CN207465260U - 一种具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能机器人产品领域，具体涉及一种具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其包括：球形外壳、稳定支架和底盘；所述球形外壳设置于稳定支架的上方，且该球形外壳内安装有全景相机和深度相机；所述稳定支架安装于底盘的上方，且该底盘上设有车轮；该车轮通过传动件分别与安装于该底盘内的电机和转向器相连接；该电机和转向器均与主控制器相接，该主控制器中设有路线规划模块；该主控制器还分别与该全景相机、深度相机和存储器相连接，用于将全景图像信息和与其对应的深度信息储存于存储器中。本实用新型能根据数据采集场景生成行进路线，并按该路线进行自动行进与数据采集，故其极大地降低了数据采集过程中的人手成本。

Description

一种具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人

技术领域

本实用新型涉及智能机器人产品领域，具体涉及一种具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人。

背景技术

随着计算机技术的发展，虚拟场景的实现得到越来越多的应用。例如，通过对超市进行全景数据采集，获取全景图片后对超市进行建模，实现对该超市的场景建模，从而用户无需亲自前往该超市，就能如身临其境一般，及时并且毫无限制地观察该超市空间内的事物。

目前的场景建模方案中，需要采用深度相机进行景深定位，结合全景数据采集的场景图片进行建模，进而对在数据采集点采集的图片进行显示，实现场景的展示。但在现有的技术中，数据采集设备不能根据现场场景，生成采集路线，也不能按该路线进行自动行进，故在数据采集过程中，数据采集设备只能通过专业人士采用人手推行的方式进行行进，导致数据采集的成本较高，不利于进行市场推广。

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种用于自动采集全景视觉图像和三维信息的机器人。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型是一种具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，包括：

球形外壳、稳定支架和底盘；

所述球形外壳设置于稳定支架的上方，且该球形外壳内安装有全景相机和深度相机，所述全景相机用于连续采集全景图像信息，所述深度相机用于采集与该全景图像信息相对应的深度信息；

所述稳定支架安装于底盘的上方，且所述底盘上设有车轮；所述车轮通过传动件分别与安装于该底盘内的电机和转向器相连接；所述电机和转向器均与主控制器相接，所述主控制器中设有路线规划模块，所述路线规划模块用于生成路线信息，所述主控制器根据路线信息驱动电机的工作及转向器的转向，所述主控制器还分别与该全景相机、深度相机和存储器相连接，用于驱动全景相机和深度相机工作，并将全景图像信息和与其对应的深度信息储存于存储器中。

在本实用新型中，所述主控制器上连接有导航模块；

所述导航模块用于获取当前的位置信息，并将该位置信息发送至主控制器中；主控制器对导航模块所收集到的位置信息进行处理得到路线信息。

在本实用新型中，所述主控制器上连接有障碍探测仪；

所述障碍探测仪用于获取障碍物信息，并将该障碍物信息发送至主控制器中；所述主控制器根据障碍物信息驱动转向器的转向。

在本实用新型中，所述导航模块为：惯性传感器。

在本实用新型中，所述障碍探测仪包括：激光雷达和/或超声波探测器。

在本实用新型中，所述球形外壳与稳定支架之间设有电动云台，所述电动云台用于控制球形外壳在该稳定支架上的升降和旋转。

在本实用新型中，所述主控制器上还设有路线导入单元，所述路线导入单元用于向主控制器导入位置信息。

在本实用新型中，所述主控制器上还接有无线信号收发器，所述无线信号收发器通过无线信号与遥控器相连接，所述遥控器用于控制信号的输入。

在本实用新型中，所述底盘内还安装有电池组件。

在本实用新型中，所述球形外壳的侧面上设有两个以上的透光窗，所述全景相机和深度相机的图像采集端与透光窗相对准。

本实用新型的机器人通过设置有主控制器及路线规划模块，使其能根据数据采集场景生成行进路线，并按该路线进行自动行进与数据采集，故其极大地降低了数据采集过程中所需要的人手成本，有利于虚拟场景的技术在市面上的快速推广。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本实用新型整体的硬件结构示意图；

