CN110200557B - 扫地机的环境感知装置、环境地图的构建方法及扫地机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种扫地机的环境感知装置、环境地图的构建方法及扫地机，包括：环境感知装置内嵌于扫地机的机体内部，且环境感知装置与扫地机的主控模块连接；环境感知装置，用于探测各个探测区域内的环境数据，并将各个探测区域内的环境数据发送至主控模块；主控模块，用于接收环境感知装置发送的环境数据，并对环境数据进行拼接去重处理，得到扫地机所在环境的360度全局图。在本发明的扫地机的环境感知装置中，环境感知装置内嵌于扫地机的机体内部，且该内嵌于扫地机机体内部的环境感知装置同样能够对扫地机周围环境进行探测，另外，该环境感知装置在扫地机上的设置方式大大降低了扫地机整机的高度，进而提高了扫地机对低矮空间的清扫能力。
Description
技术领域
本发明涉及扫地机的技术领域，尤其是涉及一种扫地机的环境感知装置、环境地图的构建方法及扫地机。
背景技术
在现有的扫地机中，一般都是通过激光雷达对扫地机的周围环境进行的感知。激光雷达作为一个独立的设备，设置于扫地机的顶部，雷达的360度扫描实现对扫地机周围环境的感知，将感知得到的数据传输至扫地机，辅助扫地机系统构建环境地图及定位。
现有的基于激光雷达的扫地机，由于激光雷达为独立的设备，且建图及定位依赖其360度的扫描，使得其安装位置必须为扫地机的顶端且不得遮挡，这样的安装方式增加了扫地机的高度，限制了扫地机对某些低矮空间的清扫能力。
综上，现有的基于激光雷达的扫地机太高，对低矮空间的清扫能力差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扫地机的环境感知装置、环境地图的构建方法及扫地机，以缓解现有的基于激光雷达的扫地机太高，对低矮空间的清扫能力差的技术问题。
本发明提供的一种扫地机的环境感知装置，包括：所述环境感知装置内嵌于所述扫地机的机体内部，且所述环境感知装置与所述扫地机的主控模块连接；
所述环境感知装置，用于探测各个探测区域内的环境数据，并将所述各个探测区域内的环境数据发送至所述主控模块，其中，所述各个探测区域为所述扫地机朝向不同方向时，所述环境感知装置所能探测到的区域，且所述各个探测区域能够共同组成所述扫地机所在位置周围的360度区域，所述环境数据包括：所述各个探测区域内探测目标与所述环境感知装置之间的距离信息，所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息；
所述主控模块，用于接收所述环境感知装置发送的所述环境数据，并对所述环境数据进行拼接去重处理，得到所述扫地机所在环境的360度全局图。
进一步的，所述环境感知装置包括：测距模块和扫描模块，其中，所述测距模块和所述扫描模块分离设置于所述扫地机的机体内部；
所述测距模块，用于探测所述各个探测区域内，所述探测目标与所述测距模块之间的距离信息；
所述扫描模块，用于辅助所述测距模块对所述各个探测区域内的探测目标进行探测，并确定所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息。
进一步的，所述测距模块包括：激光发射器、激光接收器和信号处理系统；
所述扫描模块包括：电机、反射镜和码盘。
进一步的，所述激光发射器，用于向所述反射镜发射激光，以使所述反射镜将所述激光反射至当前探测区域内的探测目标；
所述激光接收器，用于接收所述当前探测区域内的探测目标反射的激光回波，并将所述激光回波发送至所述信号处理系统，其中，所述探测目标反射的激光回波经由所述反射镜反射被所述激光接收器接收；
所述信号处理系统，用于根据所述激光回波确定所述探测目标与所述测距模块之间的距离信息，并将所述距离信息发送至所述主控模块；
所述电机，用于按照预设转速驱动所述反射镜进行旋转，以辅助所述测距模块对所述各个探测区域内的探测目标进行探测；
所述码盘，用于确定所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息。
进一步的，当完成当前探测区域的探测后，所述扫地机的动力控制系统控制所述扫地机原地旋转预设角度，以改变所述扫地机的朝向，其中，所述预设角度小于所述各个探测区域的视场角。
进一步的，所述扫地机的机壳上设置有探测窗口，所述探测窗口用于使激光穿透。
进一步的，所述探测窗口由高透材质制成，其中，所述高透材质为与激光对应的高透材质。
本发明还提供了一种环境地图的构建方法，应用于主控模块，所述方法包括：
