一种基于多传感器的移动机器人路径规划系统

1.本发明涉及机器人技术领域，具体是一种基于多传感器的移动机器人路径规划系统。


背景技术：

2.随着社会的发展和科技的进步，越来越多的智能机器人进入到人们的日常生产活动中，从而节省了大部分的人工劳动力，其中一部分机器人常用于日常的物流作业中。
3.中国专利号cn201820881510.8提供一种移动机器人控制器及其应用系统和移动机器人，包括定位模块、导航模块、可编程逻辑控制器plc模块，其中：定位模块的输出端和导航模块的输入端连接，导航模块的输出端和plc模块的输入端连接，plc模块的控制端和移动机器人的各个驱动单元连接。
4.上述专利号cn201820881510.8中，与现有技术相比，不受移动机器人导航方式的限制，通用性强，适用范围广。但是在一些人机混杂的物流领域，移动机器人缺乏对周围环境信息的精确采集，很容易对周围环境造成误判，造成机器人发生碰撞等情况，且对人机混杂环境的适应性不高，转向灵活性也有待进一步提高。因此亟需研发一种基于多传感器的移动机器人路径规划系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于多传感器的移动机器人路径规划系统，以解决上述背景技术中提出的不能对周围环境信息进行精确采集、转向灵活性也有待进一步提高的问题。
6.本发明的技术方案是：一种基于多传感器的移动机器人路径规划系统，包括机身，所述机身的两侧外壁均固定安装有视觉传感器和红外传感器，所述机身的四周侧壁设置有若干个超声波传感器，所述机身的内部设置有视觉数据接收器、红外数据接收器和超声波数据接收器，所述机身的底部外壁固定安装有中央处理器，所述视觉数据接收器、红外数据接收器和超声波数据接收器通过导线与中央处理器电性连接，所述中央处理器的信号输入端电性连接有遥控信号接收器，所述中央处理器的信号输出端电性连接有信号发射器，所述机身的底部外壁固定连接有若干个立架，所述立架的内部插接有转向杆，所述转向杆的一侧外壁固定连接有推架，其中一个所述立架的一侧外壁固定连接有卡座，所述卡座的内部固定安装有转向缸，且转向缸的输出端固定连接在推架上，所述转向杆的两端均转动连接有拉杆，所述机身的底部外壁固定连接有若干个前轮架，所述前轮架的底端转动连接有转向架，所述转向架的一端转动套接有转向轮，所述转向架的一侧外壁固定连接有转向臂，且转向臂的一端转动连接在拉杆的一端。
7.进一步地，所述机身的底部外壁固定连接有若干个后轮架，所述后轮架的侧壁之间转动连接有转杆，所述转杆的外壁固定套接有若干个驱动轮，所述转杆的外壁固定套接有从动轮。
8.进一步地，所述机身的底部内壁固定安装有行走电机，所述行走电机的输出轴传动连接有主动轮，所述主动轮与从动轮之间传动连接有皮带。
9.进一步地，所述机身的顶部外壁固定安装有若干个光伏支架，所述光伏支架的顶端固定安装有光伏板。
10.进一步地，所述机身的底部内壁固定安装有若干个蓄电池，所述机身的顶部内壁固定安装有若干个逆变器。
11.进一步地，所述机身的背面外壁开设有充电口，所述充电口的内部固定安装有充电座。
12.进一步地，所述机身的一侧外壁固定安装有前照明灯，所述机身的另一侧外壁固定安装有后照明灯。
13.进一步地，所述机身的内部转动安装有竖轴杆，所述竖轴杆的外壁固定套接有从动齿轮，所述竖轴杆的顶端固定连接有放置台。
14.进一步地，所述机身的底部内壁固定安装有旋转电动，所述旋转电动的输出轴传动连接有主从齿轮，且主从齿轮与从动齿轮相啮合。
15.进一步地，所述机身的内部设置有定位接收器和定位发射器，且定位接收器与定位发射器之间电性连接。
16.本发明通过改进在此提供一种基于多传感器的移动机器人路径规划系统，与现有技术相比，具有如下改进及优点：（1）通过设置的视觉传感器、红外传感器和超声波传感器，采用视觉传感器、红外传感器和超声波传感器多种传感器相互配合对机器人周围环境信息的进行精确采集，提高机器人的分辨能力，既能降低成本，又能提高机器人的性能，满足实际应用的需要。
17.（2）通过设置的转向缸和推架，采用转向缸带动推架移动，进而实现机器人的转向，降低了结构的复杂性和控制难度，配合多个传感器的精确数据采集，使得机器人对人机混杂环境的适应性更高，转向避障等更加灵活可靠。
18.（3）通过设置的光伏板和充电座，充电座为蓄电池提供常规充电，光伏板将太阳能转化成电能，为充电座充电提供补充，使得充电效率更高，使得蓄电池不需要经常充电，更适用于长时间的户外工作。
