝向光检测装置(3)的光导(I)。
5.根据权利要求4所述的一种机器人的光电测距装置，其特征在于所述的一端朝向光检测装置(3)的光导(I)若干根光导(I)为十根，其中四根分别朝向分别朝向前后左右四个方向，另六根为朝向六个光发射装置的采样光导，这十根光导在光检测装置(3)段聚合在一起。
6.根据权利要求4所述的一种机器人的光电测距装置，其特征在于所述的一端朝向光检测装置(3 )的光导(I)若干根光导(I)为十二根，其中六根分别朝向分别朝向前后左右四个方向和前后偏置方向，另六根为朝向六个光发射装置的采样光导，这十二根光导在光检测装置(3)段聚合在一起。
7.根据权利要求4所述的一种机器人的光电测距装置，其特征在于整套装置再加上分别朝向左右偏置方向的两个偏置光发射装置(6)。
【文档编号】G01S17/08GK104297757SQ201410576445
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年11月5日 优先权日:2012年11月5日
【发明者】张周新 申请人:张周新