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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(fā)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(cè)壁上設(shè)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(shè)置氣室上端蓋進氣口，氣室下端蓋上設(shè)置氣室下端蓋進氣口，氣室下端蓋進氣口下方設(shè)置過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)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(fā)明能夠?qū)C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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(shù)】
[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(guān)特性或相關(guān)物體的特性轉(zhuǎn)化為機器人執(zhí)行某項功能時所需要的信息。為了檢測作業(yè)對象及環(huán)境或機器人與它們的關(guān)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(chǎn)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(lǐng)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(yīng)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(zhì)的區(qū)別，單個氣體傳感器對氣味/氣體的響應(yīng)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(yīng)外，在全部傳感器組成的多維空間中形成響應(yīng)模式，在環(huán)境條件一定的情況下，陣列上的響應(yīng)模式與其激勵是一一對應(yīng)的，這使的機器人對多種氣味和氣體識別成為可能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)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(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)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(cè)壁上設(shè)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(shè)置氣室上端蓋進氣口，氣室下端蓋上設(shè)置氣室下端蓋進氣口，氣室下端蓋進氣口下方設(shè)置過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)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(fā)明還可以包括:
[0008]1、氣室腔里設(shè)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(yīng)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(yīng)。
[0009]2、上殼體里自上而下分別設(shè)置第一基板和第二基板，中殼體里設(shè)置第三基板，第一基板上放置與移動機器人實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的主控電路板，第二基板上固定姿態(tài)檢測傳感器，過濾網(wǎng)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(nèi)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(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，姿態(tài)檢測傳感器的數(shù)據(jù)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(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明結(jié)構(gòu)靈巧，安裝拆卸方便，能夠?qū)C器人所在地面多個方面的信息進行采集，實現(xiàn)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(fā)明的爆炸圖，圖1b是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的控制電路框圖；
[0013]圖3a是上殼體結(jié)構(gòu)示意圖a，圖3b是上殼體結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0014]圖4a是中殼體結(jié)構(gòu)示意圖a，圖4b是中殼體結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0015]圖5a是下殼體結(jié)構(gòu)示意圖a,圖5b是下殼體結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0016]圖6a是氣室腔結(jié)構(gòu)示意圖a，圖6b是氣室腔結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0017]圖7a是氣室上端蓋結(jié)構(gòu)示意圖a，圖7b是氣室上端蓋結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0018]圖8a是過濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖a，圖8b是過濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖b ；
[0019]圖9是連接機構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖a，圖1lb是氣室下端蓋結(jié)構(gòu)示意圖b。

【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0023]結(jié)合圖1?11，本發(fā)明包括上殼體I,中殼體2，真空泵3，氣室腔4，過濾網(wǎng)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(cè)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(gòu)成氣室，氣室腔內(nèi)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(nèi)，進入到下殼體中，過濾網(wǎng)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(gòu)91與移動機器人車輪搖臂連接，連接機構(gòu)包括兩個萬向球連接和一個轉(zhuǎn)動副連接，可以按要求調(diào)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(tài)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(wǎng)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(nèi)部，軟管另一端與對應(yīng)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(nèi)。
[0025]圖2為該裝置的電路系統(tǒng)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(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)接口與主控板I2C通訊模塊連接，風扇和真空泵的工作狀態(tài)由主控板I/O 口控制，主控板通過網(wǎng)絡(luò)通信接口與機器人實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
[0026]當移動機器人到達指定區(qū)域內(nèi)，機器人向主控板發(fā)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(tài)；姿態(tài)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(tài)參數(shù)；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(xiàn):姿態(tài)傳感器檢測裝置是否處于正常工作的姿態(tài)，滿足要求后，真空泵供電開始工作，根據(jù)激光測距儀測得的距離確定真空泵電機的轉(zhuǎn)速，距離越大，轉(zhuǎn)速越快，距離越小，轉(zhuǎn)速越小，保證近地氣體能被充分吸入到氣室內(nèi)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)通過主控板輸出PWM波控制真空泵電機實現(xiàn)；真空泵吸氣口 14通過軟管將相應(yīng)微型氣室內(nèi)氣體抽出，微型氣室內(nèi)壓強減小，外部氣體通過濾網(wǎng)5和氣室下端蓋進氣口 111進入到微型氣室72內(nèi)與氣體傳感器反應(yīng)，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(yīng)后輸出相應(yīng)的的響應(yīng)信號，將近地氣體溫度參數(shù)和傳感器陣列響應(yīng)信號發(fā)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(fā)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(tài)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(nèi)基板11上，姿態(tài)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(wǎng)5上孔81、82上。由中殼體2，真空泵3，下殼體8，過濾網(wǎng)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(tǒng)，4個氣體傳感器分別安置在各自獨立的微型氣室72內(nèi)。裝置可以對多個方面的近地面信息進行采集，進而實現(xiàn)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(tài)檢測傳感器、激光測距傳感器，能夠?qū)孛娑喾矫嫘畔⑦M行采集。為實現(xiàn)機器人特定氣味的識別功能，設(shè)計了一套氣體采樣系統(tǒng)，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(gòu)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(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(jié)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(jù)距離的大小來調(diào)節(jié)真空泵電機轉(zhuǎn)速，保證近地面氣體充分的吸入氣室內(nèi)，能夠保證移動機器人在復雜地形環(huán)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(nèi)部空氣流動，有助于各電路板的散熱。
【權(quán)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(cè)壁上設(shè)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(shè)置氣室上端蓋進氣口，氣室下端蓋上設(shè)置氣室下端蓋進氣口，氣室下端蓋進氣口下方設(shè)置過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)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(jù)權(quán)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(shè)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(yīng)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(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)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(shè)置第一基板和第二基板，中殼體里設(shè)置第三基板，第一基板上放置與移動機器人實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的主控電路板，第二基板上固定姿態(tài)檢測傳感器，過濾網(wǎng)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(nèi)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(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接，姿態(tài)檢測傳感器的數(shù)據(jù)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(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)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(wèi)興 申請人:哈爾濱工程大學