获取环境感知装置对各个探测区域内的探测目标进行探测得到的环境数据，其中，所述环境感知装置内嵌于扫地机的机体内部，所述各个探测区域为所述扫地机朝向不同方向时，所述环境感知装置所能探测到的区域，且所述各个探测区域能够共同组成所述扫地机所在环境的360度区域，所述环境数据包括：所述各个探测区域内探测目标与所述环境感知装置之间的距离信息，所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息；
对所述环境数据进行建图处理，得到所述扫地机所在环境的360度全局图。
进一步的，对所述环境数据进行建图处理包括：
对所述环境数据进行拼接处理，得到拼接后的全局图；
对所述拼接后的全局图进行去重处理，得到所述扫地机所在环境的360度全局图。
本发明还提供了一种扫地机，所述扫地机包括上述内容中所述的扫地机的环境感知装置，还包括主控模块和扫地机的机体；
所述扫地机的环境感知装置和所述主控模块设置于所述扫地机的机体内部。
在本发明实施例中，环境感知装置内嵌于扫地机的机体内部，且环境感知装置与扫地机的主控模块连接；环境感知装置，用于探测各个探测区域内的环境数据，并将各个探测区域内的环境数据发送至主控模块，该各个探测区域为扫地机朝向不同方向时，环境感知装置所能探测到的区域，且各个探测区域能够共同组成扫地机所在位置周围的360度区域；主控模块，用于接收环境感知装置发送的环境数据，并对环境数据进行拼接去重处理，得到扫地机所在环境的360度全局图。通过上述描述可知，在本发明的扫地机的环境感知装置中，环境感知装置内嵌于扫地机的机体内部，且该内嵌于扫地机机体内部的环境感知装置同样能够对扫地机周围环境进行探测，并将探测得到的环境数据传输至扫地机，辅助环境地图的构建，另外，该环境感知装置在扫地机上的设置方式大大降低了扫地机整机的高度，进而提高了扫地机对低矮空间的清扫能力，缓解了现有的基于激光雷达的扫地机太高，对低矮空间的清扫能力差的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种扫地机的环境感知装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的环境感知装置的工作原理图；
图3(a)为本发明实施例提供的扫地机的内部结构示意图；
图3(b)为本发明实施例提供的另一种扫地机的内部结构示意图；
图4(a)为本发明实施例提供的当前探测区域的示意图；
图4(b)为本发明实施例提供的环境感知装置对改变朝向后的探测区域进行探测的示意图；
图4(c)为本发明实施例提供的环境感知装置对360度探测区域进行探测的示意图；
图5为本发明实施例提供的一种环境地图的构建方法的流程图。
图标：11-环境感知装置；111-测距模块；112-扫描模块；1111-激光发射器；1112-激光接收器；1113-信号处理系统；1121-电机；1122-反射镜；1123-码盘。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种扫地机的环境感知装置进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种扫地机的环境感知装置，以下对本发明实施例提供的扫地机的环境感知装置做具体介绍。
图1是根据本发明实施例的一种扫地机的环境感知装置的示意图，如图1所示，该扫地机的环境感知装置11内嵌于扫地机的机体内部，且环境感知装置11与扫地机的主控模块连接；
环境感知装置11，用于探测各个探测区域内的环境数据，并将各个探测区域内的环境数据发送至主控模块，其中，各个探测区域为扫地机朝向不同方向时，环境感知装置11所能探测到的区域，且各个探测区域能够共同组成扫地机所在位置周围的360度区域，环境数据包括：各个探测区域内探测目标与环境感知装置11之间的距离信息，探测目标在各个探测区域内的角度信息；
主控模块，用于接收环境感知装置11发送的环境数据，并对环境数据进行拼接去重处理，得到扫地机所在环境的360度全局图。
在本发明实施例中，该环境感知装置11在能够对扫地机周围环境进行探测的基础上，将其设置于扫地机的机体内部，大大降低了扫地机整机的高度，进而提高了扫地机对低矮空间的清扫能力。
在本发明实施例中，环境感知装置11内嵌于扫地机的机体内部，且环境感知装置11与扫地机的主控模块连接；环境感知装置11，用于探测各个探测区域内的环境数据，并将各个探测区域内的环境数据发送至主控模块，该各个探测区域为扫地机朝向不同方向时，环境感知装置11所能探测到的区域，且各个探测区域能够共同组成扫地机所在位置周围的360度区域；主控模块，用于接收环境感知装置11发送的环境数据，并对环境数据进行拼接去重处理，得到扫地机所在环境的360度全局图。通过上述描述可知，在本发明的扫地机的环境感知装置11中，环境感知装置11内嵌于扫地机的机体内部，且该内嵌于扫地机机体内部的环境感知装置11同样能够对扫地机周围环境进行探测，并将探测得到的环境数据传输至扫地机，辅助环境地图的构建，另外，该环境感知装置11在扫地机上的设置方式大大降低了扫地机整机的高度，进而提高了扫地机对低矮空间的清扫能力，缓解了现有的基于激光雷达的扫地机太高，对低矮空间的清扫能力差的技术问题。
