CN211087008U - 清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种清洁机器人，包括机器人本体以及激光雷达，所述激光雷达安装于所述机器人本体的内部以用于建图定位和/或障碍物探测，所述激光雷达的水平探测角度大于180°。本实用新型提供的清洁机器人，通过将激光雷达安装于机器人本体的内部，一方面可以有效降低清洁机器人的整体高度，实现轻薄化，使得清洁机器人的适用范围更广，另一方面可实现精确建图定位和/或障碍物探测，且激光雷达的水平探测角度大于180°，从而使得激光雷达具有较大的视场角范围，减少激光雷达的视觉盲区，提高激光雷达的灵敏性。

Description

清洁机器人

技术领域

本实用新型属于机器人领域，更具体地说，是涉及一种清洁机器人。

背景技术

现有的清洁机器人(包括扫地机器人、拖地机器人、擦窗机器人)实现建图定位普遍采用两种方案：一是基于摄像头实现对环境进行感知，其主要通过将摄像头嵌入到清洁机器人主体里面，从而可以对机身高度进行很好地控制，然而其获取准确信息非常难，受环境光限制比较大。另一种是基于激光雷达的清洁机器人，其主要通过在清洁机器人顶端安装激光雷达，由于激光雷达探测距离较远，因此能够准确获取物体信息，稳定性高，鲁棒性好，然而由于激光雷达安装在清洁机器人的顶端，因此会造成清洁机器人整体高度增加，清洁机器人无法对低矮区域进行清洁，影响清洁机器人的清洁覆盖率。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种清洁机器人，以解决相关技术中的清洁机器人由于高度较大导致适用范围窄的问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案是：提供一种清洁机器人，包括机器人本体以及激光雷达，所述激光雷达安装于所述机器人本体的内部以用于建图定位和/或障碍物探测，所述激光雷达的水平探测角度大于180°。

在一个实施例中，所述机器人本体的前侧安装有用于供所述激光雷达发出的光线穿过的透光罩。

在一个实施例中，所述激光雷达安装于所述机器人本体的正前侧或偏离所述机器人本体的正前侧设置。

在一个实施例中，所述激光雷达的中心位置到所述机器人本体前轮廓边缘之间的距离≤所述机器人本体前轮廓边缘到所述机器人本体后轮廓边缘之间的距离的1/4。

在一个实施例中，所述机器人本体包括避障传感器、碰撞传感器以及沿边传感器中的一个或者多个。

在一个实施例中，所述激光雷达为旋转式激光雷达或者非旋转式激光雷达中的任意一种。

在一个实施例中，所述机器人本体的内部安装有反射板，用于将所述激光雷达射向所述反射板的光线倾斜向上、和/或倾斜向下、和/或向左、和/或向右地反射至所述机器人本体前方。

在一个实施例中，所述反射板为倾斜向上设置和/或者倾斜向下设置和/或向左和/或向右设置。

在一个实施例中，所述反射板的反射面为平面或者弧形面。

在一个实施例中，所述反射板包括第一反射片以及与所述第一反射片连接的第二反射片，所述第一反射片与所述第二反射片之间形成的夹角大于180°。

在一个实施例中，所述激光雷达倾斜向上或倾斜向下地安装于所述机器人本体上，用于探测所述机器人本体上方或下方的障碍物情况。

在一个实施例中，所述机器人本体的前侧倾斜向下地安装有用于探测地面障碍物情况的线状激光雷达。

本实用新型实施例提供的清洁机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型清洁机器人，通过将激光雷达安装于机器人本体的内部，一方面可以有效降低清洁机器人的整体高度，实现轻薄化，使得清洁机器人的适用范围更广；另一方面可实现精确建图定位和/或障碍物探测，且激光雷达的水平探测角度大于180°，从而使得激光雷达具有较大的视场角范围，减少激光雷达的视觉盲区，提高激光雷达的灵敏性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的清洁机器人的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的清洁机器人的右视图；

图3为本实用新型实施例提供的清洁机器人的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的清洁机器人的主视结构示意图，其中透光罩未示；

图5为本实用新型实施例的激光雷达与机器人本体的俯视结构示意图；

图6为本实用新型其中一个实施例的反射板与激光雷达的结构示意图，其中，反射板为倾斜向上设置；

图7为图6中的反射板的光线示意图；

图8为图6中的反射板的立体结构示意图；

图9为本实用新型另一个实施例的反射板与激光雷达的结构示意图，其中，反射板为倾斜向下设置；

图10为图9中的反射板的光线示意图；

图11为本实用新型另一个实施例的反射板与激光雷达的结构示意图，其中，反射板为朝向左设置；

图12为本实用新型另一个实施例的反射板与激光雷达的结构示意图，其中，反射板为朝向右设置。

其中，图中各附图主要标记：

10-机器人本体；12-透光罩；20-激光雷达；30-反射板；301-紧固孔；31-第一反射片；32-第二反射片；40-反射光线；50-入射光线；60-障碍物；70-地面。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

