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CN102809929A - 降低待机功耗型移动机器人装置 - Google Patents

降低待机功耗型移动机器人装置 Download PDF

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CN102809929A CN2011103509715A CN201110350971A CN102809929A CN 102809929 A CN102809929 A CN 102809929A CN 2011103509715 A CN2011103509715 A CN 2011103509715A CN 201110350971 A CN201110350971 A CN 201110350971A CN 102809929 A CN102809929 A CN 102809929A
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Abstract

本发明涉及能够行驶的移动机器人装置，包括：无线接收部；摄像机；设置在机器人的本体以根据超音波检测与周边物体之间的相对位置的多个超音波传感器；设置在机器人的本体以供给电力的电源部；分别设置在从电源部至超音波传感器的各个电力供给系统上以开启/关闭分别向超音波传感器供给的电力的多个传感器控制开关；设置在机器人的本体以照射光并且接收所反射的光从而测量对物体的距离的光学距离传感器；轮驱动部；搭载在机器人的本体以处理通过无线接收部接收的信号与从摄像机接收的信号并且送出控制命令的主控制部；以及处理从主控制部接收的信号、并且控制传感器控制开关以设定的顺序依次导通并且处理从超音波传感器接收的信号的子控制部。

Description

降低待机功耗型移动机器人装置
技术领域
本发明涉及移动机器人装置，尤其涉及驱动时能够降低待机功耗的移动机器人装置。
背景技术
最近，对机器人的使用超越了在工厂范围内的利用，而扩大到在一般作业中的使用。尤其对原子能设备等的常规检测、用于建筑作业的泥水工程、清扫作业、喷漆(painting)等作业的自动化产生较多的需求，从而对此进行研究。
另外，对于可通过轮子进行移动并且可实施作业的机器人，根据内置的电池所供给的电力驱动包括马达、传感器等的电力驱动元件，在这种情况下，由于根据功耗率决定可作业的持续时间，因此对能够减小不必要的功耗的方案产生了需求。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的需求而提出的，其目的在于提供通过减小待机功耗的消耗量以增加可作业的持续时间的移动机器人装置。
为了达到所述目的，根据本发明的移动机器人装置包括：设置在所述移动机器人的本体以接收无线控制信号的无线接收部；设置在所述移动机器人的本体上以对周边区域摄像的摄像机(camera)；设置在所述移动机器人的本体以根据超音波检测与周边物体之间的相对位置的多个超音波传感器；设置在所述移动机器人的本体以供给电力的电源部；分别设置在从所述电源部至所述超音波传感器的各个电力供给系统上以开启/关闭分别向所述超音波传感器供给的电力的多个传感器控制开关；设置在所述移动机器人的本体以照射光并且接收所反射的光从而测量对物体的距离的光学距离传感器；驱动所述移动机器人的轮子的轮驱动部；搭载在所述移动机器人的本体以处理通过所述无线接收部接收的信号与从所述摄像机接收的信号并且送出控制命令的主控制部；以及处理从所述主控制部接收的信号所述传感器控制开关以设定的顺序依次导通(switch on)并且处理从所述超音波传感器接收的信号的子控制部。
优选地，还包括：包括电阻元件与连接在所述电阻元件与接地之间的电容器的低通滤波器，以去除由所述光学距离传感器输出的信号所包括的噪声(noise)，从而向所述子控制部提供，所述电阻元件连接在所述光学距离传感器的输出端与所述子控制部的输入端之间；驱动臂的臂驱动部，所述臂以可进行关节运动的方式设置在所述移动机器人本体；驱动头的头驱动部，所述头以可进行运动的方式结合在所述移动机器人本体的机体；驱动眼的眼驱动部，所述眼以可进行运动的方式结合在所述移动机器人本体的头；接收从所述子控制部传输的控制命令以向所述臂驱动部、所述头驱动部以及眼驱动部输出的运动(motion)处理部；分别设置在从所述电源部至所述臂驱动部、所述头驱动部以及所述眼驱动部的电力供给路径上以开启/关闭电力的供给的多个驱动电力控制开关；以及设置在所述子控制部与所述移动处理部之间以将从所述子控制部输出的控制信号与所述移动处理部和辅助连接器中的某一个选择性地连接从而能够传输的中继控制开关；当通过所述移动处理部驱动所述臂驱动部、所述头驱动部以及所述眼驱动部中的某一个时，所述子控制部控制所述中继控制开关与所述移动处理部连接，并且控制与所述臂驱动部、所述头驱动部以及所述眼驱动部中的驱动对象对应的所述驱动电力控制开关导通。
根据本发明的移动机器人装置，通过降低向传感器与移动驱动元件供给的待机功耗，从而具有可以降低电力功耗的优点。
附图说明
图1是显示根据本发明的移动机器人一实施例的正面图；
图2是图1的移动机器人的控制系统电路图。
附图标记说明
10：电源部；           110：无线接收部；
120：摄像机；          130：轮驱动部；
140：主控制部；        150：子控制部；
160：超音波传感器；    170：光学距离传感器；
310：传感器控制开关；  321至324：驱动电力控制开关。
具体实施方式
下面，参考附图进一步详细说明根据本发明的优选实施例的移动机器人装置。
图1是显示根据本发明的移动机器人一实施例的正面图，图2是图1的移动机器人的控制系统电路图。
如图1与图2所示，移动机器人装置100包括：电源部10、无线接收部110、摄像机120、轮驱动部130、主控制部140、子控制部150、超音波传感器160、光学距离传感器170、位置识别传感器180、移动处理部210、传感器控制开关310以及驱动电力控制开关321至324。