19.（4）通过设置的放置台，放置台上可存放一些物品，通过机器人来进行运输，也可以固定安装一些设备或仪器，且放置台可转动使得设备或仪器的角度改变，更便于放置台上设备或仪器的使用。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:图1是本发明的结构示意图；图2是本发明的正面结构示意图；图3是本发明的侧面结构示意图；图4是本发明的正剖面结构示意图；图5是本发明的侧剖面结构示意图一；图6是本发明的侧剖面结构示意图二；
图7是本发明的转向系统结构示意图；图8是本发明的控制系统示意图。
21.附图标记说明：1机身、2视觉传感器、3红外传感器、4超声波传感器、5视觉数据接收器、6红外数据接收器、7超声波数据接收器、8中央处理器、9遥控信号接收器、10信号发射器、11立架、12转向杆、13推架、14卡座、15转向缸、16拉杆、17前轮架、18转向架、19转向轮、20转向臂、21后轮架、22转杆、23驱动轮、24行走电机、25主动轮、26从动轮、27皮带、28光伏支架、29光伏板、30蓄电池、31逆变器、32充电口、33充电座、34前照明灯、35后照明灯、36竖轴杆、37从动齿轮、38放置台、39旋转电动、40主从齿轮、41定位接收器、42定位发射器。
具体实施方式
22.下面将结合附图1至图7对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.本发明通过改进在此提供一种基于多传感器的移动机器人路径规划系统，如图1-图8所示，包括机身1，机身1的两侧外壁均固定安装有视觉传感器2和红外传感器3，视觉传感器2主要进行对机身1前后两侧的图形信息进行采集，红外传感器3每侧两个，分别位于视觉传感器2的两边，红外传感器3探测距离比超声波传感器4短，但是探测精度比较高，用于弥补超声波传感器4存在测距盲区的缺陷，机身1的四周侧壁设置有若干个超声波传感器4，超声波传感器4呈等距离布置，超声波传感器4用于检测目标的存在，并进行测距，机身1的内部设置有视觉数据接收器5、红外数据接收器6和超声波数据接收器7，视觉数据接收器5接收视觉传感器2传输的图形信息，红外数据接收器6接收红外传感器3传输的红外信息，超声波数据接收器7接收超声波传感器4传输的超声波信息，视觉数据接收器5、红外数据接收器6和超声波数据接收器7将信息初步处理后传输到中央处理器8中，机身1的底部外壁固定安装有中央处理器8，中央处理器8对信息进行进一步整合、处理、判断，并向通过信号发射器10向转向缸15、行走电机24、旋转电动39，以及前照明灯34和后照明灯35下达指令，视觉数据接收器5、红外数据接收器6和超声波数据接收器7通过导线与中央处理器8电性连接，中央处理器8的信号输入端电性连接有遥控信号接收器9，遥控信号接收器9接收控制人员远程遥控传输的信号，并将信号传输到中央处理器8，进而使得控制人员可以远程控制机器
人的行走状态等，中央处理器8的信号输出端电性连接有信号发射器10，信号发射器10将中央处理器8下达的指令发出去，机身1的底部外壁焊接有若干个立架11，立架11的数量为两个，两个立架11呈对称布置，两个立架11之间留有一定的空隙，立架11的内部插接有转向杆12，转向杆12可在立架11中自由滑动，转向杆12的一侧外壁固定连接有推架13，推架13位于两个立架11之间，推架13带动转向杆12左右移动，其中一个立架11的一侧外壁焊接有卡座14，卡座14便于转向缸15的安装，卡座14的内部通过螺栓固定安装有转向缸15，且转向缸15的输出端焊接在推架13上，转向缸15推动推架13移动，转向杆12的两端均转动连接有拉杆16，拉杆16拉动转向臂20移动，机身1的底部外壁焊接有若干个前轮架17，前轮架17的数量为两个，两个前轮架17呈对称布置，前轮架17的底端转动连接有转向架18，转向架18带动转向轮19转动，转向架18的一端转动套接有转向轮19，转向架18的一侧外壁固定连接有转向臂20，且转向臂20的一端转动连接在拉杆16的一端，转向臂20推动转向架18转动，使得转向轮19方向改变，当转向缸15推动推架13向左移动时，推架13带动转向杆12向左移动，使得左侧拉杆16向左移动的同时发生逆时针转动，右侧拉杆16向左移动的同时发生顺时针转动，左侧拉杆16通过左侧转向臂20推动左侧转向架18及左侧转向轮19发生顺时针转动，右侧拉杆16通过右侧转向臂20拉动右侧转向架18及右侧转向轮19发生顺时针转动，实现机身1右转，当转向缸15拉动推架13向右移动时，推架13、转向杆12、拉杆16、转向臂20转向架18及转向轮19与上述发生相反运动，实现机身1左转。
