Мобильный робот с оптронной матрицей

Полезная модель относится к самоходным транспортным средствам. Сущность полезной модели состоит в том, что трехколесный мобильный робот с оптронной матрицей содержит корпус, колеса, приводимые во вращение реверсивными приводами постоянного тока, закрепленными на корпусе, пассивное колесо, закрепленное на корпусе, блок управления, оптронную матрицу, выполненную в виде двух соединенных панелей с расположенными на них фотоэлементами, состоящими из корпуса фотоэлемента, излучателя света и датчика освещенности; также робот содержит поворотное устройство с установленными на нем камерой и двумя источниками лазерного излучения, причем поворотное устройство осуществляет вращение в горизонтальной плоскости и представляет собой мотор-редуктор, к валу которого присоединена панель, предназначенная для крепления на ней камеры и источников лазерного излучения. Источники лазерного излучения установлены таким образом, что лучи лазера направлены параллельно друг другу и параллельно поверхности, на которой установлено транспортное средство и проходят на одинаковом от нее расстоянии. Камера установлена между источников лазера так, что на снимке, сделанном камерой, видны проекции лучей лазера на поверхность, перпендикулярную направлению лучей, в определенном диапазоне расстояний от камеры до указанной поверхности, зависящем от условий освещенности и разрешающей способности камеры. Оптронная матрица установлена таким образом, что свет, излучаемый источником света каждого фотоэлемента оптронной матрицы, попадает на поверхность, на которой стоит робот и отражается от нее, освещая датчик освещенности фотоэлемента.

Полезная модель относится к самоходным транспортным средствам.

Известно транспортное средство (патент РФ 89837 U1 МПК B62D 57/00, 2009 г.), характеризующееся тем, содержит платформу с соединенными с ней двумя ведущими колесами, приводимыми в движение электродвигателями, блок управления, поворотное устройство с установленными на нем камерой и двумя источниками лазера, причем поворотное устройство осуществляет вращение в горизонтальной плоскости и представляет собой мотор-редуктор, к валу которого присоединена панель, предназначенная для крепления на ней камеры и источников лазера. Источники лазера установлены таким образом, что лучи лазера направлены параллельно друг другу и параллельно поверхности, на которой установлено транспортное средство и проходят на одинаковом от нее расстоянии. Камера установлена между источников лазера так, что на снимке, сделанном камерой, видны проекции лучей лазера на поверхность, перпендикулярную направлению лучей, в определенном диапазоне расстояний от камеры до указанной поверхности, зависящем от условий освещенности и разрешающей способности камеры. Определение положения транспортного средства относительно окружающих предметов производится посредством анализа изображений полученных камерой, в ходе которого определяется изменение расстояния на изображениях между проекциями лучей лазера, связанное с искажением перспективой; пользуясь тем, что указанное изменение расстояния пропорционально изменению расстояния между объективом камеры и поверхностью, на которую проецируются лучи лазера, производится вычисление изменения расстояния до указанной поверхности; так же, пользуясь тем, что расстояние на изображении между проекциями лучей лазера связано зависимостью с расстоянием между объективом камеры и поверхностью, на которую проецируются лучи лазера, производится вычисление расстояния до указанной поверхности. Произведение определения расстояния во время вращения поворотного устройства в горизонтальной плоскости позволяет составить виртуальную карту препятствий и осуществлять определение местоположения транспортного средства относительно некоторого препятствия, которое принимается за начало отсчета. Пользуясь информацией из виртуальной карты препятствий, определяется маршрут перемещения транспортного средства, следование которому позволяет избежать столкновения с препятствиями.

Недостатком данного технического решения является невозможность осуществлять перемещение по маршруту, заданному контрастной полосой, нанесенной на поверхность, по которой перемещается робот.

Задача полезной модели - придать устройству возможность осуществлять перемещение по маршруту, заданному контрастной полосой, нанесенной на поверхность, по которой перемещается робот.

Задача решается тем, что мобильный робот с оптронной матрицей содержит корпус, колеса, приводимые во вращение реверсивными приводами постоянного тока, закрепленными на корпусе, пассивное колесо, закрепленное на корпусе, блок управления, оптронную матрицу, выполненную в виде двух соединенных панелей с расположенными на них фотоэлементами, состоящими из корпуса фотоэлемента, излучателя света и датчика освещенности; также робот содержит поворотное устройство с установленными на нем камерой и двумя источниками лазерного излучения, причем поворотное устройство осуществляет вращение в горизонтальной плоскости и представляет собой мотор-редуктор, к валу которого присоединена панель, предназначенная для крепления на ней камеры и источников лазерного излучения. Источники лазерного излучения установлены таким образом, что лучи лазера направлены параллельно друг другу и параллельно поверхности, на которой установлено транспортное средство и проходят на одинаковом от нее расстоянии. Камера установлена между источников лазера так, что на снимке, сделанном камерой, видны проекции лучей лазера на поверхность, перпендикулярную направлению лучей, в определенном диапазоне расстояний от камеры до указанной поверхности, зависящем от условий освещенности и разрешающей способности камеры. Оптронная матрица установлена таким образом, что свет, излучаемый источником света каждого фотоэлемента оптронной матрицы, попадает на поверхность, на которой стоит робот и отражается от нее, освещая датчик освещенности фотоэлемента.

