一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置制造方法
【專利摘要】本發明的目的在于提供一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置,包括上殼體、中殼體、下殼體,上殼體、中殼體和下殼體自上而下按照擠壓方式連接在一起,下殼體外側壁上設置基座和溝槽,基座上安裝真空泵,下殼體里安裝氣室,氣室通過氣室下端蓋、氣室腔和氣室上端蓋自下而上擠壓而成,氣室腔外壁上安裝擋板,擋板深入至溝槽中,氣室上端蓋上設置氣室上端蓋進氣口,氣室下端蓋上設置氣室下端蓋進氣口,氣室下端蓋進氣口下方設置過濾網,過濾網與下殼體下端通過擠壓方式連接,真空泵的吸氣口安裝軟管,軟管穿過下殼體并連接氣室上端蓋進氣口。本發明能夠對機器人所在地面多個方面的信息進行采集,拓展了移動機器人的近地感知功能。
【專利說明】—種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種傳感器裝置,具體地說是安裝在移動機器人上的組合傳感器
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術】
[0002]傳感器是機器人完成感覺的必要手段,通過傳感器的感覺作用,將機器人自身的相關特性或相關物體的特性轉化為機器人執行某項功能時所需要的信息。為了檢測作業對象及環境或機器人與它們的關系,在機器人上安裝一系列傳感器可以大大改善了機器人工作狀況,使其能夠更充分地完成復雜的工作。由于外部傳感器為集多種學科于一身的產品,有些方面還在探索之中,隨著外部傳感器的進一步完善,機器人的功能越來越強大,將在許多領域為人類做出更大貢獻。
[0003]氣體傳感器陣列由具有廣譜響應特性、交叉靈敏度較大、對不同氣味/氣體靈敏度不同的氣敏元件組成。這種陣列體積小、功耗低,便于信號的集中采集與處理。單個氣體傳感器與傳感器陣列在特性上有質的區別,單個氣體傳感器對氣味/氣體的響應可用強度來表示,而氣體傳感器陣列除了各個傳感器的響應外,在全部傳感器組成的多維空間中形成響應模式,在環境條件一定的情況下,陣列上的響應模式與其激勵是一一對應的,這使的機器人對多種氣味和氣體識別成為可能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:
[0006]本發明一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置,其特征是:包括上殼體、中殼體、下殼體,上殼體、中殼體和下殼體自上而下按照擠壓方式連接在一起,下殼體外側壁上設置基座和溝槽,基座上安裝真空泵,下殼體里安裝氣室,氣室通過氣室下端蓋、氣室腔和氣室上端蓋自下而上擠壓而成,氣室腔外壁上安裝擋板,擋板深入至溝槽中,氣室上端蓋上設置氣室上端蓋進氣口,氣室下端蓋上設置氣室下端蓋進氣口,氣室下端蓋進氣口下方設置過濾網,過濾網與下殼體下端通過擠壓方式連接,真空泵的吸氣口安裝軟管,軟管穿過下殼體并連接氣室上端蓋進氣口。
[0007]本發明還可以包括:
[0008]1、氣室腔里設置分隔板,分隔板將氣室腔分隔成四個微型氣室,所述的真空泵有四個,與真空泵相對應的基座、軟管、氣室上端蓋進氣口均有四個,所述的氣室下端蓋進氣口有四個,分別與四個氣室上端蓋進氣口相對應。
[0009]2、上殼體里自上而下分別設置第一基板和第二基板,中殼體里設置第三基板,第一基板上放置與移動機器人實現數據交換的主控電路板,第二基板上固定姿態檢測傳感器,過濾網上分別安裝溫度傳感器和激光測距傳感器,第三基板上安裝向下吹氣的風扇,每個微型氣室內均安裝氣體傳感器;氣體傳感器、激光測距傳感器、溫度傳感器的模擬輸出引腳與主控板的A/D模數轉換模塊連接,姿態檢測傳感器的數據接口與主控板I2C通訊模塊連接,風扇和真空泵連接主控板I/O 口。