图2为本实用新型整体的逻辑结构示意图；

图3为本实用新型中的障碍探测仪的逻辑结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面以一个实施例对本实用新型的一种具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人进行具体描述，请参阅图1至图2，其包括：

球形外壳100、稳定支架200和底盘300；

所述球形外壳100设置于稳定支架200的上方，且该球形外壳100内安装有全景相机101和深度相机102，所述全景相机101用于连续采集全景图像信息，所述深度相机102用于采集与该全景图像信息相对应的深度信息；其中，全景相机101是指相机光轴在垂直航线方向上从一侧到另一侧扫描时作广角摄影的相机，其可达到360度无死角数据采集；深度相机102，是指可以测量物体到相机距离的相机，现今市面上常见的深度相机102包括：微软公司的Kinect相机、Kinect 2相机,和Intel公司的RealSense相机。

所述稳定支架200安装于底盘300的上方，且所述底盘300上设有车轮301；所述车轮301通过传动件分别与安装于该底盘300内的电机302和转向器303相连接；所述电机302和转向器303均与主控制器304相接，该主控制器304采用现有的控制器来实现，其包括：ARM架构的rk3399，还有x86架构的英特尔公司的nuc等；所述主控制器304中设有路线规划模块，所述路线规划模块用于生成路线信息，所述主控制器304根据路线信息驱动电机302的工作及转向器的转向，所述主控制器304还分别与该全景相机101、深度相机102和存储器307相连接，用于驱动全景相机101和深度相机102工作，并将全景图像信息和与其对应的深度信息储存于存储器307中。该存储器307可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)，EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦除可编程只读存储器)，EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory，可擦除可编程只读存储器)，PROM(Programmable Read-Only Memory，可编程只读存储器)，ROM(Read-Only Memory，只读存储器)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

当主控制器304按路线信息驱动机器人行进时，同时驱动全景相机101和深度相机102进行数据采集，以获取机器人行进时的连续的全景图像信息和深度信息。

在本实用新型中，所述主控制器上连接有导航模块305；

所述导航模块305用于获取当前的位置信息，并将该位置信息发送至主控制器304中；主控制器304对导航模块305在某一阶段所有收集到的位置信息进行分析处理得到二维地图信息，再在二维地图信息中生成路线信息。

在本实用新型中，所述主控制器上连接有障碍探测仪306；

所述障碍探测仪306用于获取障碍物信息，并将该障碍物信息发送至主控制器304中；所述主控制器304根据障碍物信息驱动转向器的转向；在获取二维地图信息前，机器人可在待数据采集场景内进行自由行走，导航模块305同时于获取每个时刻的位置信息，其用于获取该场景的二维地图信息，在机器人进行自由行走时，障碍探测仪306时刻对其前进方向的障碍物进行探测，当探测到前进方向具有障碍物时，将障碍物信息发送至主控制器304中，主控制器304将驱动转向器303进行转向，以实现对障碍物进行回避。

在本实用新型中，所述导航模块305为：惯性传感器。该惯性传感器主要是检测和测量机器人的加速度，经过积分和运算得到其速度和位置信息，从而实现导航定位的目的。

请参阅图3，在本实用新型中，所述障碍探测仪306包括：激光雷达3061和/或超声波探测器3062。激光雷达3061是通过向目标发射激光束然后将接收到的从目标反射回来的信号与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息；超声波探测器3062是利用超声波发射，通过被测物体的反射、回波接收后的时差来测量被测距离的；在本实用新型中，激光雷达3061作为主要的障碍探测器件，但由于激光雷达3061对于一些透明的材质，如：玻璃等材料无法进行识别，故本本实用新型中，将激光雷达3061和超声波探测器3062相结合，有效地弥补了激光雷达3061的不足。

在本实用新型中，所述球形外壳100与稳定支架200之间设有电动云台201，所述电动云台201用于控制球形外壳100在该稳定支架200上的升降和旋转，用以将全景相机101和深度相机102调整到合适的高度和朝向，同时也提供稳定功能，让全景相机101采集到的画面更稳定。

