專利名稱：一種全方位位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人工程領(lǐng)域，具體是一種用于移動載體(機(jī)器人)的全方位位置傳感裝置。
目前應(yīng)用的AGV(自主移動機(jī)器人)在行進(jìn)時，主要依靠地埋磁導(dǎo)線或地表粘貼磁膠帶所感應(yīng)的電磁信號作為方向?qū)б盘?，這種方式限制了機(jī)器人或移動機(jī)構(gòu)的運(yùn)行自主能力，不能隨著作業(yè)內(nèi)容的變化方便及時地更改運(yùn)行路徑，當(dāng)多臺機(jī)器人沿同一任務(wù)路線運(yùn)行時，一臺機(jī)器人的故障會造成整個生產(chǎn)線的停頓，影響了移動機(jī)器人或自主移動機(jī)構(gòu)的作業(yè)效率和靈活性。
本發(fā)明的目的是克服上述不足，提供一種可以靈活獲取移動載體(機(jī)器人)的參考位置信息，增強(qiáng)其運(yùn)行的自治能力，作業(yè)效率高，靈活性能強(qiáng)的全方位置傳感器。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是它包括合作目標(biāo)、碼盤、電機(jī)、傳動減速機(jī)構(gòu)、裝有鏡片的旋轉(zhuǎn)頭、調(diào)動激光發(fā)射器、光電接收器、信號選擇器和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器，其中與碼盤同軸安裝的電機(jī)通過帶中孔的安裝板與傳動減速機(jī)構(gòu)嚙合，裝有鏡片的旋轉(zhuǎn)頭與固定在安裝板上的上安裝架軸承連接，且位于傳動減速機(jī)構(gòu)之上，位于傳動減速機(jī)構(gòu)下面的調(diào)制激光發(fā)射器固定于安裝板上，所述調(diào)制激光發(fā)射器一側(cè)置有光電接收器，信號選擇器和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器安裝于電路板架上，信號選擇器輸入端與調(diào)制激光發(fā)射器和光電接收器輸出端連接，單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器輸入信號為碼盤和來自信號選擇器的數(shù)據(jù)，上安裝架固定安裝在底座上，與旋轉(zhuǎn)頭同一水平面的空間里設(shè)置多個由后向反射器構(gòu)成的合作目標(biāo)；所述旋轉(zhuǎn)頭上設(shè)一窗口，外邊罩有保護(hù)鏡片的濾光透鏡置于窗口處，反射鏡置于旋轉(zhuǎn)頭里面的空腔之中面對窗口成45度角；所述調(diào)制激光發(fā)射器由裝有鏡片的五通和發(fā)射光源組成，其中發(fā)射光源置于五通底部，五通頂面四周固定于安裝板下面，其中部空腔內(nèi)垂直于反射鏡置一半透反射鏡，面對光電接收器成45度角；所述傳動減速機(jī)構(gòu)由齒輪組組成，其中小齒輪一方面嚙合于電機(jī)輸出端，另一方面嚙合于大齒輪，旋轉(zhuǎn)頭4固定連接于大齒輪之上；所述合作目標(biāo)大于等于4個。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點由于采用了調(diào)制激光掃描工作方式，利用合作目標(biāo)的配合，解決了靈活獲取移動(機(jī)器人)機(jī)構(gòu)的參考位置信息的技術(shù)問題，提高了合作目標(biāo)反射信號的準(zhǔn)確性和抗干擾能力，同時也提高了位置信息檢出的精度，使該位置傳感系統(tǒng)實用性得到了保證；它克服了依靠電磁導(dǎo)線引導(dǎo)機(jī)器人運(yùn)行的不足，實現(xiàn)了自主移動載體可以根據(jù)自身位置信息及時調(diào)正運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)多臺機(jī)器人沿同一任務(wù)路線運(yùn)行時，一臺機(jī)器人的故障不會造成整個生產(chǎn)線的停頓，作業(yè)效率高，靈活性能強(qiáng)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點及工作原理做進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理主視圖。
圖3為圖2的A-A剖視圖。