[0010]本發明的優勢在于:本發明結構靈巧,安裝拆卸方便,能夠對機器人所在地面多個方面的信息進行采集,實現機器人對特定氣味的識別功能,拓展了移動機器人的近地感知功能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1a是本發明的爆炸圖,圖1b是本發明的結構示意圖;
[0012]圖2是本發明的控制電路框圖;
[0013]圖3a是上殼體結構示意圖a,圖3b是上殼體結構示意圖b ;
[0014]圖4a是中殼體結構示意圖a,圖4b是中殼體結構示意圖b ;
[0015]圖5a是下殼體結構示意圖a,圖5b是下殼體結構示意圖b ;
[0016]圖6a是氣室腔結構示意圖a,圖6b是氣室腔結構示意圖b ;
[0017]圖7a是氣室上端蓋結構示意圖a,圖7b是氣室上端蓋結構示意圖b ;
[0018]圖8a是過濾網結構示意圖a,圖8b是過濾網結構示意圖b ;
[0019]圖9是連接機構示意圖;
[0020]圖10是裝置在移動機器人上的安裝示意圖;
[0021]圖1la是氣室下端蓋結構示意圖a,圖1lb是氣室下端蓋結構示意圖b。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述:
[0023]結合圖1?11,本發明包括上殼體I,中殼體2,真空泵3,氣室腔4,過濾網5,氣室下端蓋6,氣室上端蓋7,下殼體8等。上殼體1、中殼體2、下殼體8通過擠壓連接方式上下依次連接;真空泵3通過螺栓連接安置在下殼體側壁的基座53上;氣室下端蓋6、氣室腔4和氣室上端蓋7通過擠壓連接方式連接構成氣室,氣室腔內分隔板71將氣室分成4個獨立的微型氣室72,氣室通過氣室腔外壁擋板73滑入到下殼體溝槽52內,進入到下殼體中,過濾網5與下殼體8下端通過擠壓連接方式連接。
[0024]如圖10所示,裝置通過連接機構91與移動機器人車輪搖臂連接,連接機構包括兩個萬向球連接和一個轉動副連接,可以按要求調整該裝置的與機器人的空間相對位置;在基板11上放置主控電路板;姿態檢測傳感器固定在基板12上;溫度傳感器和激光測距傳感器分別安裝在過濾網5上的兩個孔81、82上,使探頭平行于安裝孔母線;基板13上安裝風扇,使其工作時能夠向下吹氣;真空泵的吸氣口 14連接軟管,軟管穿過孔51進入裝置內部,軟管另一端與對應的氣室上端蓋出氣口 61連接;將4個氣體傳感器模塊分別放置在各自的微型氣室72內。
[0025]圖2為該裝置的電路系統框圖,采用MCU為STM32F103的主控板,氣體傳感器陣列、激光測距傳感器、溫度傳感器的模擬輸出引腳與主控板A/D模數轉換模塊連接,姿態傳感器的數據接口與主控板I2C通訊模塊連接,風扇和真空泵的工作狀態由主控板I/O 口控制,主控板通過網絡通信接口與機器人實現數據交換。
[0026]當移動機器人到達指定區域內,機器人向主控板發出工作命令,主控板開始向各個模塊開始供電,使其進入工作狀態;姿態位置傳感器模塊檢測移動機器人車輪和組合傳感器裝置的姿態參數;溫度傳感器模塊通過探頭采集到近地大氣的溫度模擬量信號;激光測距傳感器模塊獲取裝置與地面的距離;特定氣味識別功能的實現:姿態傳感器檢測裝置是否處于正常工作的姿態,滿足要求后,真空泵供電開始工作,根據激光測距儀測得的距離確定真空泵電機的轉速,距離越大,轉速越快,距離越小,轉速越小,保證近地氣體能被充分吸入到氣室內,轉速調節通過主控板輸出PWM波控制真空泵電機實現;真空泵吸氣口 14通過軟管將相應微型氣室內氣體抽出,微型氣室內壓強減小,外部氣體通過濾網5和氣室下端蓋進氣口 111進入到微型氣室72內與氣體傳感器反應,同時風扇供電后向下吹氣,形成空氣窗簾,避免遠距離氣味的干擾,氣體傳感器與采樣氣體充分反應后輸出相應的的響應信號,將近地氣體溫度參數和傳感器陣列響應信號發送到主控板進行信號預處理和模式識另IJ,最終確定采樣氣體的濃度和成分。
