CN210072411U - 一种机器人避障系统及机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种机器人避障系统及机器人。所述机器人包括机器人本体，所述系统包括：3D激光雷达，水平设置于所述机器人本体中部，用于感知所述机器人本体中部对应高度上周围环境的障碍物信息；至少两个超声波，水平设置于所述机器人本体下部，用于感知所述机器人本体下部对应高度上周围环境的障碍物信息；双目立体相机，倾斜设置于所述机器人本体下部，用于感知所述机器人本体下部对应高度倾斜方向上周围环境的障碍物信息。本实用新型实施例能够全方位的感知机器人运行过程中周围环境的障碍物信息，从而保障机器人正常使用过程中的安全。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人避障系统及机器人。
背景技术
随着机器人技术的快速发展,机器人在和工业生产及生活服务中得到了广泛应用，其中，避障功能是机器人智能化的一个重要指标，对于机器人在复杂环境或者未知环境下中的导航非常重要。
传统的机器人通常采用单一的传感器来检测机器人运行过程中的障碍物信息，但是由于单一的传感器检测范围有限，通常会存在检测盲区，不能保证机器人的全方位避障，从而无法保障机器人在运行过程中的安全性。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种机器人避障系统及机器人，以全方位的感知机器人运行过程中周围环境的障碍物信息，以保障机器人运行过程中的安全性。
为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种机器人避障系统，所述机器人包括机器人本体，所述系统包括：
3D激光雷达，水平设置于所述机器人本体中部，用于感知所述机器人本体中部对应高度上周围环境的障碍物信息；
至少两个超声波，水平设置于所述机器人本体下部，用于感知所述机器人本体下部对应高度上周围环境的障碍物信息；
双目立体相机，倾斜设置于所述机器人本体下部，用于感知所述机器人本体下部对应高度倾斜方向上周围环境的障碍物信息。
可选的，所述至少两个超声波水平设置于所述机器人本体下部的四周区域。
可选的，所述超声波的数量为8个，分别设置于所述机器人本体前后左右四个方向上。
可选的，所述系统还包括：
红外高清PTZ相机，设置于所述机器人本体的顶部，通过旋转和升降来获取机器人周围环境不同高度、不同角度的视频信息；
至少两个环视相机，水平设置于所述机器人本体上部，用于获取机器人周围环境全方位的视频信息。
可选的，所述环视相机的数量为6个，均匀设置于所述机器人本体上部的同一水平面上。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种机器人，包括机器人本体，还包括设置于所述机器人本体的如本实用新型任一实施例所述的一种机器人避障系统。
本实用新型实施例通过在机器人本体中部水平设置的3D激光雷达、在机器人本体下部水平设置的至少两个超声波以及在机器人本体下部倾斜设置的双目立体相机，能够全方位的感知机器人周围不同区域不同距离范围的障碍物信息，使得机器人根据检测到的障碍物信息及时的规划自己的行驶路线，以保障机器人的安全运行。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的一种机器人避障系统整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例一提供的雷达水平检测区域的示意图；
图3是本实用新型实施例二提供的一种机器人的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
图1为本实用新型实施例一提供的一种机器人避障系统整体结构示意图。参照图1，该机器人避障系统包括3D激光雷达10，至少两个超声波20、双目立体相机30、红外高清PTZ相机40以及至少两个环视相机50。
其中，3D激光雷达10水平设置于机器人本体中部，用于感知所述机器人本体中部对应高度上周围环境的障碍物信息。具体的，可以依据普通汽车前脸的高度设置3D激光雷达10的安装高度，可选的，3D激光雷达10的安装高度设置为800mm。3D激光雷达10能够感知机器人前方以及左右两个方位的障碍物信息。进一步参照图2，角度A为3D激光雷达10在水平方向上的扫描角度，可选的，3D激光雷达10的水平扫描角度设置为240度，水平的角分辨率为0.36度；垂直扫描角度设置为30度，垂直的角分辨率为2度。3D激光雷达10的测量精度为±2厘米，能够感知以机器人为中心、左右各135度、距离机器人本体2.8米范围内的障碍物信息，机器人在行驶的过程中根据检测到的障碍物信息及时的规划自己的行驶路线，实现对障碍物的有效规避，从而保持与周边环境的安全距离。