在本实用新型中，所述主控制器304上还设有路线导入单元，所述路线导入单元用于向主控制器304导入位置信息，用户可以预先制作好带有路线信息的位置信息，并通过该路线导入单元导入至主控制器304中，驱动机器人按预先制作的路线信息进行行走。

在本实用新型中，所述主控制器304上还接有无线信号收发器308，所述无线信号收发器308通过无线信号与遥控器400相连接，所述遥控器400用于控制信号的输入；当遇上一些特殊的情况时，用户也可以通过遥控器400，控制机器人按照用户所输入路线进行行走与数据采集。

在本实用新型中，所述底盘300内还安装有电池组件，所述电池组件用于为本实用新型中的各个部件进行供电。

在本实用新型中，所述球形外壳100的侧面上设有两个以上的透光窗103，所述全景相机101和深度相机102的图像采集端与透光窗103相对准。

下面以一个实施例对本实用新型的具体工作流程进行描述，其具体为：

第一步，由人工控制或者由机器人自主的在室内空间进行移动和探测扫描，当障碍探测仪306探测到障碍物时，主控制器304将驱动转向器303进行转向；同时，导航模块305记录好位置信息，以建立室内空间的精确二维地图。

第二步，主控制器304将根据二维地图生成在此场景内采集全景图像和三维信息所需要行走的路线信息，使用者也可以根据实际情况适当做出调整。

第三步，主控制器304根据需要行走的路线驱动电机302和转向器303，使机器人自动匀速行走，导航模块305记录下每一时刻机器人在地图中的坐标位置；同时主控制器304控制全景相机101和深度相机102采集全景图像和三维信息。

在采集完毕后，可通过关联场景内每个位置的图像信息和周边的三维信息，以此建立场景的三维模型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，包括：

球形外壳、稳定支架和底盘；

所述球形外壳设置于稳定支架的上方，且该球形外壳内安装有全景相机和深度相机，所述全景相机用于连续采集全景图像信息，所述深度相机用于采集与该全景图像信息相对应的深度信息；

所述稳定支架安装于底盘的上方，且所述底盘上设有车轮；所述车轮通过传动件分别与安装于该底盘内的电机和转向器相连接；所述电机和转向器均与主控制器相接，所述主控制器中设有路线规划模块，所述路线规划模块用于生成路线信息，所述主控制器根据路线信息驱动电机的工作及转向器的转向，所述主控制器还分别与该全景相机、深度相机和存储器相连接，用于驱动全景相机和深度相机工作，并将全景图像信息和与其对应的深度信息储存于存储器中。

2.根据权利要求1所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述主控制器上连接有导航模块；

所述导航模块用于获取当前的位置信息，并将该位置信息发送至主控制器中；主控制器对导航模块所收集到的位置信息进行处理得到路线信息。

3.根据权利要求2所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述主控制器上连接有障碍探测仪；

所述障碍探测仪用于获取障碍物信息，并将该障碍物信息发送至主控制器中；所述主控制器根据障碍物信息驱动转向器的转向。

4.根据权利要求3所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述导航模块为：惯性传感器。

5.根据权利要求4所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述障碍探测仪包括：激光雷达和/或超声波探测器。

6.根据权利要求5所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述球形外壳与稳定支架之间设有电动云台，所述电动云台用于控制球形外壳在该稳定支架上的升降和旋转。

7.根据权利要求6所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述主控制器上还设有路线导入单元，所述路线导入单元用于向主控制器导入位置信息。

8.根据权利要求7所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述主控制器上还接有无线信号收发器，所述无线信号收发器通过无线信号与遥控器相连接，所述遥控器用于控制信号的输入。

9.根据权利要求8所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述底盘内还安装有电池组件。

10.根据权利要求9所述的具有全景视觉图像和三维信息采集功能的机器人，其特征在于，所述球形外壳的侧面上设有两个以上的透光窗，所述全景相机和深度相机的图像采集端与透光窗相对准。