[发明专利]自主移动机器人避障系统的多路红外及超声波传感器分布结构

说明书

本发明涉及一种自主移动机器人避障系统的多路红外及超声波传感器分布结构，本发明采用多路红外和超声波传感器进行距离信息的测量和采集，提出了一种具有适应性的机器人在移动状态下行进的不均匀的避障传感器分布方式，在完成避障功能基础上，针对特定传感器选型选用相应分布方式，减少不必要的数据回传，降低数据融合难度。

技术领域

本发明涉及移动机器人避障领域，具体是一种自主移动机器人避障系统的多路红外及超声波传感器分布结构。

背景技术

在自主移动机器人的实时避障和路径规划过程中，机器人须依赖于外部环境信息的获取，感知障碍物的存在，测量障碍物的距离。目前，机器人避障和测距传感器有红外、超声波、激光及视觉传感器。激光传感器和视觉传感器价格贵且对控制器的要求较高，同时海绵、塑料等软性材质都能吸收超声波。深色物体对红外有吸收作用。所以我们加入红外传感器来弥补超声对软性吸音材质的反应缺陷。因而，在移动机器人系统中多采用红外及超声波传感器来实现避障功能。

多数系统采用单一传感器进行信息采集，但超声波传感器因为存在测量盲区的问题，测距范围一般在30～300cm之间；而红外测距传感器的探测距离较短，一般在几十厘米之内，它可以在一定程度上弥补超声波传感器近距离无法测量的盲区和对材质需求上的缺陷。

多数系统对避障传感器的分布方式采用相同间隔角的均匀分布。但因为自主移动机器人具有移动的特性、超声波传感器测量距离相对于机器人的安全距离较大，且移动过程中可以覆盖静止状态下扫描的盲区、对可原地旋转的机器人来说行进反方向上避障传感器作用相对较小，这种360°的均匀分布方式造成资源浪费，也使数据处理难度加大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种自主移动机器人避障系统的多路红外及超声波传感器分布结构，采用超声波传感器和红外测距传感器相结合进行距离信息的测量和采集。

按照本发明提供的技术方案，所述的自主移动机器人避障系统的多路红外及超声波传感器分布结构，包括安装在机器人底盘高度位置的超声波传感器和红外传感器，所述底盘为圆形。所述底盘外圈以通过圆心的直线L为分界划分为0°～180°区域和180°～360°区域，90°位置为机器人行进正方向，在0°～180°区域上设置3个超声波传感器和两个红外传感器，其中超声波传感器分别位于0°，90°，180°位置，安装方向与机器人行进正方向相同；所述红外传感器分别位于θ₅和180°-θ₅位置，安装方向与机器人行进正方向相同；

其中，机器人底盘半径为R，用户自设定圆Ω半径为x，超声波传感器的扫描角度范围为β，红外传感器的扫描角度范围γ；

设位于0°位置的超声波传感器和位于θ₅位置的红外传感器的扫描区域边界的交汇点A到直线L的距离为a，则

设位于0°和180°位置的超声波传感器设定的报警距离为a′，要保证a′＞a，方能使障碍物在进入可能行进时需避障区域内时做出报告，从而控制机器人避障转向。

系统中，远于30cm的测距由超声波传感器完成，30cm内由红外传感器完成。

具体的，所述超声波传感器采用HC-SR04超声波传感器，有效范围2cm～450cm内，测量角度小于15度。

所述红外传感器采用Realplay 2Y0A21 GP2Y0A21YK0F红外传感器，最大允许角度40°。

进一步的，在底盘外圈270°处再加入一个超声波传感器，安装方向与机器人行进正方向相反，保证后退时的避障检测。