如圖1、2所示，本發(fā)明包括合作目標(biāo)、碼盤、電機(jī)、傳動減速機(jī)構(gòu)、裝有鏡片的旋轉(zhuǎn)頭、調(diào)動激光發(fā)射器、光電接收器、信號選擇器和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器，其中與碼盤(1)同軸安裝的電機(jī)(2)通過帶中孔的安裝板(10)與傳動減速機(jī)構(gòu)(3)嚙合，裝有鏡片的旋轉(zhuǎn)頭(4)與固定在安裝板(10)上的上安裝架(11)軸承連接，且位于傳動減速機(jī)構(gòu)(3)之上，位于傳動機(jī)構(gòu)(3)下面的調(diào)制激光發(fā)射器(5)固定于安裝板(10)上，所述調(diào)制激光發(fā)射器(5)一側(cè)置有光電接收器(6)，信號選擇器(7)和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器(8)安裝于電路板(13)上，信號選擇器(7)輸入端與調(diào)制激光發(fā)射器(5)和光電接收器(6)輸出端連接，單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器(8)輸入信號為碼盤(1)和來自信號選擇器(7)的數(shù)據(jù)，上安裝架(11)固定安裝在底座(12)上，與旋轉(zhuǎn)頭(4)同一水平面的空間里設(shè)置5個由后向反射器構(gòu)成的合作目標(biāo)(9)所述合作目標(biāo)(9)與旋轉(zhuǎn)頭(4)在空間上作用距離為2～10m，當(dāng)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器(8)接收到經(jīng)信號選擇器(7)處理的光電有效信號，讀取碼盤(1)值進(jìn)行記錄，并通過通訊口將數(shù)據(jù)送至計算機(jī)進(jìn)行計算處理；所述旋轉(zhuǎn)頭(4)上設(shè)一窗口，外邊罩有保護(hù)鏡片(41)的濾光透鏡(42)置于窗口處，反射鏡(43)置于旋轉(zhuǎn)頭(4)里面的空腔之中面對窗口成45度角；如圖3所示，所述調(diào)制激光發(fā)射器(5)由裝有鏡片的五通(51)和發(fā)射光源(52)組成，其中發(fā)射光源(52)置于五通(51)底部，五通(51)頂面四周固定于安裝板(10)下面，其中部空腔內(nèi)垂直反射鏡(43)置一半透反射鏡(53)，面對光電接收器(6)成45度角；如圖1所示，所述傳動減速機(jī)構(gòu)(3)由齒輪組組成，其中小齒輪(31)一方面嚙合于電機(jī)(2)輸出端，另一方面嚙合于大齒輪(32)，旋轉(zhuǎn)頭(4)固定連接于大齒輪(32)之上。
其工作原理是如圖1所示，電機(jī)(2)帶動碼盤(1)和傳動減速機(jī)構(gòu)(3)動作，安裝在傳動減速機(jī)構(gòu)(3)上方的反射鏡(43)隨旋轉(zhuǎn)頭(4)旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，來自調(diào)制激光發(fā)射器(8)的激光被反射出去，形成一光掃描面，當(dāng)該束激光掃描到由后向反射器構(gòu)成的合作目標(biāo)(9)時，光束由原路返回，經(jīng)過半透反射鏡(53)照射在光電接收器(6)中的光電轉(zhuǎn)換器件上，產(chǎn)生電壓信號，該信號與調(diào)制的激光脈沖信號融合，經(jīng)信號選擇器(7)處理后，激發(fā)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器(8)中碼盤數(shù)據(jù)采集程序讀取碼盤(1)數(shù)據(jù)，當(dāng)在移動機(jī)器人作業(yè)現(xiàn)場布置數(shù)量足夠的合作目標(biāo)(9)時(原則上每一周采集的合作目標(biāo)(9)數(shù)量應(yīng)大于或等于四)，可以通過該傳感系統(tǒng)不斷提供的各合作目標(biāo)(9)所處當(dāng)前的碼盤(1)值計算出移動機(jī)器人相對合作目標(biāo)(9)所在坐標(biāo)系下的位置。
本發(fā)明采用了30KHz的調(diào)制激光發(fā)射器，功率為30mw，鏡片傳動轉(zhuǎn)速比為40∶1，碼盤為增量式，每圈500線，這樣，鏡頭每掃描一周，碼盤讀數(shù)可達(dá)20000，信號分辨率為0.018度，以滿足移動機(jī)器人的定位精度。
