[发明专利]用于界定移动机器人工作区域的装置及其界定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种移动机器人工作区域界定技术，尤其是涉及一种用于界定移动机器人工作区域的装置及其界定方法。

背景技术

移动机器人技术起源于国外，目前麻省理工、佐治亚理工、加州理工和斯坦福等研究机构都在大力研究这一方面的内容，并且在人工智能领域和机器人硬件设计领域都有较显著的成果。市场上性能较好的用于清洁或修剪的移动机器人大多都来自于国外大型公司，例如Irobot公司的Roomba，Karcher公司的RC和Fmart公司的FM等清洁机器人，以及Friendly Machines公司的Robomow，Zucchetti公司的Ambrigio Robo-Lawnmower和Electrolux公司的Husqvarna Auto Mower等割草机器人。这些移动机器人都通过在一个指定的工作区域内遍历来完成清洁或修剪工作，由此，界定移动机器人工作区域的装置成为移动机器人必不可少的组成部分。

专利号为US20080097645的美国专利文件中公开了一种用于界定移动机器人工作区域的装置。该装置基于电磁效应对边界进行检测，主要包括控制器、信号发生器和信号探测器。该装置用连接有信号发生器的电缆线围成一个方形,形成一个有源的方形边界,边界处磁场强度最大。信号发生器使边界产生磁场，在移动机器人移动接近边界的过程中，安装在移动机器人上的信号探测器实时获取边界产生的磁场信号，信号探测器将获取的磁场信号转换成电压信号并实时传送给控制器，控制器将接收的电压信号与其内部存储的边界处磁场强度对应的参考电压信号进行对比，判定移动机器人是否达到边界，根据判定结果控制移动机器人的行进方向，由此保证移动机器人在边界所围成的工作区域内移动。

但是上述用于界定移动机器人工作区域的装置存在以下问题：边界材料受到的限制较大，为了使边界产生磁场，必须配备信号发生器来和电缆线形成有源边界，另外每个边界需要一个信号发生器，如果在已有边界内铺设新边界的话，需要额外的信号发生器，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种用于界定移动机器人工作区域的装置，该装置中信号探测器包括感应线圈和检测电路，基于感应线圈与导电材料靠近时会产生电磁感应现象，感应线圈的损耗电阻和谐振频率的大小会发生改变的原理，检测电路实时获取感应线圈损耗电阻或谐振频率即可确定边界，由此仅需采用导电材料作为无源边界，边界材料选择的范围广，并且不需要额外配备信号发生器，成本较低。

本发明解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种用于界定移动机器人工作区域的装置，包括控制器和至少一个信号探测器，所述的控制器和所述的信号探测器安装在移动机器人上，其特征在于所述的信号探测器包括用于和导电材料的边界产生电磁感应现象的感应线圈和用于获取所述的感应线圈的损耗电阻或谐振频率的检测电路，所述的感应线圈在移动机器人上的位置高于边界，所述的控制器中存储有所述的感应线圈伸到边界上方时的损耗电阻或谐振频率的参考值范围，所述的检测电路实时获取所述的感应线圈的损耗电阻或谐振频率，并将损耗电阻或谐振频率转化为数字信号后发送给所述的控制器，所述的控制器将实时数字信号的值与参考值范围进行对比，如果实时数字信号的值落入参考值范围内，则移动机器人到达边界。

所述的检测电路包括电感数字转换器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容和第七电容，所述的电感数字转换器的型号为LDC1000、LDC1041或LDC1051，所述的电感数字转换器的第4脚、所述的第一电容的一端和所述的第二电容的一端连接且其连接端接入3.3V电压，所述的第一电容的另一端和所述的第二电容的另一端均接地，所述的电感数字转换器的第13脚和所述的第三电容的一端连接，所述的第三电容的另一端接地，所述的电感数字转换器的第7脚和所述的第四电容的一端连接，所述的第四电容的另一端和所述的电感数字转换器的第8脚连接，所述的电感数字转换器的第11脚和第17脚均接模拟地，所述的电感数字转化器的第9脚、所述的第七电容的一端和所述的感应线圈的一端连接，所述的电感数字转换器的第10脚、所述的第七电容的另一端和所述的感应线圈的另一端连接，所述的电感数字转换器的第12脚、所述的第五电容的一端和所述的第六电容的一端连接且其连接端接入5V电压，所述的第五电容的另一端和所述的第六电容的另一端均接模拟地，所述的电感数字转换器的第1脚、第2脚、第3脚、第5脚、第14脚和第16脚分别与所述的控制器连接。