CN107647828A - 安装有鱼眼摄像头的扫地机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，包括：机器人本体1、鱼眼摄像头2、移动清扫平台、惯性导航模块、微型计算模块、电源模块、无线收发模块、驱动模块以及车轮组件，所述机器人本体1的侧壁上设置有用于获取和处理图像的鱼眼摄像头，所述机器人本体1底部设置有用于清扫的移动清扫平台，所述机器人本体1底部还设置有用于机器人移动和转向的车轮组件，所述机器人的内部设置有用于处理数据和发送指令的微型计算模块，通过鱼眼摄像头配合惯性导航模块，对采集到的地面数据进行更准确的分析，从而使机器人更准确的定位、建图和避障，以达到获取更宽的拍摄范围，精确控制机器人的位置、移动以及高效工作的目的。

Description

安装有鱼眼摄像头的扫地机器人
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人。
背景技术
近年来，出现了基于单个摄像头SLAM(或称为单目SLAM)技术的扫地机。摄像头安装在扫地机上，随着扫地机的运动，连续拍摄图片，图像帧率可达十几或几十帧每秒。通过跟踪加匹配图像中的特征点，来计算扫地机的运动轨迹，该技术也被称为视觉里程计(Visual Odometry)。但该方法不能获得绝对的运动尺度信息，比如扫地机是运动了几米还是几十厘米，所以不能作为完整的SLAM系统，所以需要其它传感器提供这一信息，比如惯性导航模块。在计算轨迹的同时，匹配更多图像中的特征点，可以生成稀疏的三维点云，也即这些特征点的深度信息，对其进一步处理可以重建出场景的三维信息，生成可以供机器人导航的地图。综上可知，依赖单目SLAM的扫地机，摄像头能否捕捉到足够多足够可靠的特征点，成为这个方案的是否准确关键。现有的这类扫地机采用的是在顶部装摄像头，该方案为了获取足够的拍摄场景范围，摄像头必须凸起在扫地机顶部，或者内嵌在顶部凹槽中，采用前者，影响美观且容易在搬运过程中产生磕碰损坏；采用后者，则必须使其拍摄角度上扬(一般为与水平面在30-60度之间)，来获得足够的场景信息，但摄像头上扬，必然导致拍摄范围受限而产生盲区，从而影响SLAM算法以及避障算法的精度和可靠性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，以达到获取更宽的拍摄范围，精确控制机器人的位置、移动以及高效工作的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，包括：机器人本体、鱼眼摄像头、移动清扫平台、惯性导航模块、微型计算模块、电源模块、无线收发模块、驱动模块以及车轮组件，所述机器人本体的侧壁上设置有用于获取和处理图像的鱼眼摄像头，所述机器人本体底部设置有用于清扫的移动清扫平台，所述机器人本体底部还设置有用于机器人移动和转向的车轮组件，所述机器人的内部设置有用于处理数据和发送指令的微型计算模块，所述微型计算模块通过电路连接有鱼眼摄像头、移动清扫平台、惯性导航模块、无线收发模块、驱动模块和电源模块，所述惯性导航模块用于确定机器人当前位置以及周边地形，所述无线收发模块用于和外部设备通讯，所述驱动模块用于接收微型计算模块发来的指令并通过电路控制车轮组件，所述电源模块用于为机器人的其他组件供电。
作为优选的，所述鱼眼摄像头内嵌式安装在机器人本体的侧壁上。
作为优选的，所述鱼眼摄像头外置安装在机器人本体的侧壁上。
作为优选的，所述鱼眼摄像头包括：图像采集模块和图像处理模块，所述图像采集模块，用于以球面图像的形式拍摄更宽的拍摄范围，并把球面图像传输至图像处理模块，所述图像处理模块，用于对球面图像进行修正并将图像展开。
作为优选的，所述鱼眼摄像头与惯性导航模块采用传感器信息融合技术，融合的方式有紧耦合和松耦合，所述紧耦合是指各模块的信息通过紧密合作来求解每一时刻的定位状态，所述松耦合是指各模块分别计算定位信息，但在关键节点上对彼此数据进行矫正得到定位状态。
作为优选的，所述微型计算模块包括主处理器和从处理器，所述主处理器，用于负责机器人的控制和信号的输入输出处理，所述从处理器，用于负责同步定位与建图算法的运算。
作为优选的，所述移动清扫平台包括吸扫装置和收纳装置，所述吸扫装置，用于对垃圾进行吸扫，所述收纳装置用于收纳垃圾。
作为优选的，所述车轮组件包括驱动轮和万向轮，所述驱动轮用于使机器人前进或后退，所述万向轮用于使机器人转向。
本发明具有如下优点：
(1).本发明采用鱼眼摄像头获取更大范围的现实场景，使机器人可以更准确的分析地面情况，更准确的移动和工作，提高了效率。
(2).本发明采用鱼眼摄像头配合惯性导航模块，对采集到的地面数据进行更准确的分析，从而使机器人更准确的定位、建图和避障，提高的机器人移动准确性和工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例公开的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人外部结构示意图；
图2为本发明实施例公开的扫地机器人运行算法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其工作原理是通过鱼眼摄像头配合惯性导航模块，对采集到的地面数据进行更准确的分析，从而使机器人更准确的定位、建图和避障，以达到获取更宽的拍摄范围，精确控制机器人的位置、移动以及高效工作的目的。
