CN109222772A - 一种室外多媒体全自动扫地机器人 - Google Patents

Abstract

发明公开了一种室外多媒体全自动扫地机器人，包括室外导航系统、清扫系统和多媒体系统，所述室外导航系统、清扫系统和多媒体系统均由总控制器控制，所述室外导航系统包括防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达，防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达均连接在总控制器上，本发明通过自主研发的RTK及激光雷达数据融合算法，互补滤波，实现清扫机器人点的地理位置坐标，并准确的构建精准三维场景地图，具有更强的鲁棒性。

Description

一种室外多媒体全自动扫地机器人

技术领域

本发明涉及一种扫地机器人，具体是一种室外多媒体全自动扫地机器人。

背景技术

中国步入老龄化社会。劳动力缺口慢慢显现，市政环卫单位劳动力缺口日益明显。目前使用基于人工智能的机器人代替简单劳动力的需求日益凸显。

现有的传统slam方案大多没有办法适应复杂的室外环境,适应面窄，可靠性低。

目前室外复杂环境下并没有太好的机器人清扫方案。

常用方法：

使用一套单线激光雷达实现slam导航，建立局部场景的地图，得到定位点的相对位置坐标（非地球GPS坐标）。在场景内往复运动，配合扫地边刷和滚轮结构进行清扫。

缺点：

1.适应性差：场景发生变化，如有汽车停靠，人员驻足则导航系统失灵。

2.对地面平整度要求极高：场地若有斜坡出现，则导航系统无法检测原有平面物体，导致导航系统失灵。

3.空旷场地或特征重复场地无法工作：厂地空旷无标志物，或大量重复标志物则定位失败。

4.无媒体交互属性：无法宣传环保公益内容，对市民没有引导劝阻作用。

发明内容

发明的目的在于提供一种室外多媒体全自动扫地机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：

一种室外多媒体全自动扫地机器人，包括室外导航系统、清扫系统和多媒体系统，所述室外导航系统、清扫系统和多媒体系统均由总控制器控制，所述室外导航系统包括防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达，防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达均连接在总控制器上，所述清扫系统包括边刷电机、滚刷电机和行走电机，所述总控制器分别通过独立的电机驱动器连接边刷电机、滚刷电机和行走电机，边刷电机还连接边刷，滚刷电机还连接滚刷，行走电机还连接行走机构。

作为发明的优选方案：所述总控制器是工控机或嵌入式处理器。

作为发明的优选方案：所述边刷和滚刷均与垃圾收集箱相连接。

作为发明的优选方案：所述室外导航系统还包括连接在总控制器上的惯性导航模块、编码器和传感器。

作为发明的优选方案：所述室外导航系统还包括用于给各个模块供电的电源模块。

作为发明的优选方案：所述多媒体系统包括显示屏、麦克风和扬声器，所述显示屏、麦克风和扬声器均连接总控制器。

作为发明的优选方案：所述总控制器通过无线方式连接企业云端服务器。

与现有技术相比，发明的有益效果是：本发明通过自主研发的RTK及激光雷达数据融合算法，互补滤波，实现清扫机器人点的地理位置坐标，并准确的构建精准三维场景地图，具有更强的鲁棒性，具有以下进步：1.方案经济成本相对环卫传统方式较低，节省大量人力，与监管成本。2.长期维护比较方便，使用与第一次建立地图的方式同样的方法，迅速获得地图更新。3.自主地图三维化算法，相比较普通地图，含有高度以及外型轮廓等信息。4.建立地图迅速，由后端服务器进行处理，区域内地图可以在几小时内实时输出。5.自主厘米级定位导航算法安全性可靠性大幅提升，真正实现普适无人化环卫。

附图说明

图1为室外导航系统的原理图。

图2为清扫系统的原理图。

图3为多媒体系统的原理图。

图4为内部算法的原理图。

图5为后端数据处理的原理图。

图6为机器人的结构图。

图中：1-多线激光雷达，2-摄像装置，3-转向灯，4-单线激光雷达。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

请参阅图1-6，实施例1：发明实施例中，一种室外多媒体全自动扫地机器人，包括用于导航控制的室外导航系统、用于清扫控制的清扫系统和用于多媒体播报的多媒体系统，所述室外导航系统、清扫系统和多媒体系统均由总控制器控制，总控制器是工控机或嵌入式处理器；

