CN114374777B - 线激光模组及自移动设备 - Google Patents

Abstract

本公开关于一种线激光模组及自移动设备，涉及智能终端技术领域。本公开的线激光模组包括主体、第一图像采集组件、第二图像采集组件。第一图像采集组件设于主体部，且包括第一摄像头、至少一对线激光发射装置和第一图像处理模块，一对线激光发射装置设于第一摄像头两侧，用于向主体部外发射投影呈线性的线激光，第一摄像头用于采集包含线激光的第一环境图像，第一图像处理模块用于根据第一环境图像来获取障碍物距离信息；第二图像采集组件包括第二摄像头和第二图像处理模块，第二摄像头用于采集第二环境图像，第二图像处理模块用于根据第二环境图像来获取障碍物类型信息。

Description

线激光模组及自移动设备

技术领域

本公开涉及智能终端技术领域，具体而言，涉及一种线激光模组及自移动设备。

背景技术

扫地机器人等自移动设备可自动执行清扫、拖地、吸尘等动作，因而获得了广泛的应用。在清洁过程中，自移动设备会实时检测当前工作路径中可能遇到的障碍物并执行相应的避障动作。但是，目前的自移动设备对障碍物进行识别的准确性较低，难以精确避让。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

公开内容

本公开的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种线激光模组及自移动设备，可提高识别障碍物的精度。

根据本公开的一个方面，提供一种线激光模组，包括：

主体部；

第一图像采集组件，设于所述主体部，且包括第一摄像头、至少一对线激光发射装置和第一图像处理模块，所述一对线激光发射装置设于所述第一摄像头两侧，用于向所述主体部外发射投影呈线性的线激光，所述第一摄像头用于采集包含线激光的第一环境图像，所述第一图像处理模块用于根据所述第一环境图像来获取障碍物距离信息；

第二图像采集组件，包括第二摄像头和第二图像处理模块，所述第二摄像头用于采集第二环境图像，所述第二图像处理模块用于根据所述第二环境图像来获取障碍物类型信息。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一图像处理模块基于三角测距法来获取所述障碍物距离信息。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二图像处理模块包括：

特征提取模块，用于对所述第二环境图像进行特征提取，得到特征信息；

识别模块，用于将所述特征信息输入预先训练的障碍物识别模型，以识别出障碍物类型信息。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二图像处理模块还包括：

训练模块，用于使用所收集的训练数据来生成所述障碍物识别模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述线激光发射装置用于发射红外光，所述第一摄像头为红外摄像头；所述第二摄像头为RGB摄像头。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一图像采集组件还包括：

第一滤光透镜，设于所述第一摄像头背离所述主体部的一侧，用于使得只有红外光进入所述第一摄像头；

所述第二图像采集组件还包括：

第二滤光透镜，设于所述第二摄像头背离所述主体部的一侧，用于使得只有可见光进入所述第二摄像头。

在本公开的一种示例性实施例中，所述主体部包括第一端和第二端以及连接所述第一端和所述第二端的连接部；

所述一对线激光发射装置分别设于所述第一端和所述第二端；所述第一摄像头和所述第二摄像头设于所述连接部。

在本公开的一种示例性实施例中，所述线激光模组还包括：

回桩定位装置，设于所述主体部，用于与充电桩通信连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述回桩定位装置包括红外发射装置和至少两个红外接收装置，所述红外发射装置用于向所述充电桩发送红外信号，所述至少两个红外接收装置用于接收来自所述充电桩的红外信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一图像采集组件和所述第二图像采集组件与主控单元连接，所述主控单元用于向所述第一图像采集组件和所述第二图像采集组件发送操作指令。

在本公开的一种示例性实施例中，所述线激光发射装置包括：

线激光发射器，用于发射线激光；

激光驱动电路，所述激光驱动电路与所述主控单元连接，所述激光驱动电路基于所述主控单元发出的操作指令来控制所述线激光发射器。

在本公开的一种示例性实施例中，所述激光驱动电路包括：

第一放大电路，用于接收所述主控单元发出的控制信号，并将所述控制信号放大后发送给所述激光发射器，以控制所述激光发射器开启和关闭；

第二放大电路，用于接收所述主控单元发出的调节信号，并将所述调节信号放大后发送给所述激光发射器，以控制所述线激光发射器的发射功率。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一摄像头的光轴与水平方向朝下相交，所述第二摄像头的光轴与水平方向朝上相交。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一摄像头的光轴与水平方向的夹角为7度，所述第二摄像头的光轴与水平方向的夹角为5度。

根据本公开的一个方面，提供一种自移动设备，包括：

设备主体；

上述任意一项所述线激光模组，设于所述设备主体上；

设备控制模块，用于根据所述障碍物距离信息和所述障碍物类型信息控制所述自移动设备移动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述自移动设备还包括：

缓冲部件，设于所述第一图像采集组件和所述第二图像采集组件背离所述主体部的一侧，且具有分别与所述第一图像采集组件和所述第二图像采集组件相对的开口；

所述缓冲部件设有位于所述开口外围的补光灯。

本公开的线激光模组及自移动设备通过第一摄像装置和所述线激光发射装置配合采集到第一环境图像，并根据第一环境图像得到障碍物距离信息；通过第二摄像装置采集到第二环境图像，并根据第二环境图像得到障碍物类型信息，从而可根据障碍物距离信息和障碍物类型信息对障碍物进行判断，有利于提高结果的准确性，且有利于更加准确的控制自移动设备避障。此外，第一图像采集组件和第二图像采集组件均安装于主体上，提高了集成度，便于进行安装和拆卸。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为根据本公开的一个可选实施例的线激光模组的部分结构示意图。