移动机器人本体101被形成为通过轮子103可进行驱动。
当然，与所图示的实例不同，轮子103还可以适用以履带板转动的履带车(caterpillar)。
移动机器人本体101以包括机体101a、头101b以及眼(eye)102的结构形成，其中，机体101a设置有可进行关节运动的左侧臂104与右侧臂105，所述头101b被形成为对机体101a可进行相对运动，眼102安装于头101b上并且对头101b可进行相对运动。
无线接收部110设置在本体101，从而接收以无线送出用户操作信号的远程控制器(未图示)所送出的无线控制信号，以向主控制部140输出。
摄像机120设置在本体101上以对周边区域摄像，从而向主控制部140提供。
当然，设置在头101b上的眼102也可以制作成摄像机。
超音波传感器160设置在本体101，为了通过超音波检测其与周边物体之间的相对位置而设置有多个。
电源部10作为设置在本体101的电池，向驱动元件供给所需的电力。
传感器控制开关310分别设置在从电源部10至多个超音波传感器160的电力供给系统上，并且被设置为受子控制部150的控制，从而可以开启/关闭分别向超音波传感器160供给的电力。
光学距离传感器170设置在本体101以向外部照射光并接收所反射的光，从而测量对物体的距离。
为了将测量精密度提高为相比超音波传感器160更高而适用光学距离传感器170。
轮驱动部130被主控制部140控制，从而驱动用于驱动移动机器人100的轮子103的第一马达131与第二马达132。其中，为了避免附图变得复杂，从而对于从电源部10至驱动元件连续的电力供给线而言，仅图示了超音波传感器310、将在后面叙述的左侧臂驱动部331、右侧臂驱动部332、头驱动部333以及眼(EYE)驱动部334。
主控制部140作为主板(main board)而搭载在移动机器人100的本体101，处理通过无线接收部110接收的信号与由摄像机120接收的信号，并且向子控制部150与轮驱动部130送出控制命令。
作为一实例，主控制部104通过利用由编码器(未图示)接收的信号来计算当前的位置与方向，并且控制轮驱动部130以根据预先设定的作业路径实施作业，并且通过子控制部150控制将臂104、臂105、头101b或者眼102移动的元件的驱动，其中，所述编码器检测根据轮驱动部130得以驱动的第一马达131与第二马达132的转动数。
子控制部150处理从主控制部140接收的信号，并且将传感器控制开关310控制成以设定的顺序依次导通，并且处理从超音波传感器160接收的信号。
将在后面进行对子控制部150的详细说明。
低通滤波器175被形成为，包括电阻元件176和连接在电阻元件176与接地之间的电容器177，以便去除由光学距离传感器170输出的信号所包括的噪声(noise)，从而向子控制部150提供，其中，电阻元件176连接在光学距离传感器170的输出端与子控制部150的输入端之间。优选地，低通滤波器175被形成为能够使1KHz以下的信号通过。
位置识别传感器180是为了通过识别设置在作业环境内的标记(mark)(未图示)能够判断当前位置而适用的，当然位置识别传感器180是可以省略的。
臂驱动部包括：可以驱动以可进行关节运动的方式设置在本体101的臂104与臂105的左侧臂驱动部331、右侧臂驱动部332，根据接收的操作信号，将用作驱动元件的马达或者致动器(actuator)予以驱动。
头驱动部333根据接收的操作信号并且通过用作驱动元件的马达或者致动器而驱动头101b，头101b以可运动的方式结合在本体101的机体101a。
眼(EYE)驱动部334根据接收的操作信号并且通过用作驱动元件的马达或者致动器而驱动眼102，眼102以可运动的方式结合在本体101的头101b上。
移动处理部210接收从子控制部150通过中继控制开关220传输的控制命令以向臂驱动部331、臂驱动部332、头驱动部333以及眼驱动部334输出。
驱动电力控制开关321至324分别设置在从电源部10至臂驱动部331、臂驱动部332、头驱动部333以及眼驱动部334的电力供给路径上，从而根据子控制部150的控制信号开启/关闭电力供给。
中继控制开关220设置在子控制部150与移动处理部210之间以将从子控制部150输出的控制信号与移动处理部210和辅助连接器230中的某一个选择性地连接，从而能够实施传输。
其中，辅助连接器230为辅助接口，使得可以在要增加机器人的功能时使用。
当通过移动处理部210驱动臂驱动部331、臂驱动部332、头驱动部333以及眼驱动部334中的某一个时，子控制部150控制为中继控制开关220与移动处理部210连接、并且控制为与臂驱动部331、臂驱动部332、头驱动部333以及眼驱动部334中的驱动对象对应的驱动电力控制开关321至324得以导通。即，当使头101b对机体101转动驱动时，子控制部150控制为，中继控制开关220与移动处理部210连接、设置在从电源部10至头驱动部333的电力供给路径上的驱动电力控制开关324得以导通，从而实现电力供给。在这种情况下，实现头驱动部333的电力供给，则会成为可运行的状态，并且根据操作信号驱动马达或者致动器，其中，所述操作信号是通过移动处理部210接收的。
并且，子控制部150将传感器控制开关310控制为以设定的顺序依次得以导通，并且处理从超音波传感器160接收的信号。即，当设置有八个超音波传感器160的情况下，子控制部150仅导通与第一个超音波传感器160对应的传感器控制开关310以处理所接收的信号，然后仅导通与第二个超音波传感器160对应的传感器控制开关310以实施处理所接收的信号的过程，通过这种过程，仅导通与最后顺序的超音波传感器160对应的传感器控制开关310以处理所接收的信号，然后，再次重复仅导通与第一个超音波传感器160对应的传感器控制开关310的过程。
在这种情况下，与所有超音波传感器160都接收所供给的电力相比，可以减小电力消耗。
根据这种移动机器人装置100，不是时常对传感器元件与作业元件供给电力，而是仅在运行时供给电力，并且对传感器也适用依次供给电力并处理信号的方式，从而可以减小不必要的待机功耗消耗。