上述内容对本发明的扫地机的环境感知装置11进行了简要介绍，下面对其中涉及到的具体内容进行详细描述。
在本发明的一个可选实施例中，参考图2、图3(a)和图3(b)，环境感知装置11包括：测距模块111和扫描模块112，其中，测距模块111和扫描模块112分离设置于扫地机的机体内部；
测距模块111，用于探测各个探测区域内，探测目标与测距模块111之间的距离信息；
扫描模块112，用于辅助测距模块111对各个探测区域内的探测目标进行探测，并确定探测目标在各个探测区域内的角度信息。
具体的，参考图2、图3(a)和图3(b)，测距模块111包括：激光发射器1111、激光接收器1112和信号处理系统1113；
扫描模块112包括：电机1121、反射镜1122和码盘1123。
其中，激光发射器1111，用于向反射镜1122发射激光，以使反射镜1122将激光反射至当前探测区域内的探测目标；
激光接收器1112，用于接收当前探测区域内的探测目标反射的激光回波，并将激光回波发送至信号处理系统1113，其中，探测目标反射的激光回波经由反射镜1122反射被激光接收器1112接收；
信号处理系统1113，用于根据激光回波确定探测目标与测距模块111之间的距离信息，并将距离信息发送至主控模块；
电机1121，用于按照预设转速驱动反射镜1122进行旋转，以辅助测距模块111对各个探测区域内的探测目标进行探测；
码盘1123，用于确定探测目标在各个探测区域内的角度信息。
下面对环境感知装置11对扫地机所在环境的360度探测的过程进行详细介绍：
工作时，如图2所示，激光发射器1111向反射镜1122发射激光，发射的激光经过反射镜1122的反射到达探测目标，探测目标对照射到其上的激光进行反射，得到激光回波，该激光回波再经由反射镜1122的反射被激光接收器1112所接收，在该过程中，通过电机1121驱动反射镜1122旋转，实现对周边所有探测目标的探测扫描，这样便能够实现对当前探测区域内(其为360度视场中的部分视场，如图4(a)中的α角对应的视场)探测目标的扫描(如图4(a)所示)，而扫地机工作过程需要对其所在环境的360度全局进行建图，以此来作为其路径规划及定位的依据。
所以，当完成当前探测区域的探测后，扫地机的动力控制系统(包括主控模块和扫地机的轮子)控制扫地机原地旋转预设角度，以改变扫地机的朝向，其中，预设角度(即图4(b)中的β角)小于各个探测区域的视场角(即图4(b)中的α角)。进而，环境感知装置11再对改变朝向后的视场进行探测，如图4(b)所示)(如图4(b)中的α角度对应的区域)，如此依次完成对所有探测区域的探测，如图4(c)所示。
另外，需要说明的是，在探测的过程中，实时将探测得到的环境数据发送至主控模块，以使主控模块基于探测得到的环境数据进行建图。
在本发明的一个可选实施例中，扫地机的机壳上设置有探测窗口，探测窗口用于使激光穿透。
具体的，该探测窗口由高透材质制成，其中，高透材质为与激光对应的高透材质。
在本发明实施例中，该环境感知装置11在能够对扫地机周围环境进行探测的基础上，将其设置于扫地机的机体内部，大大降低了扫地机整机的高度，进而提高了扫地机对低矮空间的清扫能力。
实施例二：
根据本发明实施例，提供了一种环境地图的构建方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图5是根据本发明实施例的一种环境地图的构建方法的流程图，该方法应用于主控模块，如图5所示，该方法包括如下步骤：
步骤S502，获取环境感知装置对各个探测区域内的探测目标进行探测得到的环境数据，其中，环境感知装置内嵌于扫地机的机体内部，各个探测区域为扫地机朝向不同方向时，环境感知装置所能探测到的区域，且各个探测区域能够共同组成扫地机所在位置周围的360度区域，环境数据包括：各个探测区域内探测目标与环境感知装置之间的距离信息，探测目标在各个探测区域内的角度信息；
步骤S504，对环境数据进行建图处理，得到扫地机所在环境的360度全局图。
在本发明实施例中，该环境地图的构建方法中，环境感知装置在能够对扫地机周围环境进行探测的基础上，将其设置于扫地机的机体内部，大大降低了扫地机整机的高度，进而提高了扫地机对低矮空间的清扫能力。
可选地，对环境数据进行建图处理包括：