图2为根据本公开的另一个可选实施例的线激光模组的结构示意图。

图3为根据本公开的一个可选实施例的缓冲部件的部分结构示意图。

图4为根据本公开的一个可选实施例的线激光发射器的工作原理示意图。

图5为根据本公开的一个可选实施例的线激光发射器与第一摄像头视场角关系示意图。

图6为根据本公开的一个可选实施例的主体部的部分结构示意图。

图7为根据本公开的另一个可选实施例的主体部的部分结构示意图。

图8为根据本公开线激光模组一可选实施例的方框图。

图9为根据本公开线激光模组另一可选实施例的方框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开的可选实施例提供了一种线激光模组，本公开另外的可选实施例提供了一种自移动设备，其中，线激光模组是应用于自移动设备的，具体地，自移动设备是智能清洁设备，如扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。为了便于描述，本实施方式以扫地机器人为例来描述本公开的技术方案。

如图1-图5所示，在本公开的一个可选实施例中，自移动设备可以包括：设备主体200、感知系统、控制系统、驱动系统、清洁系统、能源系统和人机交互系统等。各个系统相互协调配合，使自移动设备能够自主移动以实现清洁功能。自移动设备中构成上述各系统的功能元件等集成地设置在设备主体200内。

设备主体200具有近似圆形的形状(前后都为圆形)，也可具有其他形状，包括但不限于前方后圆的近似D形形状。感知系统包括位于设备主体200上方或侧方的线激光模组，控制系统的主控单元003与线激光模组相连接，并根据线激光模组的感知结果对自移动设备进行功能控制。

在公开提供的实施例中，并不限定线激光模组在设备主体200的具体位置。例如可以是但不限于设备主体200的前侧、后侧、左侧、右侧、顶部、中部以及底部等等。进一步，线激光模组设置在设备主体200高度方向上的中部位置、顶部位置或底部位置。

在本公开提供的一些可以实现的实施例中，自移动设备向前移动执行作业任务，为了更好的探测前方的环境信息，线激光模组设置于设备主体200的前侧；前侧是自移动设备向前移动过程中设备主体200朝向的一侧。

如图1、图2和图8所示，线激光模组包括：主体部140和第一图像采集组件001，其中，第一图像采集组件001包括设置于主体部140的第一摄像头120、至少一对线激光发射装置110和第一图像处理模块011，一对线激光发射装置110位于第一摄像头120的两侧，并用于发出投影呈线性的线激光，第一摄像头120与线激光发射装置110相互配合工作，并用于采集第一环境图像；第一图像处理模块011可根据第一环境图像获取障碍物距离信息。其中，线激光发射装置110与主体部140活动连接，和/或主体部140为活动结构，以使线激光发射装置110的方位角和旋转角可调节。

本公开实施例提供的线激光模组，通过第一摄像头120和线激光发射装置110相互配合，能够对设备主体200前方的障碍物或地形进行识别，以进行对应的避障操作或清扫操作。通过线激光发射装置110与主体部140活动连接，和/或主体部140为活动结构，使得通过调整线激光发射装置110相对于主体部140的位置，和/或调整主体部140自身各部件的相对位置，能够对线激光发射装置110的方位角和旋转角进行调节，进而在将线激光发射装置110装配至主体部140时，方便对线激光发射装置110发射的线激光的照射角度和照射范围进行调节，以快速、方便地实现线激光发射装置110的自身校准以及与第一摄像头120的配合校准，操作简单方便，有利于提高装配效率。

进一步地，通过合理调节线激光发射装置110的方位角，能够使线激光位于第一摄像头120的视场角范围内，以确保第一摄像头120能够准确、全面的捕获由线激光发射装置110发射的光线经障碍物反射的反射光线，提高第一摄像头120获取环境图像的准确性和全面性。可以理解的是，通过对第一摄像头120两侧的线激光发射装置110分别调整方位角，之后对两侧的线激光进行点胶固定。通过合理调节线激光发射装置110的旋转角，使线激光与水平面垂直，有利于提高测距范围。

具体地，一方面，线激光发射装置110与主体部140活动连接，使得通过调整线激光发射装置110相对于主体部140的位置，能够对线激光发射装置110的方位角和旋转角进行调节；另一方面，主体部140为活动结构，使得通过调整主体部140自身各部件的相对位置，能够对线激光发射装置110的方位角和旋转角进行调节；再一方面，线激光发射装置110与主体部140活动连接，且主体部140为活动结构，使得调整线激光发射装置110相对于主体部140的位置、且调整主体部140自身各部件的相对位置，能够对线激光发射装置110的方位角和旋转角进行调节。本公开提供的实施例通过不同的方式对线激光发射装置110的方位角和旋转角进行调节，能够满足主体部140不同结构、线激光发射装置110与主体部140不同连接方式的需求。

进一步地，线激光发射装置110用于发出投影呈线性的线激光，如线激光发射装置110对外发射激光平面，激光平面到达障碍物后会在障碍物表面形成一条线激光，通过该线激光来探测环境图像。其中，图1所示的平面AOB表征线激光发射装置110的竖直面，图4所示的平面ABF和平面CDE表征线激光发射装置110的激光平面，图4中的线段AB和线段CD表征线激光。具体地，线激光发射装置110可以为激光管，可以理解的是，线激光发射装置110也可以为满足要求的其他结构，本公开不做具体限定。可以理解的是，也可以在线激光发射装置110的发射方向(如前方)设置波浪镜，具体地，波浪镜为凹透镜，如在激光管的前方设置凹透镜，激光管发射特定波长的光(如红外光)，经过凹透镜后，变成发散的光线，从而在垂直光路的平面上形成为一条直线。

如图4和图5所示，线激光发射装置110分布在第一摄像头120的两侧，第一摄像头120与线激光发射装置110相互配合工作，即第一摄像头120采集的第一环境图像为线激光发射装置110发射出的线激光经障碍物反射的反射光线，根据第一环境图像能够获取障碍物距离信息，还可测量障碍物与设备主体200、或线激光模组之间的距离，进而进行对应的避障操作。

