[实用新型]一种移动机器人的行走避障结构

说明书

本实用新型公开一种移动机器人的行走避障结构，包括呈对角线安装的主动轮模块、从动轮模块、安装于机器人表面的雷达阵列以及安装于机器人内部的控制器。其中，超声波探头的安装数量及安装位置通过超声波包络图计算所得；以及控制器根据超声波探头的测量数据，构建及更新栅格地图，设定阈值，并根据栅格地图数据控制主动轮模块的速度，实现自主避障以及自主行走。

技术领域

本实用新型涉及移动机器人技术领域，特别涉及一种移动机器人的行走避障结构。

背景技术

目前，移动机器人已在各个行业、领域取得了广泛的应用。在移动机器人的研究中，最重要的一项就是如何实现移动机器人的自主避障及自主行走。在不同的应用场景中，移动机器人行走避障所面临的问题不同，采取的解决方案也就不同。

对于应用于地下停车场等环境中，面向电动车辆提供充电服务的移动机器人而言，其自主避障及自主行走主要存在以下几个问题：

1.地下停车场各停车位的间隔较小，可供移动机器人行走的区域较为狭窄；

2.地下停车场中存在会车等动态避障情境；

3.地下停车场存在大量减速带。

目前市面上的移动机器人多采用超声波雷达作为避障传感器，这些传感器通常安装于移动机器人靠近底部的位置，这就使得其在进行障碍物探测时，极易将减速带误判为障碍物，从而进行错误的路径规划。同时，传统的一维超声波方案在地下停车场环境中无法实现盲区稳定防撞，如图9a-9c所示，随着移动机器人的移动，原本可被超声波探头所探测到的路障桩、垂直管道等小型障碍物进入了盲区，此时，若移动机器人遇到会车等的情况，其将按照“L”型路线行走，则极易出现碰撞及擦伤风险。此外，现有移动机器人通常无法实现零转弯半径的原地旋转运动以及侧向移动，这就使得其难以接近停在狭窄位置的待充电车辆，同时，受到现有移动机器人的运动性能限制，其避障灵活性较差，难以在动态避障时快速避障。

实用新型内容

为了使得移动机器人能够适应在地下停车场为电动车辆进行充电的应用场景，本实用新型提供一种移动机器人的行走避障结构，包括：

两个主动轮模块，所述主动轮模块安装于移动机器人的底部对角线的两端；

两个从动轮模块，所述从动轮模块安装于移动机器人的底部另一对角线的两端；

雷达阵列，包括安装于移动机器人表面的N个超声波探头，所述探头的安装端面与移动机器人的外壳安装面平行，安装位置根据超声波包络图计算得到；以及

控制器，所述控制器安装于移动机器人的内部，与所述主动轮模块以及所述雷达阵列可通信的连接，用于：

控制主动轮的转速及转向；以及

控制所述超声波探头的读取顺序、频率以及防撞阈值。

进一步地，所述主动轮模块包括主动轮、行走电机及转向电机。

进一步地，所述从动轮模块包括从动轮以及转向装置。

进一步地，所述主动轮为立式舵轮。

进一步地，所述超声波探头分别安装于移动机器人的四个安装面上，每个安装面上的超声波探头数量n满足：

其中，L为所述安装面的面长，α为防撞膨胀半径，r为所述超声波探头的水平方向平均探测半径，以及β为所述超声波探头的测量偏差。

进一步地，所述超声波探头的水平安装位置满足：

安装于最外侧的超声波探头距离安装面最近侧边距离l₁≤r-β-α；以及

相邻两个超声波探头间距l₂≤2(r-β)。