CN105334847A - 自移动机器人 - Google Patents

Abstract

一种自移动机器人，包括机体和设置其上的激光测距装置(A)，所述激光测距装置的最小扫描距离为X，所述自移动机器人(B)靠近障碍物时与障碍物之间保持一安全距离D，激光测距装置的中心到机体的部分边缘的距离L与自移动机器人的安全距离D之和大于或等于激光测距装置的最小扫描距离X。本发明有效避开LDS装置的扫描盲区，结构简单，测量准确、精度高。

Description

自移动机器人

技术领域

本发明涉及一种自移动机器人，属于日用小家电制造技术领域。

背景技术

LDS装置即激光测距装置，是一种通过相似三角形原理测得实物距离的装置，该装置被广泛使用，但它在测量过程中会存在测量盲区，当LDS与物体距离小于某个数值时，其测量数据准确性就会大大降低，此时的测量数据不可用，被称为测量盲区。图1为LDS工作原理图。如图1所示，LDS装置包括激光发射器100、透镜200和成像底片300，激光发射器100发射激光束照射到物体400上的某一点，该目标点的图像通过透镜200汇聚到成像底片300上形成像点。当激光照射的物体位置改变时，成像点在成像底片上的位置也发生相应变化。那么，在激光发射器100、成像底片300和透镜200三者的位置关系确定的前提下，则可根据平面几何关系计算出激光发射器100与物体400之间的距离，如图1中示出的距离C。然而，受透镜成像画面范围的限制，在靠近激光发射器100的一段距离X会超出透镜的成像范围，形成测量盲区，剩余的则为可测量区域C1。

图2为现有自移动机器人中LDS装置的设置位置示意图。如图2所示，现有的自移动机器人通常采用LDS装置对行走环境的情况进行判断，然而对于LDS装置A的设置位置，往往根据对称原则将其设置在自移动机器人B行走正方向的中轴线M上，对于外形完全对称的自移动机器人来说，是设置在自移动机器人B的中心线上，而忽略了LDS装置测量盲区对其采集数据的影响。这样虽然使自移动机器人B在外观上更美观，但是当自移动机器人B在贴边行走时，可能会造成贴边区域有一段区域Y数据是空白的。这是因为贴边行走时自移动机器人B与区域边界之间的距离太近，致使LDS装置与边界靠近，由于在设置LDS装置的位置时没有考虑贴边行走过程中LDS装置与边界之间的距离同其测量盲区的大小关系，因此很有可能使部分边界处在LDS装置测量盲区内，可用数据在一定程度上减少了，这样一来，使得有些简单环境，如大空旷区域反而会因为数据量不够，而使定位误差变大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人，通过调整LDS装置在自移动机器人上的设置位置，有效避开扫描盲区，结构简单，测量准确、精度高。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种自移动机器人，包括机体和设置其上的激光测距装置，所述激光测距装置的最小扫描距离为X，所述自移动机器人靠近障碍物时与障碍物之间保持一安全距离D，激光测距装置的中心到机体的部分边缘的距离L与自移动机器人的安全距离D之和大于或等于激光测距装置的最小扫描距离X。

进一步地，所述激光测距装置的中心到机体任意边缘的距离与自移动机器人的安全距离D之和大于或等于激光测距装置的最小扫描距离X。

由于自移动机器人设有贴边行走模式，所述部分边缘为贴边行走时机体靠近障碍物的一侧边缘。

当机体在其行进方向上的中心线到两侧边缘的距离R与安全距离D之和小于所述激光测距装置的最小扫描距离X时，所述激光测距装置的中心相对于机体在行进方向上的中心线，设在与所述机体部分边缘相对的一侧。

当机体在其行进方向上的中心线到两侧边缘的距离R与安全距离D之和大于或等于所述激光测距装置的最小扫描距离X时，在行进方向上，所述激光测距装置的中心位于所述机体的行进方向的中心线上。

根据需要，所述自移动机器人的安全距离D为2厘米到5厘米。

所述激光测距装置的最小扫描距离X为25厘米到30厘米；在行进方向上，所述机体的中心线到两侧边缘的距离R为15厘米到20厘米。

另外，所述激光测距装置采用旋转激光测距装置，用于360°旋转测距。

本发明还提供一种自移动机器人，包括机体和设置其上的激光测距装置，所述激光测距装置的最小扫描距离为X，激光测距装置的中心到机体的部分边缘的距离L大于或等于激光测距装置的最小扫描距离X。

同样地，由于自移动机器人设有贴边行走模式，所述部分边缘为贴边行走模式中机体靠近障碍物的一侧边缘。

当机体在行进方向上的中心线到两侧边缘的距离R小于所述激光测距装置的最小扫描距离X时，所述激光测距装置的中心相对于机体在行进方向上的中心线，设于与机体部分边缘相对的一侧。