在本实施例中，通过合理调整线激光发射装置110相对于主体部140的安装位置和安装角度，和/或调整主体部140自身各部件的相对位置，对线激光发射装置110的旋转角和方位角进行调节，其中，调整线激光发射装置110的旋转角可以使线激光垂直于水平面，即实现线激光发射装置110的自身校准。调整线激光发射装置110的方位角能够对线激光与第一摄像头120的光轴之间的角度进行调整，进而使得线激光位于第一摄像头120的视场角范围内，即实现线激光发射装置110与第一摄像头120的配合校准。然后合理调节位于第一摄像头120两侧的线激光发射装置110的方位角，确定两侧的线激光发射装置110发射出去的线激光在第一摄像头120的视场角内的交点，即对两侧的线激光进行点胶固定，进而能够实现对设备主体200前方的障碍物的距离的测量。

在本实施例中，如图4所示为线激光发射器的工作原理示意图，其中，字母P表示第一摄像头120，字母E和F表示位于第一摄像头120两侧的线激光发射器110；直线PM和PN表示第一摄像头120的水平视场的两个边界，即∠MPN表示第一摄像头120的水平视场角。线激光发射装置110对外发射激光平面FAB和激光平面ECD，激光平面到达障碍物后会在障碍物表面形成一条线激光，即图4中所示线段AB和线段CD。由于线激光发射器发射出去的线激光线段AB和线段CD位于第一摄像头的视场范围内，使得线激光可帮助探测第一摄像头视场角内的物体的轮廓、高度和/或宽度等信息，第一摄像头120可采集由线激光探测到的第一环境图像。

进一步地，主控单元003用于向第一图像采集组件001发送操作指令，具体而言，主控单元003可根据第一摄像头120采集的第一环境图像，可以计算出线激光模组或线激光模组所在的设备主体200到前方障碍物的距离，具体地，利用三角测距法即可计算线激光模组或设备主体200与其前方障碍物的距离。具体地，如图5所示，图5为图4所示实施例的一个视角的示意图。其中，字母P表示第一摄像头120，字母E和F表示位于第一摄像头120两侧的线激光发射装置110；A点表示线段AB在水平面内的投影，D点表示线段CD在水平面内的投影，∠MPN表示第一摄像头120的水平视场角，O点表示线激光发射装置110发射的线激光与第一摄像头120的光轴的交点。以线激光发射器F为例，当线激光发射装置110和第一摄像头120均固定安装至主体部140后，第一摄像头120的焦距是已知的，线激光发射器F的发射角是已知的，即直线FA与光轴PO之间的夹角是已知的，线段OP之间的距离是已知的；线激光发射器F与第一摄像头120在水平面内的中心垂直距离是已知的，定义由第一摄像头120采集到的由障碍物A点反射的环境图像为A’点，由于A’点会较第一摄像头120的光轴直线PO发生一定偏移，且该偏移量已知，根据三角形相似原理，结合上述已知条件，即可测量A与F之间的距离，即能够得到障碍物与线激光发射装置110之间的距离。可以理解的是，也可以根据第一摄像头120采集的由线激光经障碍物反射后的线段的变形特征，来确定前方的地形情况，以确定具体的功能操作，如进行避障操作或继续清扫操作。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，对第一摄像头120的数量不做具体限定，如第一摄像120头可以为一个、两个、三个或满足要求的其他数量个。可以理解的是，在本实施例中，对线激光发射装置110的总数量也不做具体限定，例如线激光发射装置110可以是两个或者两个以上。对于分布于第一摄像头120的每一侧的线激光发射装置110的数量也不做限定，第一摄像头120每一侧的线激光发射装置110的数量可以是一个、两个或多个；另外，第一摄像头120两侧的线激光发射装置110的数量可以相同，也可以不相同。可以理解的是，当第一摄像头120任一侧的线激光发射装置110的数量为多个时，多个线激光发射装置110可以左右分布，也可以上下分布，本公开不做具体限定。

进一步地，在一些可能实现的实施例中，第一摄像头120既能够对实现对设备主体200前方障碍物的距离测量，同时，也能够对障碍物的种类进行识别。如利用时序的不同，利用第一摄像头120分别进行障碍物的距离测量和障碍物的种类识别。举例而言，主控单元003先根据第一摄像头120采集的环境图像中的一部分，确定障碍物的种类，根据障碍物的种类确定设备主体200是否需要进行避障操作，并在设备主体200需要进行避障操作时，主控单元003根据第一摄像头120采集的环境图像中的另一部分，来确定障碍物的距离，以进行对应的避障操作，在设备主体200不需要进行避障操作时，则直接进行清扫操作，从而减少了自移动设备避障误操作的可能性。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，如图1所示，线激光发射装置110与主体部140活动连接，主体部140为活动结构。具体地，主体部140包括本体141和连接件143，第一摄像头120设置于本体141，线激光发射装置110通过连接件143与本体141相连接，其中，连接件143设置有通孔，线激光发射装置110通过通孔穿设于连接件143，且线激光发射装置110与连接件143转动连接，即线激光发射装置110能够在连接件143的通孔内转动，进而对线激光发射装置110的旋转角进行调整，以使线激光垂直于水平面，扩大测距范围。通过连接件143与本体141活动连接，如连接件143相对于本体141可水平转动，具体地，连接件143相对于本体141在平行于水平面的平面内转动，即连接件143相对于本体141旋转的转轴为竖直方向的直线，使得连接件143带动线激光发射装置110相对于本体141进行转动，能够对线激光发射装置110的方位角进行调节，以使线激光发射装置110发射的线激光位于第一摄像头120的视场角内。