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该特征。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。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

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。

在整个说明书中参考“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，“在一个实施例中”或“在一些实施例中”的短语出现在整个说明书的各个地方，并非所有的指代都是相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征，结构或特性。

为了方便描述，定义空间上相互垂直的三个坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，同时，沿X轴的方向为纵向，沿Y轴的方向为横向，沿Z轴方向为竖向；其中X轴与Y轴为同一水平面相互垂直的两个坐标轴，Z轴为竖直方向的坐标轴；X轴、Y轴和Z轴位于空间相互垂直有三个平面分别为XY面、YZ面和XZ面，其中，XY面为水平面，XZ面和YZ面均为竖直面，且XZ面与YZ面垂直。空间中三轴为X轴、Y轴和Z轴，沿空间上三轴移动指沿空间上相互垂直的三轴移动，特指在空间上沿X轴、Y轴和Z轴移动；而平面移动，则为在XY面移动。

请参阅图1至图3，现对本实用新型提供的清洁机器人进行说明。本实用新型提供了一种清洁机器人，包括机器人本体10以及激光雷达20，激光雷达20安装于机器人本体10的内部，用于建图定位和/或障碍物探测。如图5所示，激光雷达20的水平探测角度α大于180°。

其中，由于激光雷达20安装于机器人本体10的内部，从而使得激光雷达20发射的光线射向机器人本体10的前方，实现对环境的感知，在本实用新型的其中一个实施例中，该激光雷达20用于通过感知障碍物信息从而对机器人所处的场景进行建图定位。在本实用新型的另一实施例中，该激光雷达20用于取代避障传感器和/或沿边传感器实现避障或者沿边。在本实用新型的又一实施中，该激光雷达20不仅用于通过感知障碍物信息从而对机器人所处的场景进行建图定位，同时用于取代避障传感器和/或沿边传感器实现避障或者沿边，从而减少了传感器的使用数量，有效降低了成本费用。

激光雷达20的水平探测角度α大于180°，从而使得激光雷达20具有较大的视场角范围。优选的，该激光雷达20的水平探测角度α可以为360°，从而可有效提高激光雷达20的视场角范围，实现对360°范围内的环境感知，减少激光雷达20的视觉盲区，提高激光雷达20的灵敏性。若激光雷达20安装于机器人本体10外，此时，该激光雷达20的视场角同样可以达到360°。

本实用新型提供的清洁机器人，与现有技术相比，通过将激光雷达20安装于机器人本体10的内部，一方面可以有效降低清洁机器人的整体高度，实现轻薄化，使得清洁机器人的适用范围更广；另一方面可实现精确建图定位和/或障碍物探测，且激光雷达20的水平探测角度大于180°，从而使得激光雷达20具有较大的视场角范围，减少激光雷达20的视觉盲区，提高激光雷达20的灵敏性。

进一步地，请参阅图3至图4，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，机器人本体10的前侧安装有透光罩12，该透光罩12用于供激光雷达20发出的光线穿过。通过透光罩12的设置，一方面可以滤除大部分的外界杂散光，另一方面可以实现激光雷达20感知透视罩宽度范围内的外界环境，实现对清洁机器人所在环境的建图定位。具体的，该透光罩12的宽度和安装位置与激光雷达20的安装位置有关。在本实施例中，该透光罩12的形状为弧形，其可在有限的空间上尽可能地增大视场角范围。应当说明的是，该透光罩12的形状也可根据实际需要设置，例如可以为平面形。

进一步地，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，激光雷达20安装于机器人本体10的正前侧，即该激光雷达20位于机器人本体10的中心位置。应当说明的是，该激光雷达20的安装位置并不局限于此，例如，在本实用新型的其他较佳实施中，该激光雷达20还可以偏离机器人本体10的正前侧设置，即激光雷达20偏离机器人本体10的中心位置设置，即该激光雷达20可靠近机器人本体10左侧或者机器人本体10右侧设置。