对环境数据进行拼接处理，得到拼接后的全局图；
对拼接后的全局图进行去重处理，得到扫地机所在环境的360度全局图。
该实施例二中的具体内容可以参考上述实施例一中的描述，在此不再赘述。
实施例三：
本发明实施例还提供了一种扫地机，扫地机包括上述实施例一中的扫地机的环境感知装置，还包括主控模块和扫地机的机体；
扫地机的环境感知装置和主控模块设置于扫地机的机体内部。
本发明实施例所提供的扫地机的环境感知装置、环境构图方法及扫地机的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种扫地机的环境感知装置，其特征在于，包括：所述环境感知装置内嵌于所述扫地机的机体内部，且所述环境感知装置与所述扫地机的主控模块连接；
所述环境感知装置，用于探测各个探测区域内的环境数据，并将所述各个探测区域内的环境数据发送至所述主控模块，其中，所述各个探测区域为所述扫地机朝向不同方向时，所述环境感知装置所能探测到的区域，且所述各个探测区域能够共同组成所述扫地机所在位置周围的360度区域，所述环境数据包括：所述各个探测区域内探测目标与所述环境感知装置之间的距离信息，所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息；
所述主控模块，用于接收所述环境感知装置发送的所述环境数据，并对所述环境数据进行拼接去重处理，得到所述扫地机所在环境的360度全局图；
其中，所述环境感知装置包括：测距模块和扫描模块，其中，所述测距模块和所述扫描模块分离设置于所述扫地机的机体内部；
所述测距模块，用于探测所述各个探测区域内，所述探测目标与所述测距模块之间的距离信息；
所述扫描模块，用于辅助所述测距模块对所述各个探测区域内的探测目标进行探测，并确定所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息；
其中，所述测距模块包括：激光发射器、激光接收器和信号处理系统；
所述扫描模块包括：电机、反射镜和码盘；
所述激光发射器，用于向所述反射镜发射激光，以使所述反射镜将所述激光反射至当前探测区域内的探测目标；
所述激光接收器，用于接收所述当前探测区域内的探测目标反射的激光回波，并将所述激光回波发送至所述信号处理系统，其中，所述探测目标反射的激光回波经由所述反射镜反射被所述激光接收器接收；
所述信号处理系统，用于根据所述激光回波确定所述探测目标与所述测距模块之间的距离信息，并将所述距离信息发送至所述主控模块；
所述电机，用于按照预设转速驱动所述反射镜进行旋转，以辅助所述测距模块对所述各个探测区域内的探测目标进行探测；
所述码盘，用于确定所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息；
其中，当完成当前探测区域的探测后，所述扫地机的动力控制系统控制所述扫地机原地旋转预设角度，以改变所述扫地机的朝向，其中，所述预设角度小于所述各个探测区域的视场角。
2.根据权利要求1所述的扫地机的环境感知装置，其特征在于，所述扫地机的机壳上设置有探测窗口，所述探测窗口用于使激光穿透。
3.根据权利要求2所述的扫地机的环境感知装置，其特征在于，所述探测窗口由高透材质制成，其中，所述高透材质为与激光对应的高透材质。
4.一种环境地图的构建方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任一项所述的扫地机的环境感知装置的主控模块，所述方法包括：
获取环境感知装置对各个探测区域内的探测目标进行探测得到的环境数据，其中，所述环境感知装置内嵌于扫地机的机体内部，所述各个探测区域为所述扫地机朝向不同方向时，所述环境感知装置所能探测到的区域，且所述各个探测区域能够共同组成所述扫地机所在位置周围的360度区域，所述环境数据包括：所述各个探测区域内探测目标与所述环境感知装置之间的距离信息，所述探测目标在所述各个探测区域内的角度信息；
对所述环境数据进行建图处理，得到所述扫地机所在环境的360度全局图。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述环境数据进行建图处理包括：
对所述环境数据进行拼接处理，得到拼接后的全局图；
对所述拼接后的全局图进行去重处理，得到所述扫地机所在环境的360度全局图。
6.一种扫地机，其特征在于，所述扫地机包括上述权利要求1至3中任一项所述的扫地机的环境感知装置，还包括主控模块和扫地机的机体；
所述扫地机的环境感知装置和所述主控模块设置于所述扫地机的机体内部。
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