可以理解的是，由于线激光发射装置110相对于连接件143可转动，连接件143相对于本体141可移动，使得在校准过程中，通过将线激光发射装置110在连接件143的通孔内转动至合适位置，即可实现对线激光发射装置110旋转角的校准，即实现线激光发射装置110的自我校准。通过将连接件143相对于本体141移动至合适位置，即可实现对线激光发射装置110的方位角的校准，即实现线激光发射装置110与第一摄像头120的配合校准，操作简单，校准方便。可以理解的是，当线激光发射装置110的旋转角和方位角校准完成后，可以利用固定装置将连接件143、本体141、线激光发射装置110固定连接，如利用粘结剂、胶水等将端部142、本体141、线激光发射装置110固定住，操作简单。

在本实施例中，进一步地，本体141设置有定位槽144，连接件143设置有与定位槽144相适配的凸起结构145，通过凸起结构145在定位槽144内水平转动，具体地，凸起结构145沿竖直方向凸起，使得连接件143相对于本体141在平行于水平面的平面内旋转，即连接件143相对于本体141旋转的转轴为竖直方向的直线，因此，连接件143的凸起结构145在本体141的定位槽144内水平转动，能够带动线激光发射装置110相对于本体141以凸起结构145为转轴进行水平转动，进而能够使线激光发射装置110发射的线激光位于第一摄像头120的视场角内，以实现线激光发射器110与第一摄像头120的配合校准，结构简单，操作方便。可以理解的是，定位槽144可以为圆形定位槽，凸起结构145为圆柱状凸起结构，通过圆形定位槽和圆柱状凸起结构相配合，有利于提高连接件143相对于本体141转动的灵活性和可靠性。可以理解的是，定位槽144也可以为满足要求的其他形状的槽结构。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，主体部140为活动结构。如图6所示，其中，主体部140包括本体141、端部142和连接部146，端部142位于本体141的两侧，第一摄像头120设置于本体141，线激光发射装置110设置于端部142，如线激光发射装置110固定或可拆卸地安装在端部142。通过连接部146与本体141枢转连接，而端部142与连接部146相连接，进而连接部146相对于本体141摆动能够对线激光发射装置110的方位角进行调节，以使线激光发射装置110发射的线激光位于第一摄像头120的视场角内。通过端部142与连接部146转动连接，当端部142相对于连接部146转动，能够对线激光发射装置110的旋转角进行调整，以使线激光垂直于水平面，进而扩大测距范围。

具体地，连接部146与本体141铰接，连接部146朝向端部142的一侧设置有圆柱形凹槽，端部142设置有与圆柱形凹槽相适配的圆柱凸起，当线激光发射装置110装配至端部142后，将端部142的圆柱凸起放置在圆柱形凹槽，并相对于圆柱形凹槽转动以调节线激光发射装置110的旋转角，当线激光垂直于水平面后，将端部142与连接部146固定住，如利用胶水或其他限位结构固定，即可实现线激光发射装置110的自我校准。然后，调整连接部146相对于本体141的摆动位置，即可对线激光发射装置110的方位角进行调节，当线激光发射装置110发射的线激光位于第一摄像头120的视场角内的合适位置后，将本体141与连接部146固定住，如利用胶水或其他限位结构固定，即可实现线激光发射装置110与第一摄像头120的配合校准。可以理解的是，由于主体部140为活动结构，即端部142通过连接部146与本体141活动连接，使得在校准过程中，通过合理调节端部142、连接部146、本体141的相对位置，即可实现对安装在端部142的线激光发射装置110的旋转角和方位角的校准，操作简单，校准方便。可以理解的是，当线激光发射装置110的旋转角和方位角校准完成后，可以利用固定装置将端部142、连接部146、本体141固定连接，如利用粘结剂、胶水、限位部147等将端部142、连接部146、本体141固定住，操作简单。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，主体部140为活动结构。其中，主体部140包括本体141、端部142和限位部147，端部142位于本体141的两侧，第一摄像头120设置于本体141，线激光发射装置110设置于端部142。如图7所示，通过端部142与本体141转动连接，具体地，端部142与本体141球连接，使得端部142能够相对于本体141摆动，并能够相对于本体141转动，而线激光发射装置110装配于端部142，进而通过端部142相对于本体141摆动和转动，即可实现对线激光发射装置110的方位角和旋转角进行调节，操作简单，校准方便。

具体地，端部142与本体141球连接，本体141设置有限位孔148，限位部147为紧定螺栓，通过端部142相对于本体141转动调整线激光发射装置110的旋转角，当线激光垂直于水平面，即可实现线激光发射装置110的自我校准，通过调整端部142相对于本体141的摆动位置，即可对线激光发射装置110的方位角进行调节，当线激光发射装置110发射的线激光位于第一摄像头120的视场角内的合适位置，即可实现对线激光发射装置110与第一摄像头120的配合校准，然后利用紧定螺栓穿过限位孔148，对端部142相对于本体141的位置进行限位固定，将端部142和本体141进行固定即可，操作简单。可以理解的是，本体141上的限位孔148的数量可以为一个、两个或多个，根据限位孔148的不同位置，设置不同数量的限位孔148，以满足端部142相对于本体141转动至不同位置，均可使紧定螺栓通过限位孔148将端部142和本体141进行固定。其中，紧定螺栓也可以为弹性件，即紧定螺栓与端部142抵接的一端为弹性件，利用弹性将端部142和本体141可靠连接。可以理解的是，端部142的球形面上也可以设置与紧定螺栓相适配的定位孔，使得紧定螺栓穿过限位孔148与定位孔配合后压紧，有利于提高端部142与本体141固定连接的可靠性。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，线激光发射装置110与主体部140活动连接，主体部140为活动结构。如图2所示，其中，主体部140包括本体141和位于本体141两侧的端部142，第一摄像头120设置于本体141，线激光发射装置110设置于端部142。具体地，端部142与本体141枢转连接，如端部142与本体141铰接，使得端部142能够相对于本体141摆动，线激光发射装置110与端部142转动连接，如线激光发射装置110呈圆柱状，线激光发射装置110能够相对于端部142中的安装槽转动，进而能够对线激光发射装置110的旋转角进行调整，以使线激光垂直于水平面，扩大测距范围。由于线激光发射装置110安装至端部142，而端部142能够相对于本体141摆动，进而能够对线激光发射装置110的方位角进行调节，以使线激光发射装置110发射的线激光位于第一摄像头120的视场角内。