至少两个超声波20，水平设置于所述机器人本体下部，用于感知所述机器人本体下部对应高度上周围环境的障碍物信息。具体的，上述至少两个超声波20水平设置于机器人本体下部的四周区域，可选的，超声波20的数量为8个，分别设置于机器人本体下部的四周区域，其中，每个方向上分别设置两个超声波20。进一步的，可以依据普通灌木丛等障碍物的高度来进行超声波20的高度设置，可选的，超声波20安装在机器人本体距离地面0.5米的高度上，测量的精度为5毫米，在机器人运行的过程中以15赫兹的高采样频率以及60度的超声波束角对以机器人为中心的周围环境进行环绕式立体感知，可以检测距离机器人0.25米至0.5米范围内的障碍物并进行有效的规避。
双目立体相机30，倾斜设置于所述机器人本体下部，设置高度和所述超声波20相同，用于感知所述机器人本体下部对应高度倾斜方向上周围环境的障碍物信息。具体的，双目立体相机30倾斜设置的角度依据实际的需求而定，可选的，双目立体相机30向下倾斜35度安装于机器人本体的下部的中间部位。进一步的，双目立体相机30的水平视场角为85度，垂直视场角为58度，角分辨率为±3度，双目立体相机30用于检测机器人正前方10厘米以上50厘米以下的障碍物信息，使得机器人在运行过程中对正前方10厘米以上50厘米以下的障碍物信息进行有效的规避。通过在机器人本体下部倾斜设置的双目立体相机30和水平设置的至少两个超声波20，能够全方位的获取机器人本体下部对应高度上周围环境的障碍物信息，以保障机器人在行进过程中的安全。
进一步的，红外高清PZT相机40设置于所述机器人本体的顶部，具体的，红外高清PZT相机40装载在可升降平台上，可选的，升降杆范围为1.8米至2.2米，在机器人运行过程中可以根据实际的需求设置升降杆的高度。红外高清PZT相机40可以左右旋转360度，向下旋转30度，向上旋转90度，通过旋转和升降来获取机器人周围环境不同高度不同角度的视频信息。
红外高清PTZ相机40实现了全方位(左右/上下)移动及镜头变倍、变焦控制，能够快速锁定移动目标并持续跟踪。通过红外线滤光片实现日夜转换，即在白天时打开滤光片，以阻挡红外线进入感光元件，让感光元件只能感应到可见光；夜视或光照条件不好的状态下，滤光片停止工作，不再阻挡红外线进入感光元件，红外线经物体反射后进入镜头进行成像。并且能够在夜间环境使用，实现24小时无缝监控，并且可更换为红外热成像相机。红外高清PTZ相机40最大分辨率1920×1080，可提供的图像最大分辨率是1080p，像素为200万。红外高清PTZ相机40能够实现20倍光学变焦，其中，20倍光学变焦是指从广角的焦距到望远的焦距有20倍，光学变焦倍数越大，能拍摄的景物就越远。通过变化焦距可以观察不同距离的景物，增强对远处景物的细节观察能力，有效扩大了机器人的监控范围。红外高清PTZ相机40的红外相机夜间成像有效距离为约60m，即60m以内距离能够清晰成像，使得机器人具备24小时监控能力，由于现今社会犯罪比率不断增加，红外线在夜间监控所扮演的角色更加突出。
进一步的，至少两个环视相机50水平设置于所述机器人本体上部，用于获取机器人周围环境全方位的视频信息。可选的，环视相机50的数量为6个，分别均匀设置于机器人本体上部的同一水平面上。具体的，环视相机50的安装高度可以设置为1.3米，水平视场角为80度，垂直视场角为65度，通过在360度范围内均匀分布6个环视相机50，组成360度的环视图像，进而实现360度无死角的实时监控。为了使安防机器人给用户提供更广阔的的监控范围，环视相机50选用高清无畸变的网络摄像头，该摄像头的最大分辨率为1920*1080，具有200万像素。
红外高清PZT相机40和环视相机50可以进行联动，为监控提供更高质量的视频图像。具体的，联动方式可以分为手动跟踪和点击联动，手动跟踪是通过键盘方向键控制红外高清PZT相机40运动。点击联动有两种情况，其中，第一情况为鼠标双击某一个环视相机50画面时，红外高清PZT相机40旋转至对应枪机方向；第二种情况为鼠标双击环视相机50放大画面的某一位置，红外高清PZT相机40中心点旋转至双击位置。通过这两种联动方式，实现了环视相机50看全景，红外高清PZT相机40看细节的监控效果以及对感兴趣目标的快速定位。