26.进一步地，机身1的底部外壁焊接有若干个后轮架21，后轮架21的数量为两个，呈对称布置，后轮架21的侧壁之间转动连接有转杆22，转杆22带动驱动轮23转动，转杆22的外壁固定套接有若干个驱动轮23，驱动轮23的数量为两个，分别位于后轮架21中，驱动轮23转动为机器人提供动力，配合转向轮19使得机身1前进，转杆22的外壁固定套接有从动轮26，从动轮26转动带动转杆22转动；机身1的底部内壁通过螺栓固定安装有行走电机24，行走电机24驱动主动轮25转动，行走电机24的输出轴传动连接有主动轮25，主动轮25与从动轮26之间传动连接有皮带27，主动轮25通过皮带27带动从动轮26转动。
27.进一步地，机身1的顶部外壁通过螺栓固定安装有若干个光伏支架28，光伏支架28在机身1上方呈对称布置，光伏支架28为光伏板29提供支撑，光伏支架28的顶端通过螺栓固定安装有光伏板29，光伏板29将太阳能转化成电能，为充电座33充电提供补充，使得蓄电池30不需要经常充电；机身1的底部内壁固定安装有若干个蓄电池30，蓄电池30采用高储能的锂电池，储存电能效果更好，机器人运行时间更长，机身1的顶部内壁固定安装有若干个逆变器31，逆变器31的数量与光伏板29的数量相对应，逆变器31与蓄电池8电性连接的同时也与光伏板29电性连接，逆变器31将光伏板29产生低压直流电转化成高压交流电，储存在蓄电池30中；机身1的背面外壁开设有充电口32，充电口32便于充电头插入，充电口32的内部固定安装有充电座33，充电座33与蓄电池30电性连接，为蓄电池30提供常规充电。
28.进一步地，机身1的一侧外壁通过螺栓固定安装有前照明灯34，前照明灯34为机身1的前侧进行照明，机身1的另一侧外壁通过螺栓固定安装有后照明灯35，后照明灯35为机身1的后侧提供照明。
29.进一步地，机身1的内部转动安装有竖轴杆36，竖轴杆36带动放置台38转动，竖轴杆36的外壁固定套接有从动齿轮37，从动齿轮37带动竖轴杆36转动，竖轴杆36的顶端固定连接有放置台38，放置台38上可存放一些物品，通过机器人来进行运输，也可以固定安装一
些设备或仪器，放置台38转动使得设备或仪器的角度改变，更便于放置台38上设备或仪器的使用；机身1的底部内壁通过螺栓固定安装有旋转电动39，旋转电动39驱动主动齿轮40转动，旋转电动39的输出轴传动连接有主从齿轮40，且主从齿轮40与从动齿轮37相啮合，主从齿轮40带动从动齿轮37转动。
30.进一步地，机身1的内部设置有定位接收器41和定位发射器42，且定位接收器41与定位发射器42之间电性连接，定位接收器41接收gps信号，对机器人的位置进行定位，定位发射器42则将自己的位置信息发送出去，方便控制人员掌握机器人的位置。
31.工作原理：使用时，前照明灯34为机身1的前侧进行照明，后照明灯35为机身1的后侧提供照明，视觉传感器2对机身1前后两侧的图形信息进行采集，超声波传感器4检测机身1目标的存在，并进行测距，红外传感器3用于弥补超声波传感器4存在测距盲区的缺陷，视觉数据接收器5接收视觉传感器2传输的图形信息，红外数据接收器6接收红外传感器3传输的红外信息，超声波数据接收器7接收超声波传感器4传输的超声波信息，视觉数据接收器5、红外数据接收器6和超声波数据接收器7将信息初步处理后传输到中央处理器8中，遥控信号接收器9接收控制人员远程遥控传输的信号，并将信号传输到中央处理器8，中央处理器8对信息进行进一步整合、处理、判断，并向通过信号发射器10向转向缸15、行走电机24、旋转电动39，以及前照明灯34和后照明灯35下达指令，行走电机24驱动主动轮25转动，主动轮25通过皮带27带动从动轮26转动，从动轮26转动带动转杆22转动，转杆22带动驱动轮23转动，驱动轮23转动为机器人提供动力，配合转向轮19使得机身1前进，当机身1需要右转时，转向缸15推动推架13向左移动，推架13带动转向杆12向左移动，使得左侧拉杆16向左移动的同时发生逆时针转动，右侧拉杆16向左移动的同时发生顺时针转动，左侧拉杆16通过左侧转向臂20推动左侧转向架18及左侧转向轮19发生顺时针转动，右侧拉杆16通过右侧转向臂20拉动右侧转向架18及右侧转向轮19发生顺时针转动，实现机身1右转，当机身1需要左转时，转向缸15拉动推架13向右移动，推架13、转向杆12、拉杆16、转向臂20转向架18及转向轮19与上述发生相反运动，机身1左转。
32.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。