可以理解的是，由于线激光发射装置110相对于端部142可转动，端部142与本体141枢转连接，使得在校准过程中，通过将线激光发射装置110转动至合适位置，即可实现对线激光发射装置110旋转角的校准，即实现线激光发射装置110的自我校准，通过将端部142相对于本体141摆动至合适位置，即可实现对线激光发射装置110的方位角的校准，即实现线激光发射装置110与第一摄像头120的配合校准，操作简单，校准方便。可以理解的是，当线激光发射装置110的旋转角和方位角校准完成后，可以利用固定装置将端部142、本体141、线激光发射装置110固定连接，如利用粘结剂、胶水等将端部142、本体141、线激光发射装置110固定住，操作简单。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，线激光发射装置110与主体部140是活动连接的，具体地，主体部140设置有用于安装线激光发射装置110的安装腔，线激光发射装置110活动地设置于安装腔内，安装腔包括第一端和第二端，且第一端的横截面面积小于第二端的横截面面积，也就是说，安装腔为扩口结构，通过第一端的横截面面积大于线激光发射装置110的横截面面积，说明线激光发射装置110能够在安装腔内活动。其中，线激光发射装置110的前端靠近安装腔的第一端，通过线激光发射装置110相对于安装腔转动，能够对线激光发射装置110的旋转角进行调整，以使线激光垂直于水平面，扩大测距范围。通过线激光发射装置110的后端相对于前端摆动，能够对对线激光发射装置110的方位角进行调节，以使线激光发射装置110发射的线激光位于第一摄像头120的视场角内。

可以理解的是，由于线激光发射装置110活动地设置在主体部140的安装腔内，线激光发射装置110相对于本体141既可以转动又可以摆动，使得在校准过程中，通过合理调节线激光发射装置110与主体部140的安装角度和安装位置，即可实现对线激光发射装置110的旋转角和方位角的校准，操作简单，校准方便。可以理解的是，当线激光发射装置110的旋转角和方位角校准完成后，可以利用固定装置将线激光发射装置110与主体部140固定连接，如利用粘结剂、胶水等将线激光发射装置110固定在主体部140上，即可完成线激光发射装置110与主体部140的装配，操作简单。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，线激光发射装置110呈圆柱状，线激光发射装置110的外周侧设置有第一台阶结构111，主体部140设置有用于安装线激光发射装置110的安装槽，安装槽的内壁设置有第二台阶结构149，通过第一台阶结构444和第二台阶结构149相适配，能够对线激光发射装置110沿轴线方向的移动进行限位，有利于提高装配效率。

在本公开的一些实施例中，如图9所示，线激光发射装置110可包括线激光发射器1101和激光驱动电路1102，其中，线激光驱动电路1102可接收驱动信号，并根据驱动信号驱动线激光发射器1101发射线激光。

进一步的，激光驱动电路1102可包括放大电路，通过放大电路可对驱动信号进行放大，并将放大后的驱动信号向线激光发射器1101发送，以使线激光发射器1101发光。在本公开的一些实施方式中，驱动信号可包括控制信号和调节信号，可通过控制信号控制线激光发射器1101开或关，通过调节信号调节线激光发射器1101的发射功率。具体而言，放大电路可包括第一放大电路1102a和第二放大电路1102b，其中：

第一放大电路1102a用于接收主控单元003发出的控制信号，并将控制信号放大后发送给线激光发射器1101，以控制线激光发射器1101开启和关闭。

第二放大电路1102b用于接收主控单元003发出的调节信号，将调节信号放大后发送给线激光发射器1101，以控制线激光发射器1101的发射功率。

第一放大电路1102a和第二放大电路1102b的具体结构在此不做特殊限定，只要能实现信号放大功能即可。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，如图2、图8和图9所示，线激光模组还包括第二图像采集组件002，第二图像采集组件002包括设置于主体部140的第二摄像头130和第二图像处理模块021，第二摄像头130用于捕获第二环境图像。第二图像采集组件002可与主控单元003连接，并接收来自主控单元003的操作指令。举例而言，第二摄像头130与自移动设备的主控单元003相连接，主控单元003能够对第二摄像头130进行曝光控制，第二摄像头130根据控制器的曝光指令获取第二环境图像，控制系统对第二环境图像进行分析和处理，能够识别障碍物的种类。

在本实施例中，第一摄像头120和线激光发射装置110配合工作，第一摄像头120采集的图像用于对障碍物距离信息进行识别，第二摄像头130采集的图像用于对障碍物类型信息进行识别。因此，根据第二摄像头130捕获的第二环境图像能够确定障碍物的种类，根据障碍物的种类确定设备主体200是否需要进行避障操作，并在设备主体200需要进行避障操作时，通过第一摄像头120和线激光发射装置110相互配合确定障碍物的距离，以进行对应的避障操作，在设备主体200不需要进行避障操作时，则直接进行清扫操作，从而减少了自移动设备避障误操作的可能性。

具体地，第二环境图像的数量为多个，如500个、1000个或满足要求的其他数量个，如可以通过调整第二摄像头130的曝光频率确定第二环境图像的数量。控制系统将第二摄像头130拍摄的多个第二环境图像进行图像分割，得到标注有障碍物种类信息的分割图像。然后将分割后的分割图像输入到训练好的障碍物模型中，然后对分割图像进行特征提取，将提取的特征信息与训练好的障碍物模型进行置信度匹配，根据置信度匹配结果，来确定障碍物的种类。