根据需要，所述激光测距装置的最小扫描距离X为25到30厘米；在行进方向上，所述机体的中心线到两侧边缘的距离R为15到20厘米。

同样地，所述激光测距装置采用旋转激光测距装置，用于360°旋转测距。

综上所述，本发明调整了LDS装置在自移动机器人上的设置位置，有效避开LDS装置的扫描盲区，结构简单，测量准确、精度高。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为LDS工作原理图；

图2为现有自移动机器人中LDS装置的设置位置示意图；

图3为实施例一LDS装置在自移动机器人中的设置位置示意图；

图4为实施例二LDS装置在自移动机器人中的设置位置示意图；

图5为实施例三LDS装置在自移动机器人中的设置位置示意图。

具体实施方式

实施例一

图3为实施例一LDS装置在自移动机器人中的设置位置示意图。如图3所示，自移动机器人B上设有LDS装置A，被检测的障碍物为位于自移动机器人B右侧的墙壁P，图中的箭头方向为自移动机器人B的行走方向。在背景技术中已经提到过，LDS装置A扫描盲区距离的大小跟激光发射器、透镜和成像底片的相对位置和尺寸大小有关，因此，装配好的LDS装置的扫描盲区距离X为一固定值。另外，当自移动机器人靠近障碍物时，为了避免行走过程中机体与障碍物之间发生碰撞刮擦，机体与障碍物之间还设有安全距离D，也就是说，自移动机器人贴边行走时，机体边缘与墙壁P之间保持距离D。因此，当自移动机器人贴边行走时，为了避免部分墙壁落入LDS装置的扫描盲区，仅需满足LDS装置的中心O到墙壁P的垂直距离大于或等于LDS装置的扫描盲区距离X即可，即LDS装置的中心O到机体右侧边缘的距离L与自移动机器人的安全距离D之和大于或等于LDS装置的扫描盲区距离X即可。根据自移动机器人的不同种类，其尺寸大小也会有所不同。如图3所示，在本实施例中提供的是一种外形尺寸较大的自移动机器人，该自移动机器人左右两侧的中心线到其两侧边缘的距离R与自移动机器人的安全距离D之和大于等于LDS装置的扫描盲区距离X，如果将其视为规则形状，也就是当自移动机器人的半径尺寸足够大，且其半径与安全距离D之和大于等于LDS装置的扫描盲区距离时，为了使自移动机器人的机构简单、外形美观，LDS装置的中心完全可以设置在自移动机器人的中心线M上。此时，中心处的LDS距离机体两侧边缘的距离相同，机体两侧中任一侧的边缘均可视作机体的部分边缘。

实施例二

图4为实施例二LDS装置在自移动机器人中的设置位置示意图。如图4所示，同样以被检测的障碍物为位于自移动机器人B右侧的墙壁P为例进行说明，自移动机器人进行贴边行走，图中的箭头方向为自移动机器人B的行走方向。本实施例中，自移动机器人的尺寸较小，致使自移动机器人左右两侧的中心线到其两侧边缘的距离R与自移动机器人的安全距离D之和小于LDS装置的扫描盲区距离X，也就是说，本实施例如果同样将LDS装置的中心设置在自移动机器人的中心线M上，则部分墙壁P区域会落入LDS装置的扫描盲区内，为了避免该缺陷，则需要将LDS装置向左偏移一定距离。该偏移距离的大小需要满足的条件是，LDS装置中心O到墙壁P所在平面的垂直距离大于LDS装置的扫描盲区距离X，即LDS装置中心O到机体右侧边缘的距离与自移动机器人的安全距离D之和大于等于LDS装置的扫描盲区距离X。如图4所示，此时，被检测的墙壁P位于LDS装置A的右侧，LDS装置A自中心线M向左偏移一段距离。这样，当自移动机器人在沿右侧进行贴边行走时，LDS装置能够检测到正对自移动机器人贴边区域的障碍物数据，这大大增加了数据量，有利于机器人在空旷区域定位，同时，自移动机器人在桌面下运动并正确识别桌腿位置的能力也得到很大程度的提高。

对于上述的技术方案，还可以借助如图4所示的实施例中的具体数据进行详细地说明。通常情况下，如果LDS装置A的测距最小距离为25cm-30cm之间，此时自移动机器人B的半径大约为18cm，且当自移动机器人B靠近墙壁P进行贴边行走时，自移动机器人B与墙壁P之间的安全距离D大约为3cm，如果需要保持LDS装置A仍然能够有效工作，当墙壁P位于自移动机器人B的右侧时，其设置在自移动机器人B上的中心线N的位置则需要偏移中心线M大约4cm-9cm即可。