На фиг.1 и 2 изображен общий вид мобильного робота с оптронной матрицей.

На фиг.3 изображена оптронная матрица.

На фиг.4 изображен фотоэлемент оптронной матрицы.

Мобильный робот с оптронной матрицей содержит корпус 1, колеса 2, приводимые во вращение реверсивными приводами постоянного тока 3, закрепленными на корпусе 1, пассивное колесо 4, закрепленное на корпусе 1, блок управления 5, оптронную матрицу 6, закрепленную на корпусе 1, выполненную в виде двух соединенных панелей 7 с расположенными на них фотоэлементами 8, состоящими из корпуса фотоэлемента 9, излучателя света 10 и датчика освещенности 11; также робот содержит поворотное устройство 12, закрепленное на корпусе 1, с установленными на нем камерой 13 и двумя источниками лазерного излучения 14, причем поворотное устройство 12 осуществляет вращение в горизонтальной плоскости и представляет собой мотор-редуктор, к валу которого присоединена панель 15, предназначенная для крепления на ней камеры 13 и источников лазерного излучения 14.

Мобильный робот с оптронной матрицей работает следующим образом.

На реверсивные приводы постоянного тока 3 подается напряжение, что приводит во вращение колеса 2; при этом робот начинает двигаться. Излучатель света 10 каждого фотоэлемента 9 оптронной матрицы 6 начинает освещать участок поверхности, на которой стоит робот, который находится под фотоэлементом 9. Датчик освещенности 11 каждого фотоэлемента 9 оптронной матрицы 6 передает электрический сигнал на блок управления 5, причем уровень напряжения сигнала связан с яркостью участка поверхности, на которой стоит робот, который находится под фотоэлементом 9. По показаниям датчиков освещенности 11 фотоэлементов 9 оптронной матрицы 6 блоком управления 5 определяется степень отклонения робота от контрастной полосы и производится изменение скорости вращения реверсивных приводов постоянного тока 3 таким образом, чтобы уменьшить отклонение. Во время движения робота мотор-редуктор поворотного устройства 12 вращает панель 15, с закрепленными на ней камерой 13 и двумя источниками лазерного излучения 14. Определение положения робота относительно окружающих предметов производится посредством анализа изображений полученных камерой 13, в ходе которого определяется изменение расстояния на изображениях между проекциями лучей лазера, связанное с искажением перспективой; пользуясь тем, что указанное изменение расстояния пропорционально изменению расстояния между объективом камеры 13 и поверхностью, на которую проецируются лучи лазера, производится вычисление изменения расстояния до указанной поверхности; так же, пользуясь тем, что расстояние на изображении между проекциями лучей лазера связано зависимостью с расстоянием между объективом камеры 13 и поверхностью, на которую проецируются лучи лазера, производится вычисление расстояния до указанной поверхности. При нахождении препятствия, мешающего роботу продолжить движение по контрастной полосе, робот останавливается, для чего на реверсивные приводы постоянного тока 3 прекращается подача напряжения.

Использование мобильного робота с оптронной матрицей позволит расширить область применения технического решения за счет задач, требующих осуществлять перемещение по маршруту, заданному контрастной полосой, нанесенной на поверхность, по которой перемещается робот.

Мобильный робот с оптронной матрицей, состоящий из корпуса, колес, приводимых во вращение реверсивными приводами постоянного тока, закрепленными на корпусе, пассивного колеса, закрепленного на корпусе, блока управления, поворотного устройства с установленными на нем камерой и двумя источниками лазерного излучения, причем источники лазерного излучения установлены таким образом, что лучи лазера направлены параллельно друг другу и параллельно поверхности, на которой установлен мобильный робот с оптронной матрицей и проходят на одинаковом от нее расстоянии, причем поворотное устройство представляет собой мотор-редуктор, к валу которого присоединена панель, предназначенная для крепления на ней камеры и источников лазерного излучения, отличающийся тем, что содержит оптронную матрицу, выполненную в виде двух соединенных панелей с расположенными на них фотоэлементами, состоящими из корпуса фотоэлемента, излучателя света и датчика освещенности, причем оптронная матрица установлена таким образом, что свет, излучаемый источником света каждого фотоэлемента оптронной матрицы, попадает на поверхность, на которой стоит робот и отражается от нее, освещая датчик освещенности фотоэлемента.