也就是说，本公开实施例提供的线激光模组，通过第二摄像头130获取的第二环境图像能够确定障碍物的种类，进而使得自移动设备能够根据障碍物的种类确定避障操作或按原清扫路线进行清扫操作。并在需要进行避障操作时，控制器控制第一摄像头120和线激光发射装置110配合工作，并根据第一摄像头120获取的第一环境图像确定障碍物与线激光模组或设备主体200之间的距离，以执行对应的避障操作。

例如，根据第二摄像头130捕获的第二环境图像确定障碍物为气球，由于气球的重量较轻，驱动系统驱动设备主体200移动即可带动气球移动，即气球并不会影响清扫路线，因此，控制器控制设备主体200按照原清扫路线执行清扫操作，而不执行避障操作，能够对气球所在位置处进行清扫，提高避障的准确性，并有利于扩大清扫范围。也就是说，此种情况下，控制器不需要控制线激光发射装置110和第一摄像头120工作。

又例如，根据第二摄像头130捕获的第二环境图像确定障碍物为椅子，由于椅子的重量较重，如果按照原清扫路线进行清扫，设备主体200会与椅子发生碰撞存在损坏的可能性，即椅子影响了清扫路线，因此，控制器控制设备主体200进行避障操作以改变清扫路线。即控制器控制线激光发射装置110工作发射线激光，第一摄像头120捕获从椅子反射回来的反射光线的第一环境图像，控制器根据第一环境图像确定线激光模组或设备主体200到椅子之间的距离，进而根据该距离重新规划清扫路线以进行避障操作，提高了避障效果。

进一步地，在本实施例中，对第二摄像头130的数量不做具体限定，如第二摄像头130可以为一个、两个、三个或满足要求的其他数量个。可以理解的是，第二摄像头130可以为单目摄像头或双目摄像头，在一些可能实现的实施例中，第一摄像头120和第二摄像头130单独设置，或第一摄像头120和第二摄像头130也可以组成摄像头模组，对于第一摄像头120和第二摄像头130的具体设置模式，本公开不做具体限定。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一摄像头的光轴与水平方向朝下相交，所述第二摄像头的光轴与水平方向朝上相交。也就是说，第一摄像头从上俯视待清洁表面，这样设置是为了看到更低矮的障碍物。，第二摄像头是从下仰视，以便看到更多的空间特征以及提升用户视频体验。所述第一摄像头的光轴与水平方向的夹角为7度，所述第二摄像头的光轴与水平方向的夹角为5度。也就是说，第二摄像头是从下仰视，以便看到更多的空间特征以及提升用户视频体验。

在本公开的一些实施例中，主体部可包括第一端和第二端以及连接第一端和所述第二端的连接部；每一对激光发射装置分别设于第一端和第二端；第一摄像头和第二摄像头设于所述连接部。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，第一摄像头120为黑白摄像头，即红外摄像头，黑白摄像头的前方设置有第一滤光透镜，第一滤光透镜可为红外透镜，只允许红外光通过，可以理解的是，与第一摄像头120配合工作的线激光发射装置110为红外激光管，发射的是红外激光。第二摄像头130为RGB摄像头，RGB摄像头的前方设置有第二滤光透镜，第二滤光透镜为可见光透镜，如可见透镜为白光透镜，只允许可见光通过。可以理解的是，第一摄像头120和第二摄像头130也可以为满足要求的其他结构，本公开不做具体限定。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，一方面，第一摄像头120和第二摄像头130沿水平方向并列设置，即第一摄像头和第二摄像头130左右分布，如第一摄像头120位于第二摄像头130的左侧，或第一摄像头120位于第二摄像头130的右侧，该种结构，有利于减小线激光模组竖直方向的距离，能够应用于竖直方向尺寸较小的设备主体200上，扩大了产品的使用范围。可以理解的是，此种情况下，线激光发射装置110分布在第一摄像头120和第二摄像头130的两侧，即第一摄像头120和第二摄像头130位于两侧的线激光发射装置110之间。

另一方面，第一摄像头120和第二摄像头130沿竖直方向并列设置，即第一摄像和第二摄像头130上下分布，如第一摄像头120位于第二摄像头130的上方，或第一摄像头120位于第二摄像头130的下方，该种结构，有利于减小线激光模组水平方向的距离，能够应用于水平方向尺寸较小的设备主体200上，扩大了产品的使用范围。可以理解的是，此种情况下，线激光发射装置110分布在第一摄像头120和第二摄像头130的两侧，即第一摄像头120和第二摄像头130位于两侧的线激光发射装置110之间。

进一步地，主体部140包括本体141和位于本体141两侧的端部142，第一摄像头120和第二摄像头130装配在本体141上，线激光发射装置110装配在端部142上，通过线激光发射装置110与端部142活动连接，并相对于端部142可旋转和摆动，能够调节线激光的旋转角和方位角。

在本公开的一些实施例中，如图9所示，第二图像处理模块021可包括特征提取模块0211和识别模块0212，其中：

特征提取模块0211用于对第二环境图像进行特征提取，得到特征信息。

举例而言，可将第二环境图像中满足一定条件的像素的灰阶信息和位置信息作为特征信息。具体而言，可通过特征提取模块0211对第二环境图像进行预处理，例如，对第二环境图像进行二值化等。然后，再获取预处理后的第二环境图像中各个像素的灰阶信息和位置信息。再将对预设的灰阶范围与每个像素的灰阶信息进行比较，得出位于灰阶范围内的灰阶信息和对应的像素的位置信息，作为特征信息。