本实用新型实施例通过在机器人本体从上到下设置了四层感知措施，通过3D激光雷达10可以识别周围环境中的汽车，超声波20可以感知周围环境中的灌木丛等障碍物，双目立体相机30可以识别机器人行驶前方的小动物、地面杂物以及地面坑洼等障碍，红外高清PZT相机40和环视相机50可以对周围环境进行360度的监控，上述四层感知措施能够全方位的获取机器人运行过程中的障碍物信息，机器人在运行过程中，当判断有碰撞障碍物的危险时，机器人自主规划路径，执行有效避障行为，当前方道路不可通行时，机器人停止运动，保障了机器人行驶过程中的安全。
实施例二
参见图3，本实施例提供了一种机器人2，该机器人2包括机器人本体21，所述机器人还包括设置于机器人本体的如上述任一实施例所述的机器人避障系统22。该机器人2通过在机器人本体由上至下设置四层感知措施，能够全方位的获取机器人行进过程中的障碍物信息，避免了行驶过程中的感知盲区，保障了机器人行驶过程中的安全有效。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (6)
1.一种机器人避障系统，所述机器人包括机器人本体，其特征在于，所述系统包括：
3D激光雷达，水平设置于所述机器人本体中部，用于感知所述机器人本体中部对应高度上周围环境的障碍物信息；
至少两个超声波，水平设置于所述机器人本体下部，用于感知所述机器人本体下部对应高度上周围环境的障碍物信息；
双目立体相机，倾斜设置于所述机器人本体下部，用于感知所述机器人本体下部对应高度倾斜方向上周围环境的障碍物信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少两个超声波水平设置于所述机器人本体下部的四周区域。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述超声波的数量为8个，分别设置于所述机器人本体前后左右四个方向上。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
红外高清PTZ相机，设置于所述机器人本体的顶部，通过旋转和升降来获取机器人周围环境不同高度、不同角度的视频信息；
至少两个环视相机，水平设置于所述机器人本体上部，用于获取机器人周围环境全方位的视频信息。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述环视相机的数量为6个，均匀设置于所述机器人本体上部的同一水平面上。
6.一种机器人，包括机器人本体，其特征在于，所述机器人还包括设置于所述机器人本体上的如权利要求1-5中任一所述的一种机器人避障系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921214949.6U CN210072411U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种机器人避障系统及机器人 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921214949.6U CN210072411U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种机器人避障系统及机器人 |
Publications (1)
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| CN210072411U true CN210072411U (zh) | 2020-02-14 |
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| CN201921214949.6U Active CN210072411U (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种机器人避障系统及机器人 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN210072411U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113467346A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-10-01 | 中国矿业大学 | 一种井下轨道车辆自动驾驶机器人及其控制方法 |
-
2019
- 2019-07-30 CN CN201921214949.6U patent/CN210072411U/zh active Active
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