当激光雷达20安装于机器人本体10的正前侧时，此时可在机器人本体10上同时设置沿边传感器(图中未示)，沿边传感器可以用于当清洁机器人在沿边时检测到清洁机器人与墙之间的距离。当激光雷达20检测到障碍物并且距离大于预设距离时，清洁机器人开始减速行驶并接近障碍物。当检测到距离小于预设距离时，清洁机器人进入沿边状态，沿边传感器确定侧方的障碍物与清洁机器人始终保持一个恒定的距离，清洁机器人沿着障碍物边缘行驶。

当激光雷达20偏离机器人本体10的正前侧设置时，此时不需要额外设置沿边传感器，激光雷达20可替代沿边传感器感知机器人侧方的沿边障碍物，使得在有限范围内，该激光雷达20可以在偏离一边的视场角度，覆盖沿边传感器的位置，此时，激光雷达20既可以检测到前方的障碍物又可以检测到沿边传感器安装位置所能够检测到的障碍物信息，从而替代沿边传感器进行工作。当激光雷达20在前方检测到障碍物，并且距离大于预设距离时，清洁机器人开始减速行驶并接近障碍物。当检测到距离小于预设距离时，清洁机器人进入沿边状态，旋转自己，并试图让自己的侧面旋转到障碍物的位置。

进一步地，如图5所示，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，激光雷达20的中心位置到机器人本体10前轮廓边缘之间的距离L1≤机器人本体10前轮廓边缘到机器人本体10后轮廓边缘之间的距离L2的1/4，即L1≤1/4×L2。

进一步地，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，机器人本体10还可以包括避障传感器、碰撞传感器以及沿边传感器中的一个或者多个，可根据实际情况设置。当激光雷达20安装于机器人本体10的正前侧时，可同时在机器人本体10上设置避障传感器、碰撞传感器以及沿边传感器中的一个或者多个，从而可感知机器人侧方的沿边障碍物。

进一步地，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，激光雷达20为旋转式激光雷达20或者非旋转式激光雷达20中的任意一种，可根据实际需要设置。

进一步地，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，机器人本体10的内部安装有反射板30。若将水平探测角度α的角度范围设为第一探测区，将360°-α的角度范围内反射出去的光线探测范围设为第二探测区，该第二探测区可向上或向下设置，则第一探测区与第二探测区在俯视方向上存在角度重合，在侧视方向上的角度不同；该第二探测区可向左或者向右设置，则第一探测区与第二探测区在侧视方向上存在角度重合，在俯视方向上的角度不同。具体的，在本实用新型的其中一个实施例中，如图6至图8，该反射板30用于将激光雷达20射向反射板30的光线(即入射光线50)倾斜向上反射至机器人本体10前方(即反射光线50)，从而检测高出激光雷达20正常扫描平面的障碍物60，提高激光雷达20检测障碍物的能力。应当说明的是，该反射板30的设置方式并不局限于此，例如，在本实用新型的另一个实施例中，如图9至图10所示，该反射板30还可以用于将激光雷达20射向反射板30的光线倾斜向下反射至机器人本体10前方，从而检测低于激光雷达20正常扫描平面的障碍物，例如，可以将光线倾斜向下反射至地面70，从而可以观察到地面70上或低于地面70的障碍物情况，判断机器人前方是否存在跌落的风险。在本实用新型的又一实施例中，反射板30还可以同时设置为用于将激光雷达20射向反射板30的光线倾斜向上与倾斜向下反射至机器人本体10前方，从而使得激光雷达20可以同时检测高出或者低于激光雷达20正常扫描平面的障碍物，进一步提高激光雷达20检测障碍物的能力。在本实用新型的又一实施例中，如图11所示，反射板30还可以用于将激光雷达20射向反射板30的光线向左反射至机器人本体10左侧方，从而检测机器人本体10左侧的障碍物。在本实用新型的又一实施例中，如图12所示，反射板30还可以用于将激光雷达20射向反射板30的光线向右反射至机器人本体10右侧方，从而检测机器人本体10右侧的障碍物。应当说明的是，该反射板30的用途可根据实际需要设置，设置为用于将激光雷达20射向反射板30的光线倾斜向上、倾斜向下反射、向左以及向右反射中的一种或者几种的组合。

进一步地，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，请参阅图6至图10，反射光线40与反射板30之间形成的夹角β小于90°，从而使得反射光线40倾斜向上或者倾斜向下射出。