实施例三

图5为实施例三LDS装置在自移动机器人中的设置位置示意图。如图5所示并对比图4可知，本实施例与实施例一之间的差别在于，作为障碍物的墙壁P，相对于自移动机器人B的位置有所不同。即：在本实施例中，墙壁P位于自移动机器人B的左侧。此时相对应地，LDS装置A的中心O的位置，则相对于自移动机器人B的中心线N位置向右偏移。本实施例中的其他技术特征与实施例一相同，在此不再赘述。

除了上述通过中心线偏移方向的不同来解决LDS装置与障碍物之间的朝向问题之外，还可以通过控制自移动机器人的贴边运动方式来配合调整。即：通过设定自移动机器人的贴边行走方式，以确保自移动机器人在贴边行走过程中障碍物始终处于LDS装置的扫描盲区之外。也就是说，对于实施例一中所述的自移动机器人，由于自移动机器人自身尺寸较大，LDS装置可以设置在其中心线M上，此时，无论自移动机器人以其左侧或右侧靠近障碍物进行贴边行走，都不会对LDS装置的距离检测准确率造成影响。而对于实施例二和实施例三中所提供的自身尺寸较小，LDS装置需要偏置的自移动机器人来说，则需要控制其贴边行走方向。LDS装置向左偏置的自移动机器人需要控制其右侧靠近障碍物贴边行走，而LDS装置向右偏置的自移动机器人需要控制其左侧靠近障碍物贴边行走。这样才能进一步保证LDS装置的测距准确性。

综合上述三个实施例的设置方式可知，本发明调整了LDS装置在自移动机器人上的设置位置，沿自移动机器人的行走方向，使LDS装置的中心O到障碍物的垂直距离大于LDS装置的扫描盲区距离，从而有效避开LDS装置的扫描盲区，结构简单，测量准确、精度高。

Claims (13)

1.一种自移动机器人，包括机体和设置其上的激光测距装置(A)，所述激光测距装置的最小扫描距离为X，所述自移动机器人(B)靠近障碍物时与障碍物之间保持一安全距离D，其特征在于，激光测距装置的中心到机体的部分边缘的距离L与自移动机器人的安全距离D之和大于或等于激光测距装置的最小扫描距离X。

2.如权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述激光测距装置的中心到机体任意边缘的距离与自移动机器人的安全距离D之和大于或等于激光测距装置的最小扫描距离X。

3.如权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述部分边缘为贴边行走时机体靠近障碍物的一侧边缘。

4.如权利要求3所述的自移动机器人，其特征在于，当机体在其行进方向上的中心线到两侧边缘的距离R与安全距离D之和小于所述激光测距装置的最小扫描距离X时，所述激光测距装置的中心相对于机体在行进方向上的中心线，设在与所述机体部分边缘相对的一侧。

5.如权利要求3所述的自移动机器人，其特征在于，当机体在其行进方向上的中心线到两侧边缘的距离R与安全距离D之和大于或等于所述激光测距装置的最小扫描距离X时，所述激光测距装置的中心设于所述机体在行进方向上的中心线上。

6.如权利要求4所述的自移动机器人，其特征在于，所述自移动机器人的安全距离D为2厘米到5厘米。

7.如权利要求6所述的自移动机器人，其特征在于，所述激光测距装置的最小扫描距离X为25厘米到30厘米；在行进方向上，所述机体的中心线到两侧边缘的距离R为15厘米到20厘米。

8.如权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述激光测距装置采用旋转激光测距装置，用于360°旋转测距。

9.一种自移动机器人，包括机体和设置其上的激光测距装置，所述激光测距装置的最小扫描距离为X，其特征在于，激光测距装置的中心到机体的部分边缘的距离L大于或等于激光测距装置的最小扫描距离X。

10.如权利要求9所述的自移动机器人，其特征在于，所述部分边缘为贴边行走时机体靠近障碍物的一侧边缘。

11.如权利要求10所述的自移动机器人，其特征在于，当机体在其行进方向上的中心线到两侧边缘的距离R小于所述激光测距装置的最小扫描距离X时，所述激光测距装置的中心相对于机体在行进方向上的中心线，设在与所述机体部分边缘相对的一侧。

12.如权利要求11所述的自移动机器人，其特征在于，所述激光测距装置的最小扫描距离X为25到30厘米；在行进方向上，所述机体的中心线到两侧边缘的距离R为15到20厘米。

13.如权利要求9所述的自移动机器人，其特征在于，所述激光测距装置采用旋转激光测距装置，用于360°旋转测距。