本發(fā)明所述光電接收器(6)、信號選擇器(7)和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器(8)為已有技術(shù)，所述五通(51)可以由三通、四通代替。
權(quán)利要求
1.一種帶有合作目標(biāo)的全方位位置傳感器，包括碼盤、電機(jī)、傳動減速機(jī)構(gòu)、裝有鏡片的旋轉(zhuǎn)頭、調(diào)制激光發(fā)射器、光電接收器、信號選擇器和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器，其特征在于其中與碼盤(1)同軸安裝的電機(jī)(2)通過帶中孔的安裝板(10)與傳動減速機(jī)構(gòu)(3)嚙合，裝有鏡片的旋轉(zhuǎn)頭(4)與固定在安裝板(10)上的上安裝架(11)軸承連接，且位于傳動減速機(jī)構(gòu)(3)之上，位于傳動減速機(jī)構(gòu)(3)下面的調(diào)制激光發(fā)射器(5)固定于安裝板(10)上，所述調(diào)制激光發(fā)射器(5)一側(cè)置有光電接收器(6)，信號選擇器(7)與單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器(8)安裝于電路板架(13)上，信號選擇器(7)輸入端與調(diào)制激光發(fā)射器(5)和光電接收器(6)輸出端連接，單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器(8)輸入信號為碼盤(1)和來自信號選擇器(7)的數(shù)據(jù)，上安裝架(11)固定安裝在底座(12)上，與旋轉(zhuǎn)頭(4)同一水平面的空間里設(shè)置多個由后向反射器構(gòu)成的合作目標(biāo)(9)。
2.按照權(quán)利要求1所述全方位置傳感器，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)頭(4)上設(shè)一窗口，外邊罩有保護(hù)鏡片(41)的濾光透鏡(42)置于窗口處，反射鏡(43)置于旋轉(zhuǎn)頭(4)里面的空腔之中面對窗口成45度角。
3.按照權(quán)利要求1所述全方位置傳感器，其特征在于所述調(diào)制激光發(fā)射器(5)由裝有鏡片的五通(51)和發(fā)射光源(52)組成，其中發(fā)射光源(52)置于五通(51)底部，五通(51)頂面四周固定于安裝板(10)下面，其中部空腔內(nèi)垂直于反射鏡(43)置一半透反射鏡(53)，面對光電接收器(6)成45度角。
4.按照權(quán)利要求1所述全方位置傳感器，其特征在于所述傳動減速機(jī)構(gòu)(3)由齒輪組組成，其中小齒輪(31)一方面嚙合于電機(jī)(2)輸出端，另一方面嚙合于大齒輪(32)，旋轉(zhuǎn)頭(4)固定連接于大齒輪(32)之上。
5.按照權(quán)利要求1所述全方位置傳感器，其特征在于所述合作目標(biāo)(9)大于等于4個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于移動載體的全方位位置傳感器。其中與碼盤同軸安裝的電機(jī)通過安裝板與傳動減速機(jī)構(gòu)嚙合,裝有鏡片的旋轉(zhuǎn)頭在傳動減速機(jī)構(gòu)上與上安裝架軸承連接,一側(cè)置有光電接收器的調(diào)制激光發(fā)射器固定于安裝板上,位于傳動減速機(jī)構(gòu)下面,信號選擇器輸入端與調(diào)制激光發(fā)射器和光電接收器輸出端連接,單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器輸入端為碼盤和信號選擇器,與旋轉(zhuǎn)頭同一水平面的空間設(shè)置多個合作目標(biāo)。它能增強(qiáng)移動載體運(yùn)行的自治能力,作業(yè)效率高,靈活性能強(qiáng)。
文檔編號G01C21/00GK1258842SQ9812112
公開日2000年7月5日 申請日期1998年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月25日
發(fā)明者董再勵, 白曉波, 郝穎明, 孫德光 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所