[发明专利]机器人障碍物检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，具体涉及应用于智能机器人上的障碍物检测系统及方法。

背景技术

随着生活水平的提高，越来越多人渴望得到更多的个人时间，以便享受生活。然而，快节奏的工作，繁重的家务，占用了人们大量的个人时间。随着科学技术的发展，移动机器人可以逐步代替人类承担简单重复的体力劳动。这些机器人很多都必须具备自主行走运动能力，而这类机器人的运动空间往往具有各种各样的障碍物(墙壁、家具等)，机器人不可避免地与这些障碍物发生碰撞，那么机器人就必须能识别出来发生了碰撞，以及发生碰撞的具体方向，以便指导机器人进行下一步的运动规划。

目前的机器人应对碰撞的策略分两种：第一种策略是机器人前面部分的外壳做成可以移动的，不同方向发生碰撞时，可移动的外壳就可以触发各个不同方向的开关按键(光电开关或者物理开关)，机器人就可以识别到不同方向的碰撞；但是由于将机器人的前面外壳做成可移动的，就导致整个机器人的外观不够美观，结构设计复杂，开发模具费用过高，而且只能够识别到左右两个方向的碰撞，并且使用的物理按键寿命比较短，使用久了，碰撞检测模块就容易发生检测故障。第二种策略是机器人的外壳跟底座是固定在一起，不可移动的，机器人通过红外光电等方式，提前检测到障碍物，从而避免与障碍物发生碰撞，但是由于不同物体反射的红外光强度不同，会导致机器人无法判断到前方的障碍物而与之发生碰撞，而且由于机器人运动空间里存在一些小的障碍物，红外检测装置是无法检测到的，如果没有碰撞检测机构，机器人就会撞击障碍物并一直顶着障碍物跑，由于这个策略无法判断障碍物的位置，就可能无法进行正常的运动规划，而且这种策略会导致机器人的运动无法覆盖到靠近障碍物的空间，存在明显的死角。

发明内容

本发明目的是提供一种机器人障碍物检测系统及方法，能够精确检测障碍物，并且具有结构简化、装配简化、模具成本降低、使用寿命长的优点。本发明的目的由以下技术方案实现：

一种机器人障碍物检测系统，其特征在于：包括机器人壳体、机器人底座、控制主板、两个行动轮、两个驱动马达、马达电流检测模块、障碍物检测传感器、至少两个碰撞检测机构；壳体为圆盘盒状，底座固定连接于壳体底部，两个行动轮并排设置于底座上，两个驱动马达分别驱动一个行动轮，两个驱动马达的控制端连接控制主板的行动控制信号输出端；马达电流检测模块的检测端检测两个驱动马达的电流，输出端连接控制主板的电流检测输入端；障碍物检测传感器设置于壳体的前进方向侧，与控制主板的相应信号采集端连接；至少两个碰撞检测机构的两个设置于壳体的前进方向侧；所述碰撞检测机构包括导电金属片层、PCB铜片及导线，导电金属片层紧贴机器人的壳体内壁设置，PCB铜片设置于机器人控制主板上，导电金属片层通过导线与PCB铜片相连，组成一个寄生电容。

作为具体的技术方案，所述至少两个碰撞检测机构具体为四个或八个，分别呈弧形片状，贴设于壳体内壁并围成一周。

作为进一步的技术方案，所述碰撞检测机构还包括内保护层，该内保护层贴设于所述导电金属片层内侧。

作为进一步的技术方案，所述壳体为绝缘的塑料材料制成，其外周设置有用于碰撞缓冲的软胶保护层。

作为具体的技术方案，所述障碍物检测传感器由光电对管传感器或者超声波传感器实现。

一种基于上述机器人障碍物检测系统的检测方法，其特征在于，包括：

(1)控制主板控制两个驱动马达驱动两个行动轮动作时，控制障碍物检测传感器、马达电流检测模块及碰撞检测机构进入检测模式；

(2)当障碍物检测传感器检测到障碍物时，控制主板控制行动轮减速前进或调整新的前进路线；

(3)当碰撞检测机构的检测信号有异常时，控制主板确认检测信号有异常的具体碰撞检测机构，并调整新的前进路线；当马达电流检测模块检测到驱动马达的电流变大，通过比较两个驱动马达电流大小确定机器人的左边，右边还是正前碰到障碍物，并调整新的前进路线。

作为具体的技术方案，步骤(3)中所述通过比较两个驱动马达电流大小确定机器人的左边，右边还是正前碰到障碍物，具体方法为：如果左边行动轮的驱动马达的电流变化比右边的大过一定阈值，那么就确定左边碰到了障碍物，反之亦然，如果两个驱动马达的电流变化相差在一定范围，就认为机器人的正前方碰到了障碍物。