当然，还可通过其它方式在第二环境图像中提取特征信息，在此不做特殊限定。

识别模块0212用于将特征信息输入预先训练的障碍物识别模型，以识别出障碍物类型信息。

障碍物识别模型可为预先通过障碍物图像的样本训练而得到，其可以是神经网络模型，也可以是分类器或其它模型，只要能根据特征信息判断出第二环境图像中是否存在障碍物即可。障碍物识别模型的训练方法，以及判断是否存在障碍物的具体工作过程，在此不做特殊限定。本公开中的障碍物可以是纸屑、书本、桌腿、门、冰箱、窗帘等在此不再一一列举。

识别模块0212可在判断第二环境图像中存在障碍物时，将特征信息输入至预先训练的障碍物分类模型中，识别障碍物类型信息。

障碍物分类模型可为预先通过障碍物分类的样本训练而得到，其可以是神经网络模型，也可以是分类器或其它模型，只要能根据特征信息判断出障碍物的类型即可。障碍物识别模型的训练方法，以及判断是否判断障碍物的类型具体工作过程，在此不做特殊限定。相应的，第二图像处理模块021还包括训练模块0213，用于用于使用所收集的训练数据来生成障碍物识别模型。

本公开中，可根据障碍物的尺寸将障碍物分为三种类型，举例而言：

第一种是可以驶过，且能够清扫的障碍物，例如纸屑等。

第二种是无法驶过，但需要清扫的障碍物，例如书本等。

第三种是无法驶过，且无需清扫的障碍物，例如门、墙壁、桌腿等。

如图2所示，在本公开提供的一些可能实现的实施例中，自移动设备还可以包括充电桩，充电桩与设备主体200适于连接或分离，如设备主体200需要进行充电时，与充电桩对接充电，当设备主体200进行清扫是，与充电桩分离进行清扫操作。充电桩包括红外发射装置，用于发射红外信号，如近场红外信号。线激光模组还包括与充电桩通信连接的回桩定位装置190，可以理解的是，回桩定位装置190设置于主体部140，回桩定位装置190用于接收充电桩发射的红外信号。

在该实施例中，通过在主体部140设置回桩定位装置190，当线激光模组安装在设备主体200上并在设备主体200回充过程中，控制器控制回桩定位装置190在充电桩附近搜索红外信号，并在回桩定位装置190接收到红外信号时，根据红外信号引导设备主体200移动至与充电桩进行对接。进一步地，回桩定位装置190还包括用于发射红外信号的红外发射装置150，当设备主体200与充电桩成功对接时，控制器控制红外发射装置150向充电桩发射红外信号，以对设备主体200进行充电。

具体地，回桩定位装置190包括红外接收装置160和红外发射装置150，其中，红外接收装置160用于接收红外信号，红外发射装置150用于发射红外信号，本实施例将红外接收装置160和红外发射装置150与第一摄像头120、第二摄像头130、线激光发射装置110均设置在主体部140上，实现了感知系统的模块化设计，便于装配和维修。

进一步地，回桩定位装置190的红外接收装置160包括红外灯，红外接收装置160的数量为至少两个，如红外接收装置的数量可以为两个、三个、四个或满足要求的其他数量个。回桩定位装置190的红外发射装置150包括红外灯，红外发射装置150的数量为一个、两个、三个或满足要求的其他数量个。具体地，回桩定位装置190的红外接收装置160和红外发射装置150均为红外灯，多个红外灯沿主体部140的长度方向间隔地分布在主体部140的顶部，这样的设置，有利于确保红外接收装置160接收进场红外信号的可靠性，以及确保设备主体200与充电桩通讯连接的可靠性。可以理解的是，红外接收装置160和红外发射装置150也可以设置在满足要求的其他位置，本公开不做具体限定。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，自移动设备还包括设备控制模块，用于根据障碍物距离信息和障碍物类型信息控制自移动设备移动。设备控制模块可直接与主控单元003连接，可直接获取主控单元003对第一环境图像和第二环境图像处理后得到的障碍物距离信息和障碍物类型信息。或者，设备控制模块也可通过一存储器与主控单元003连接，主控单元003得到的障碍物距离信息和障碍物类型信息可存储于该存储器，设备控制模块可直接调用存储器中存储的障碍物距离信息和障碍物类型信息。

此外，设备控制模块与主控单元003可以是分别独立的两个电路，也可以集成于同一电路中，例如，设备控制模块与主控单元003可以是两个独立的芯片，也可以集成于同一芯片中。该芯片的类型在此不做特殊限定，只要能实现各自的功能即可。

设备主体200还可设有滚轮、履带等移动机构，设备控制模块可控制移动机构实现自移动设备移动。

在本公开的一些实施方式中，若第一环境图像和第二环境图像中仅一个存在障碍物，则识别结果为不存在障碍物。例如，未接收到障碍物距离信息，或障碍物类型信息中判断不存在障碍物。

若第一环境图像和第二环境图像中均存在出障碍物，则识别结果为存在障碍物，此时，可根据第二环境图像判断障碍物的类型。例如，接收到障碍物距离信息，且障碍物类型信息中判断存在障碍物。

对于第一种障碍物，则设备控制模块可控制自移动设备按照当前移动路径继续移动，并对障碍物进行清扫。

对于第二种和第三种障碍物，则可根据障碍物距离信息得出的障碍物的位置信息，并可通过设备控制模块确定自移动设备的转向距离信息、转向方向信息及转向角度信息，从而重新规划移动路线，即规划避障路线，再控制自移动设备按照避障路线执行自动避障动作，从而避让无法清扫的障碍物。