其中：室外导航系统包括防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达，如图1所示，防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达均连接在总控制器上；防跌落传感器用于检测楼梯、台阶等，避免坠落，

所述清扫系统包括边刷电机、滚刷电机和行走电机，如图2所示，所述总控制器分别通过独立的电机驱动器连接边刷电机、滚刷电机和行走电机，边刷电机还连接边刷，滚刷电机还连接滚刷，行走电机还连接行走机构；

多媒体系统包括显示屏、麦克风和扬声器，如图3所示，所述显示屏、麦克风和扬声器均连接总控制器。

工作过程：首先先建立GPS和激光地图融合的3维数字地图，首先人工手动控制机器人沿着场景街道来回行走一次，使其路径闭环。地图系统根据扫描得到的点云文件，进行算法滤波，得到完整的高精度的厘米级地图。

机器人自主行走工作时，按照算法自动进行弓字形路径规划，

多线激光雷达和RTK卫星定位根据数字地图文件进行匹配，进行厘米级定位。当场景变化时，有汽车靠近和人员驻足时会自动绕行，距离过进会紧急停止。

当建筑环绕遮挡卫星定位信号时，天线接收信号通过RTK接收机接收处理后信号不满足算法融合要求时，切换无RTK的激光组合导航模式，继续精确行驶，驶离无信号区域时，自动计算信号获得精确地位置。当有过多人员干扰多线时，工控机将检测电子地图与当前点云的匹配度，如低于预期的数值，将切换至无激光雷达的组合导航模式，来避免干扰。

区别于室内单线激光雷达方案，多线激光雷达的3D点云地图使得感知地图时有更多的匹配数据。尤其是在大斜坡和平整度不佳的场所融合imu进行补偿。

区别与传统室外多线激光雷达方案，融合RTK卫星定位的优势在于在大型空旷场景下，能够厘米级精度运行。上述功能利用如图4所示内部软件和如图5所示的后端数据处理原理示意图实现。

实施例2：在实施例1的基础上，本设计的结构如图6所示，图中的摄像装置2位于机器人的顶部，多线激光雷达1安装在摄像装置2内部，机器人的正前方设有转向灯3，转向灯3的下方设有单线激光雷达，机器人的内部还设有声呐设备，机器人采用锂电池供电，其内部设有垃圾桶，可以将清扫的垃圾送入垃圾桶内部，垃圾桶的内部设有容量监测传感器，容量监测传感器能够监测垃圾桶的容量，当垃圾桶快满时，可以发出报警时，提醒使用者及时清理垃圾。

对于本领域技术人员而言，显然发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种室外多媒体全自动扫地机器人，包括室外导航系统、清扫系统和多媒体系统，其特征在于，所述室外导航系统、清扫系统和多媒体系统均由总控制器控制，所述室外导航系统包括防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达，防跌落传感器、视频及声音监控模块、RTK GNSS接收模块、无线通讯模块和激光雷达均连接在总控制器上，所述清扫系统包括边刷电机、滚刷电机和行走电机，所述总控制器分别通过独立的电机驱动器连接边刷电机、滚刷电机和行走电机，边刷电机还连接边刷，滚刷电机还连接滚刷，行走电机还连接行走机构。

2.根据权利要求1所述的室外多媒体全自动扫地机器人，其特征在于，所述总控制器是工控机或嵌入式处理器。

3.根据权利要求1所述的室外多媒体全自动扫地机器人，其特征在于，所述边刷和滚刷均与垃圾收集箱相连接。

4.根据权利要求1所述的室外多媒体全自动扫地机器人，其特征在于，所述室外导航系统还包括连接在总控制器上的惯性导航模块、编码器和传感器。

5.根据权利要求1所述的室外多媒体全自动扫地机器人，其特征在于，所述室外导航系统还包括用于给各个模块供电的电源模块。

6.根据权利要求1所述的室外多媒体全自动扫地机器人，其特征在于，所述多媒体系统包括显示屏、麦克风和扬声器，所述显示屏、麦克风和扬声器均连接总控制器。

7.根据权利要求1-6任一所述的室外多媒体全自动扫地机器人，其特征在于，所述总控制器通过无线方式连接企业云端服务器。