进一步地，请参阅图6至图8，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，该反射板30为倾斜向上设置，从而使得激光雷达20射向反射板30的光线可倾斜向上反射至机器人本体10前方。如图9至图10所示，该反射板30为倾斜向下设置，从而使得激光雷达20射向反射板30的光线可倾斜向下反射至机器人本体10前方。如图11所示，反射板30还可以向左设置，从而使得激光雷达20射向反射板30的光线向左反射至机器人本体10左侧方，从而检测机器人本体10左侧的障碍物。如图12所示，反射板30还可以向右设置，从而将激光雷达20射向反射板30的光线向右反射至机器人本体10右侧方，从而检测机器人本体10右侧的障碍物。应当说明的是，该反射板30的设置方式可根据实际需要设置，可以为倾斜向上设置、倾斜向下设置、向左以及向右设置中的一种或者几种的组合。

进一步地，请参阅图6至图7，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，反射板30的反射面可以为平面或者弧形面，弧形面具有更大的反射角度，有效提高反射板30的反射范围。

进一步地，请参阅图6至图7，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，该反射板30包括第一反射片31以及与第一反射片31连接的第二反射片32，该第一反射片31与第二反射片32之间形成的夹角θ大于180°，从而使得反射光线40具有较大地出射角度，进而使得激光雷达20具有较大的视场角范围。

进一步地，请参阅图6至图7，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，第一反射片31与第二反射片32的形状可以为长方形、正方形或者圆形。

进一步地，请参阅图6至图7，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，反射板30上设置有紧固孔301，该紧固孔301用于与紧固件(图中未示)连接以将反射板30固定于机器人本体10上。具体的，该紧固孔301可以为螺纹孔，该紧固件可以为螺钉。

进一步地，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，激光雷达20可倾斜向上地安装于机器人本体10上，从而使得激光雷达20的光线输出方向倾斜向上，从而可探测机器人本体10上方的障碍物情况。由于现有的激光雷达20多为水平设置，其光线输出方向为水平的，激光雷达20在探测的过程中只能探测到水平方向的障碍物，激光雷达20的探测范围为一个平面，不具有空间三维的探测效果，而且水平方向的激光往往低于激光雷达20的最高点，导致激光雷达20在探测的过程中顶部易受到碰撞。应当说明的是，该激光雷达20的设置方式并不局限于此，例如，在本实用新型的其他较佳实施中，该激光雷达20还可以倾斜向下地安装于机器人本体10上，使得激光雷达20的光线输出方向倾斜向下，从而可探测机器人本体10下方的障碍物情况。

进一步地，作为本实用新型提供的清洁机器人的一种具体实施方式，机器人本体10的前侧还可以倾斜向下地安装线状激光雷达(图中未示)，通过该线状激光雷达的设置，从而可探测地面障碍物情况。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例而已，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 (13)

1.一种清洁机器人，包括机器人本体以及激光雷达，其特征在于：所述激光雷达安装于所述机器人本体的内部以用于建图定位和/或障碍物探测，所述激光雷达的水平探测角度大于180°。

2.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述机器人本体的前侧安装有用于供所述激光雷达发出的光线穿过的透光罩。

3.如权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于：所述透光罩的形状为弧形。

4.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述激光雷达安装于所述机器人本体的正前侧或偏离所述机器人本体的正前侧设置。

5.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述激光雷达的中心位置到所述机器人本体前轮廓边缘之间的距离≤所述机器人本体前轮廓边缘到所述机器人本体后轮廓边缘之间的距离的1/4。

6.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述机器人本体包括避障传感器、碰撞传感器以及沿边传感器中的一个或者多个。

7.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述激光雷达为旋转式激光雷达或者非旋转式激光雷达中的任意一种。

8.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述机器人本体的内部安装有反射板，用于将所述激光雷达射向所述反射板的光线倾斜向上、和/或倾斜向下、和/或向左、和/或向右地反射至所述机器人本体前方。

9.如权利要求8所述的清洁机器人，其特征在于：所述反射板为倾斜向上设置和/或者倾斜向下设置和/或向左和/或向右设置。

10.如权利要求8所述的清洁机器人，其特征在于：所述反射板的反射面为平面或者弧形面。

11.如权利要求8所述的清洁机器人，其特征在于：所述反射板包括第一反射片以及与所述第一反射片连接的第二反射片，所述第一反射片与所述第二反射片之间形成的夹角大于180°。

12.如权利要求1-11任一项所述的清洁机器人，其特征在于：所述激光雷达倾斜向上或倾斜向下地安装于所述机器人本体上，用于探测所述机器人本体上方或下方的障碍物情况。

13.如权利要求1-11任一项所述的清洁机器人，其特征在于：所述机器人本体的前侧倾斜向下地安装有用于探测地面障碍物情况的线状激光雷达。

Images