CN207148647U - 一种扫地机器人的定位和导航测绘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种扫地机器人的定位和导航测绘装置，该装置包括激光雷达和控制系统；激光雷达安装于扫地机器人顶端，用以扫描周围环境障碍物的距离信息，并且根据距离信息绘制环境数据地图，并将环境数据地图和距离信息传输至控制系统；控制系统接收信息并存储环境数据地图，及导出环境数据地图；根据环境数据地图规划行走路径，控制扫地机器人按照行走路径工作；扫地机器人工作时，激光雷达实时扫描障碍物的距离信息，并将实时的距离信息传输至控制系统，控制系统根据实时的距离信息与环境数据地图对扫地机器人进行定位。本实用新型有效的提高了扫地机器人的工作效率和准确性，且激光雷达探测距离长、精度高、速度快，使用范围广泛。

Description

一种扫地机器人的定位和导航测绘装置

技术领域

本实用新型涉及机器人的感知及行为控制技术领域，具体涉及一种扫地机器人的定位和导航测绘装置。

背景技术

无论在日常家居领域，还是工业生产领域，设施和设备自动化程度的逐渐提高都是一个明显的趋势。在自动化和智能化升级的过程中，机器对于周围环境的感知和反馈则是首先需要解决的问题。

对于广泛应用于室内和室外的扫地机器人来说，如何高效、准确的实现对周围环境的识别，并采取最优化的行动路线，快速、无重复的实现清扫过程始终是一个重要的问题。

通常情况下，扫地机器人由移动系统、控制系统、清扫系统以及传感系统等部分组成。就传感系统来说，目前的扫地机器人多采用超声波传感器或红外线传感器，这些传感器以避免碰撞为主要目的，缺点在于会有较多的重复工作区域，极大的降低了工作效率。

特别是在导航的方法上，现有扫地机器人采用的基于超声波传感器和红外线传感器的导航方式，必须在碰撞发生或即将发生时才能感知障碍物的存在，这种方法一是易于发生由于碰撞带来的损失；二是没有全局导航地图作为保障，造成了同一区域的多次清扫，而另外有些区域没有清扫。此外，一些应用在室外定点清扫的室外扫地机器人，存在扫地机器人无法直接到达系统所指定的地点，影响使用效率。

实用新型内容

针对现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种扫地机器人的定位和导航测绘装置。该装置具有准确、快速、高效的传感系统和导航测绘装 置，从而扫地机器人能够具有精确位置感知及导航地图测绘功能。

本实用新型通过以激光雷达为基础的扫地机器人传感系统能够实现长距离、高精度的位置感知，导航地图处理系统以其测试数据为基础绘制环境数据地图作为导航地图，用以解决现有室内、室外扫地机器人无法实现精确导航的缺点。具体方案如下：

一种扫地机器人的定位和导航测绘装置，其特征在于，所述装置包括激光雷达和控制系统；

所述激光雷达安装于扫地机器人顶端，用以扫描周围环境障碍物的距离信息，并且根据所述距离信息绘制环境数据地图，并将所述环境数据地图和所述距离信息传输至所述控制系统；

所述控制系统用于接收信息并存储所述环境数据地图，以及导出所述环境数据地图；并根据所述环境数据地图规划行走路径，进而控制所述扫地机器人按照所述行走路径工作；

所述激光雷达用于在所述扫地机器人工作时实时扫描所述障碍物的距离信息，并将实时的所述距离信息传输至所述控制系统，所述控制系统用于根据实时的所述距离信息与所述环境数据地图对所述扫地机器人进行定位。

进一步地，所述装置包括移动系统，所述移动系统与所述激光雷达配合使用，所述移动系统由所述控制系统按照所述行走路径控制移动方向，为所述扫地机器人提供行动的相关动力。

进一步地，所述激光雷达配有相应的接收器组件，采用飞行时间法计算得出目标障碍物的距离信息，扫描获取所述扫地机器人所处二维平面内预定范围内的障碍物信息。

进一步地，所述激光雷达的激光波长为903纳米。

进一步地，所述装置包括显示部分，所述显示部分安装于所述扫地机器人正面的面板上，用以显示所述移动系统、所述控制系统以及所述扫地机器人自身的清扫系统的状态信息。

进一步地，所述装置包括整机开关控制部分，所述整机开关控制部分安装在所述扫地机器人的正面上，用以选择所述扫地机器人的工作模式。

本实用新型的有益效果：

相较于现有技术，本实用新型结构简单，设计合理，安装方便；可根据扫地机器人工作的环境实现行走路径的规划，避免了多次重复清扫以及漏扫，提高了清扫效率和准确性；可以实现在0～200米范围内的环境感知和路径规划，可广泛应用于室内及室外的扫地机器人及自动化控制领域；而且本实用新型反应速度更快、且成本更为低廉；同时，本实用新型基于激光雷达的识别方案不受外界光线或天气情况的影响，且激光雷达探测距离长、精度高、速度快，使用范围更为广泛。