Claims (2)

1.一种能够驱动的移动机器人装置，包括：
无线接收部，设置在所述移动机器人的本体以接收无线控制信号；
摄像机，设置在所述移动机器人的本体上以对周边区域摄像；
多个超音波传感器，设置在所述移动机器人的本体，以根据超音波检测与周边物体之间的相对位置；
电源部，设置在所述移动机器人的本体以供给电力；
多个传感器控制开关，分别设置在从所述电源部至所述超音波传感器的各个电力供给系统上，以开启/关闭分别向所述超音波传感器供给的电力；
光学距离传感器，设置在所述移动机器人的本体，以照射光并且接收所反射的光，从而测量对物体的距离；
轮驱动部，驱动所述移动机器人的轮子；
主控制部，搭载在所述移动机器人的本体，以处理通过所述无线接收部接收的信号与从所述摄像机接收的信号，并且送出控制命令；以及
子控制部，处理从所述主控制部接收的信号，并且控制所述传感器控制开关以设定的顺序依次导通，并且处理从所述超音波传感器接收的信号。
2.根据权利要求1所述的移动机器人装置，其特征在于，还包括：
低通滤波器，包括电阻元件与电容器，以去除由所述光学距离传感器输出的信号所包括的噪声，从而向所述子控制部提供，所述电阻元件连接在所述光学距离传感器的输出端与所述子控制部的输入端之间，所述电容器连接在所述电阻元件与接地之间；
臂驱动部，驱动以能够进行关节运动的方式设置在所述移动机器人本体的臂；
头驱动部，驱动以能够进行运动的方式结合在所述移动机器人本体的机体的头；
眼驱动部，驱动以能够进行运动的方式结合在所述移动机器人本体的头的眼；
移动处理部，接收从所述子控制部传输的控制命令，以向所述臂驱动部、所述头驱动部以及所述眼驱动部输出；
多个驱动电力控制开关，分别设置在从所述电源部至所述臂驱动部、所述头驱动部以及所述眼驱动部的电力供给路径上，以开启/关闭电力的供给；以及
中继控制开关，设置在所述子控制部与所述移动处理部之间，从而将从所述子控制部输出的控制信号与所述移动处理部和辅助连接器中的任意一个选择性地连接，以便能够传输；
当通过所述移动处理部驱动所述臂驱动部、所述头驱动部以及所述眼驱动部中的任意一个时，所述子控制部控制所述中继控制开关与所述移动处理部连接，并且控制与所述臂驱动部、所述头驱动部以及所述眼驱动部中的驱动对象对应的所述驱动电力控制开关导通。
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