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，包括：机器人本体1、鱼眼摄像头2、移动清扫平台、惯性导航模块、微型计算模块、电源模块、无线收发模块、驱动模块以及车轮组件，所述机器人本体1的侧壁上设置有用于获取和处理图像的鱼眼摄像头，所述机器人本体1底部设置有用于清扫的移动清扫平台，所述机器人本体1底部还设置有用于机器人移动和转向的车轮组件，所述机器人的内部设置有用于处理数据和发送指令的微型计算模块，所述微型计算模块通过电路连接有鱼眼摄像头、移动清扫平台、惯性导航模块、无线收发模块、驱动模块和电源模块，所述惯性导航模块用于确定机器人当前位置以及周边地形，所述无线收发模块用于和外部设备通讯，所述驱动模块用于接收微型计算模块发来的指令并通过电路控制车轮组件，所述电源模块用于为机器人的其他组件供电。
其中，所述鱼眼摄像头内嵌式安装在机器人本体的侧壁上。
其中，所述鱼眼摄像头外置安装在机器人本体的侧壁上。
其中，所述鱼眼摄像头包括：图像采集模块和图像处理模块，所述图像采集模块，用于以球面图像的形式拍摄更宽的拍摄范围，并把球面图像传输至图像处理模块，所述图像处理模块，用于对球面图像进行修正并将图像展开。
其中，所述鱼眼摄像头与惯性导航模块采用传感器信息融合技术，融合的方式有紧耦合和松耦合，所述紧耦合是指各模块的信息通过紧密合作来求解每一时刻的定位状态，所述松耦合是指各模块分别计算定位信息，但在关键节点上对彼此数据进行矫正得到定位状态。
其中，所述微型计算模块包括主处理器和从处理器，所述主处理器，用于负责机器人的控制和信号的输入输出处理，所述从处理器，用于负责同步定位与建图算法的运算。
其中，所述移动清扫平台包括吸扫装置和收纳装置，所述吸扫装置，用于对垃圾进行吸扫，所述收纳装置用于收纳垃圾。
其中，所述车轮组件包括驱动轮3和万向轮4，所述驱动轮3用于使机器人前进或后退，所述万向轮4用于使机器人转向。
机器人移动的工作算法如下：首先一个线程将鱼眼摄像头拍摄图片经过矫正后，提取特征并在接下来的图像中跟踪这些特征，同时将惯导模块输出惯导数据进行偏移估计后，与图像特征进行融合，然后进行可靠性分析，如果可靠，则输出位置和建图数据，如果不可靠，则继续进行融合，另一个线程则进行回环检测，目的是为了帮助扫地机在定位失效或丢失后，通过比对曾经采集过的图像，进行重新定位，如果检测到图像回环，则重新进行传感器融合，如果没有，则继续提取图像特征。
以上所述的仅是本发明所公开的一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，包括：机器人本体、鱼眼摄像头、移动清扫平台、惯性导航模块、微型计算模块、电源模块、无线收发模块、驱动模块以及车轮组件，所述机器人本体的侧壁上设置有用于获取和处理图像的鱼眼摄像头，所述机器人本体底部设置有用于清扫的移动清扫平台，所述机器人本体底部还设置有用于机器人移动和转向的车轮组件，所述机器人的内部设置有用于处理数据和发送指令的微型计算模块，所述微型计算模块通过电路连接有鱼眼摄像头、移动清扫平台、惯性导航模块、无线收发模块、驱动模块和电源模块，所述惯性导航模块用于确定机器人当前位置以及周边地形，所述无线收发模块用于和外部设备通讯，所述驱动模块用于接收微型计算模块发来的指令并通过电路控制车轮组件，所述电源模块用于为机器人的其他组件供电。
2.根据权利要求1所述的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，所述鱼眼摄像头内嵌式安装在机器人本体的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，所述鱼眼摄像头外置安装在机器人本体的侧壁上。
4.根据权利要求1所述的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，所述鱼眼摄像头包括：图像采集模块和图像处理模块，所述图像采集模块，用于以球面图像的形式拍摄更宽的拍摄范围，并把球面图像传输至图像处理模块，所述图像处理模块，用于对球面图像进行修正并将图像展开。
5.根据权利要求1所述的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，所述鱼眼摄像头与惯性导航模块采用传感器信息融合技术，融合的方式有紧耦合和松耦合，所述紧耦合是指各模块的信息通过紧密合作来求解每一时刻的定位状态，所述松耦合是指各模块分别计算定位信息，但在关键节点上对彼此数据进行矫正得到定位状态。
6.根据权利要求1所述的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，所述微型计算模块包括主处理器和从处理器，所述主处理器，用于负责机器人的控制和信号的输入输出处理，所述从处理器，用于负责同步定位与建图算法的运算。
7.根据权利要求1所述的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，所述移动清扫平台包括吸扫装置和收纳装置，所述吸扫装置，用于对垃圾进行吸扫，所述收纳装置用于收纳垃圾。
8.根据权利要求1所述的安装有鱼眼摄像头的扫地机器人，其特征在于，所述车轮组件包括驱动轮和万向轮，所述驱动轮用于使机器人前进或后退，所述万向轮用于使机器人转向。
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