进一步的，在本公开的一些实施方式中，自移动设备可包括提醒装置，该提醒装置可与设备控制模块连接，设备控制模块可控制提醒装置通过发声和发光中至少一种方式发出警报。对于第二种障碍物，不仅可通过上述重新规划移动路线的方式避障，还可通过提醒装置发出提示音，从而在避障的同时，提醒用户及时清洗自移动设备无法清扫的障碍物。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，如图3所示，自移动设备还包括缓冲部件170，缓冲部件170设置在设备主体200的前侧，线激光模组位于缓冲部件170和设备主体200之间，即主体部第一摄像头120、第二摄像头130、线激光发射装置110、回桩定位装置190位于缓冲部件170主体部和设备主体200之间，使得缓冲部件170对第一摄像头120、第二摄像头130、线激光发射装置110和回桩定位装置190起到了一定的保护作用，保护第一摄像头120、第二摄像头130、线激光发射装置110、回桩定位装置不受外力的破坏，有利于提高第一摄像头120、第二摄像头130、线激光发射装置110、回桩定位装置的使用寿命。通过缓冲部件170与第一摄像头120、第二摄像头130相对的位置处设置有窗口171，以使得外部环境光能够进入第一摄像头120和第二摄像头130，通过缓冲部件170与线激光发射装置110相对的位置处设置窗口，以使线激光发射装置110发射的激光能够从缓冲部件170向外发射，通过缓冲部件170与回桩定位装置190相对的位置处设置有窗口，能够使回桩定位装置190接收红外信号和发射红外信号，进而确保线激光模组工作的可靠性。

可以理解的是，缓冲部件170可以相当于设备主体200的撞板，主体部主体部在安装线激光模组时，先将装配有第一摄像头120、第二摄像头130和线激光发射装置110的主体部140安装在设备主体200上，然后再将缓冲部件170(如撞板)与主体部140或设备主体200连接。

在本公开提供的一些可以实现的实施例中，缓冲部件170包括撞板172和弹性件，撞板172和设备本体141通过弹性件连接，线激光模组位于撞板172的内侧，弹性件的设置，能够在缓冲部件170与障碍物相撞时，减少撞板172作用于设备主体200、线激光模组的力，起到了一定的缓冲作用，进一步降低了障碍物对设置主体和线激光模组的损坏。通过在撞板172的外部设置橡胶垫层，使得在缓冲部件170与障碍物相撞时，橡胶垫层与障碍物直接接触，即橡胶垫层对撞板172起到了良好的保护作用，且橡胶垫层为弹性件，能够进一步起到缓冲的作用。也就是说，本公开通过弹性件和橡胶垫层，使得缓冲部件170具有双层缓冲的作用，大大降低了障碍物对设备主体200和线激光模组损坏的可能性，提高了自移动设备的可靠性。具体地，弹性件为弹性柱和/或弹簧，也可以为满足要求的其他弹性件。

在本公开提供的一些可能实现的实施例中，自移动设备还包括补光灯180和环境光传感器，环境光传感器用于检测环境光线的亮度，补光灯180设置在缓冲部件170上并靠近第二摄像头130所对应的窗口171，使得在环境光线较弱不能满足第二摄像头130清晰、准确捕获环境图像的情况下，即当前的环境光线不满足第二摄像头130的曝光操作的情况下，利用补光灯180进行补光，以满足第二摄像头130的拍摄需求，确保第二摄像头130能够清晰、准确捕获环境图像，提高对障碍物识别的准确性。

本公开已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本公开限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本公开并不局限于上述实施例，根据本公开的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本公开所要求保护的范围以内。本公开的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (9)

1.一种线激光模组，其特征在于，包括：

主体部；

第一图像采集组件，设于所述主体部，且包括第一摄像头、至少一对线激光发射装置、第一图像处理模块和第一滤光透镜，所述一对线激光发射装置设于所述第一摄像头两侧，用于向所述主体部外发射投影呈线性的线激光，所述第一摄像头用于采集包含线激光的第一环境图像，所述第一图像处理模块用于根据所述第一环境图像来获取障碍物距离信息；所述线激光发射装置用于发射红外光，所述第一摄像头为红外摄像头；所述第一滤光透镜用于使得只有红外光进入所述第一摄像头；

第二图像采集组件，包括第二摄像头、第二图像处理模块和第二滤光透镜，所述第二摄像头用于采集第二环境图像，所述第二图像处理模块用于根据所述第二环境图像来获取障碍物类型信息；所述第二摄像头为RGB摄像头，所述第二滤光透镜用于使得只有可见光进入所述第二摄像头。

2.根据权利要求1所述的线激光模组，其特征在于，所述第一图像处理模块基于三角测距法来获取所述障碍物距离信息。

3.根据权利要求1所述的线激光模组，其特征在于，所述第二图像处理模块包括：

特征提取模块，用于对所述第二环境图像进行特征提取，得到特征信息；

识别模块，用于将所述特征信息输入预先训练的障碍物识别模型，以识别出障碍物类型信息。

4.根据权利要求3所述的线激光模组，其特征在于，所述第二图像处理模块还包括：

训练模块，用于使用所收集的训练数据来生成所述障碍物识别模型。

5.根据权利要求1所述的线激光模组，其特征在于，所述第一滤光透镜设于所述第一摄像头背离所述主体部的一侧；所述第二滤光透镜设于所述第二摄像头背离所述主体部的一侧。

6.根据权利要求1所述的线激光模组，其特征在于，所述主体部包括第一端和第二端以及连接所述第一端和所述第二端的连接部；

所述一对线激光发射装置分别设于所述第一端和所述第二端；所述第一摄像头和所述第二摄像头设于所述连接部。

7.根据权利要求1所述的线激光模组，其特征在于，所述线激光模组还包括：

回桩定位装置，设于所述主体部，用于与充电桩通信连接。

8.一种自移动设备，其特征在于，包括：

设备主体；

如权利要求1-7任一项所述的线激光模组，设于所述设备主体上；

设备控制模块，用于根据所述障碍物距离信息和所述障碍物类型信息控制所述自移动设备移动。

9.根据权利要求8所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备还包括：

缓冲部件，设于所述第一图像采集组件和所述第二图像采集组件背离所述主体部的一侧，且具有分别与所述第一图像采集组件和所述第二图像采集组件相对的开口；

所述缓冲部件设有位于所述开口外围的补光灯。

Images