[0027]本發明一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置,包括氣體傳感器陣列,溫度傳感器,姿態檢測傳感器,激光測距傳感器,主控板,真空泵,風扇,殼體。主控板安裝在上殼體I內基板11上,姿態檢測傳感器模塊放置在基板12上,溫度傳感器模塊與激光測距傳感器模塊分別固定在過濾網5上孔81、82上。由中殼體2,真空泵3,下殼體8,過濾網5,由氣室下端蓋6、氣室腔4、氣室下端蓋7組成的氣室以及安裝在基板13上的風扇組成一套氣體采樣系統,4個氣體傳感器分別安置在各自獨立的微型氣室72內。裝置可以對多個方面的近地面信息進行采集,進而實現近地特定氣味的識別和近地面信息的反饋,拓展了移動機器人的近地感知功能。該裝置以移動機器人為搭載平臺,集合了氣體傳感器、溫度傳感器、姿態檢測傳感器、激光測距傳感器,能夠對近地面多方面信息進行采集。為實現機器人特定氣味的識別功能,設計了一套氣體采樣系統,基板13上安置風扇,風扇向下吹氣,作為空氣窗簾避免遠距離的干擾氣味;氣室由氣室上端蓋7、氣室腔4、氣室下端蓋6構成,通過擋板71將氣室分隔成4個獨立的微型氣室72,保證每個氣體傳感器模塊都有單獨的氣室;系統結構靈巧,便于拆卸和更換傳感器,可以通過更換不同類型的氣體傳感器,實現對多種氣味的識別;溫度傳感器的參與能有效地對氣味的分析過程進行溫度補償,保證了最終輸出結果的準確性;通過激光測距傳感器能夠獲得裝置與地面的有效距離,根據距離的大小來調節真空泵電機轉速,保證近地面氣體充分的吸入氣室內,能夠保證移動機器人在復雜地形環境下的正常工作。在基板13上安置了風扇,在用作空氣窗簾的同時加速了裝置內部空氣流動,有助于各電路板的散熱。
【權利要求】
1.一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置,其特征是:包括上殼體、中殼體、下殼體,上殼體、中殼體和下殼體自上而下按照擠壓方式連接在一起,下殼體外側壁上設置基座和溝槽,基座上安裝真空泵,下殼體里安裝氣室,氣室通過氣室下端蓋、氣室腔和氣室上端蓋自下而上擠壓而成,氣室腔外壁上安裝擋板,擋板深入至溝槽中,氣室上端蓋上設置氣室上端蓋進氣口,氣室下端蓋上設置氣室下端蓋進氣口,氣室下端蓋進氣口下方設置過濾網,過濾網與下殼體下端通過擠壓方式連接,真空泵的吸氣口安裝軟管,軟管穿過下殼體并連接氣室上端蓋進氣口。
2.根據權利要求1所述的一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置,其特征是:氣室腔里設置分隔板,分隔板將氣室腔分隔成四個微型氣室,所述的真空泵有四個,與真空泵相對應的基座、軟管、氣室上端蓋進氣口均有四個,所述的氣室下端蓋進氣口有四個,分別與四個氣室上端蓋進氣口相對應。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于移動機器人近地感知的組合傳感器裝置,其特征是:上殼體里自上而下分別設置第一基板和第二基板,中殼體里設置第三基板,第一基板上放置與移動機器人實現數據交換的主控電路板,第二基板上固定姿態檢測傳感器,過濾網上分別安裝溫度傳感器和激光測距傳感器,第三基板上安裝向下吹氣的風扇,每個微型氣室內均安裝氣體傳感器;氣體傳感器、激光測距傳感器、溫度傳感器的模擬輸出引腳與主控板的A/D模數轉換模塊連接,姿態檢測傳感器的數據接口與主控板I2C通訊模塊連接,風扇和真空泵連接主控板I/O 口。
【文檔編號】G01D21/02GK104180855SQ201410455270
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】徐賀, 王培元, 徐燕, 王鵬, 于洪鵬, 王文龍, 黃鑫亮, 李臻, 許怡賢, 楊文成, 郭衛興 申請人:哈爾濱工程大學