附图说明

图1是本实用新型扫地机器人的定位和导航测绘装置的结构示意图；

图2是本实用新型扫地机器人的定位和导航测绘装置的方框图。

图中，1-激光雷达，2-显示部分，3-整机开关控制部分。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实施例提供了一种扫地机器人的定位和导航测绘装置，如图1所示，该装置包括激光雷达1、显示部分2、整机开关控制部分3、移动系统和控制系统。

激光雷达1置于扫地机器人顶端，用以扫描周围环境障碍物的距离信 息，利用激光雷达1设有的导航地图处理系统根据距离信息绘制环境数据地图，并将环境数据地图传输至控制系统作为导航地图；当扫地机器人根据环境数据地图导航时，将距离信息传输至控制系统。

在本方案中激光雷达1配有相应的接收器组件，采用飞行时间法计算得出目标障碍物的距离信息，由此用于扫描获取扫地机器人所处二维平面内0～200米范围内障碍物信息。激光雷达1的激光波长可选用903纳米。

显示部分2安装于扫地机器人正面的面板上，用以显示移动系统、控制系统以及扫地机器人自身的清扫系统的状态信息。

整机开关控制部分3安装在该扫地机器人的正面上，用以选择该扫地机器人工作模式，例如可设有开始、停止、暂停、自行移动、清扫等工作模式。

移动系统，与激光雷达1配合使用，移动系统由控制系统控制移动方向，为扫地机器人提供行动的相关动力。

控制系统，接收信息并存储环境数据地图，根据环境数据地图规划行走路径；进而控制移动系统和扫地机器人自身的清扫系统按规划的行走路径工作。控制系统也可导出该环境数据地图，供测绘及其他功能使用。

根据行走路径规划，移动系统带动扫地机器人按照路径规划进行工作，在工作时，激光雷达1实时扫描目标障碍物的距离信息，并将实时的距离信息传输至控制系统，控制系统根据实时的距离信息与原有的环境数据地图来确定扫地机器人实时的位置，对扫地机器人进行定位，并可根据实时的距离信息实时更新环境数据地图。

本实用新型的工作过程如图2所示：

在扫地机器人首次到达工作地点时，打开整机开关控制部分3设置为自行移动，并利用激光雷达1扫描周围环境障碍物距离信息，绘制环境数据地图，精度为1厘米，环境数据地图范围为0～200米，环境数据地图数据存储于扫地机器人的控制系统中。

根据该环境数据地图，控制系统给出适合该环境的路径规划设计，例如系统内规划有“Z”字型和“弓”字型两种设计方案。选择最优化的路径规划导航，移动系统带动扫地机器人按照路径规划进行工作。工作时，扫地机器人的位置可在任意时刻根据激光雷达1的测绘数据和原有环境数据地图来确定。

本实用新型的装置可实现室外和室内长距离的环境测绘及定位，所测得的环境数据地图数据可以用于除扫地机器人外的自动化控制领域。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (6)

1.一种扫地机器人的定位和导航测绘装置，其特征在于，所述装置包括激光雷达(1)和控制系统；

所述激光雷达(1)安装于扫地机器人顶端，用以扫描周围环境障碍物的距离信息以绘制环境数据地图，将所述环境数据地图和所述距离信息传输至所述控制系统；

所述控制系统接收信息、存储及导出所述环境数据地图，控制所述扫地机器人行走；

所述激光雷达(1)用于在所述扫地机器人工作时实时扫描所述障碍物的距离信息，并将实时的所述距离信息传输至所述控制系统，所述控制系统用于根据实时的所述距离信息与所述环境数据地图对所述扫地机器人进行定位。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人的定位和导航测绘装置，其特征在于，所述装置包括移动系统，所述移动系统与所述激光雷达(1)配合使用，所述移动系统由所述控制系统按照所述行走路径控制移动方向，为所述扫地机器人提供行动的相关动力。

3.根据权利要求1或2所述的扫地机器人的定位和导航测绘装置，其特征在于，所述激光雷达(1)配有相应的接收器组件，采用飞行时间法计算得出目标障碍物的距离信息，扫描获取所述扫地机器人所处二维平面内预定范围内的障碍物信息。

4.根据权利要求3所述的扫地机器人的定位和导航测绘装置，其特征在于，所述激光雷达(1)的激光波长为903纳米。

5.根据权利要求2所述的扫地机器人的定位和导航测绘装置，其特征在于，所述装置包括显示部分(2)，所述显示部分(2)安装于所述扫地机器人正面的面板上，用以显示所述移动系统、所述控制系统以及所述扫地机器人自身的清扫系统的状态信息。

6.根据权利要求1或5所述的扫地机器人的定位和导航测绘装置，其特征在于，所述装置包括整机开关控制部分(3)，所述整机开关控制部分(3)安装在所述扫地机器人的正面上，用以选择所述扫地机器人的工作模式。