CN213129347U - 基于tof传感器的障碍物及悬崖检测装置及清洁机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置及清洁机器人,包括清洁机器人本体，所述清洁机器人本体上设有且仅有一个TOF模组，所述TOF模组包括调制光投射模块和接收模块，所述调制光投射模块用于发出一定频率的调制投射光场，所述投射光场投射在被测物体的表面产生漫反射，所述接收模块用于接收物体漫反射的光场，根据所述调制光投射模块和接收模块之间光场的相位差对前方的物体情况进行预判，且所述TOF模组的法线延长线与清洁机器人本体所在的水平面的夹角为15°‑30°。本实用新型有利于获得更大的竖直方向视场角，能够提前检测到前方物体的距离情况，同时也能够提前检测到前方地面的悬崖情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及障碍检测的技术领域，尤其是指一种基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置及清洁机器人。
背景技术
飞行时间法(Time Of Flight，TOF)，通常含有两种测试方法，脉冲测距法和相位差测距方法，第一种方法受周围光照强度的影响比较大而应用较少；采用相位差测距法，通过测量投射模组发射的一定频率的调制投射光场往返环境目标一次所产生的相位差，来进行地面环境的测量，尤其是垂直方向的测量。TOF模组应用场景广泛，如手势识别，3D建模，体感控制、行为分析、机器视觉等领域。
目前应用在清洁机器人上的悬崖检测方式，大多数采用的是红外发射与接收对管的形式。在机器人的底盘装配红外感应传感器，通过感测距地面的距离来实时检测机器是否走到地面边缘。该检测方式需要机器人底盘已处于悬崖边缘，无法做到提前预判，可能导致机器人出现掉落悬崖的风险。其次清洁机器人在强太阳光、浴霸灯光(含有较强红外光干扰)等照射的场景下移动时，红外接收管在强光影响下容易直接进入饱和状态，导致红外接收管将接收到无变化的幅度信号传输至主控芯片，也很容易造成误判。
目前多数的避障检测方式采用的是超声波检测，检测精度低，对物体的外形要求严格，并且由于超声波必须安装在清洁机器人本体的外部，前方无遮挡，难以应用在需要做防水处理的应用环境下；此外清洁机器人在做避障和悬崖检测的时候往往会同时使用红外对管、超声波等传感器装置，使得机器传感器数量比较庞杂，提高系统复杂度。
实用新型内容
为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中传感器数量多，系统复杂的问题，从而提供一种传感器数量少，结构简单的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置及清洁机器人。
为解决上述技术问题，本实用新型的一种基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，包括清洁机器人本体，所述清洁机器人本体上设有且仅有一个TOF模组，所述TOF模组包括调制光投射模块和接收模块，所述调制光投射模块用于发出一定频率的调制投射光场，所述投射光场投射在被测物体的表面产生漫反射，所述接收模块用于接收物体漫反射的光场，根据所述调制光投射模块和接收模块之间光场的相位差对前方的物体情况进行预判，且所述TOF模组的法线延长线与所述清洁机器人本体所在的水平面的夹角为15°-30°。
在本实用新型的一个实施例中，所述TOF模组的法线延长线与所述清洁机器人本体所在的水平面的夹角为20°。
在本实用新型的一个实施例中，还包括与所述TOP模组相连的单片机处理单元以及执行单元，且所述TOP模组通过所述单片机处理单元与所述执行单元相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述执行单元与所述机器人本体相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述执行单元位于所述清洁机器人本体的底端。
在本实用新型的一个实施例中，还包括超声波传感器，所述超声波传感器与所述单片机处理单元相连。
在本实用新型的一个实施例中，所述超声波传感器位于所述机器人本体上。
本实用新型还公开了一种清洁机器人，包括上述任意一项所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本实用新型所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置及清洁机器人，包括清洁机器人本体，所述清洁机器人本体上设有且仅有一个TOF模组，所述TOF模组包括调制光投射模块和接收模块，所述调制光投射模块用于发出一定频率的调制投射光场，所述投射光场投射在被测物体的表面产生漫反射，所述接收模块用于接收物体漫反射的光场，根据所述调制光投射模块和接收模块之间光场的相位差对前方的物体情况进行预判，由于利用一个检测模组就能同时实现障碍物和地面悬崖的检测，同时还可以获取障碍物的高度范围和悬崖的高度范围，减少了系统传感器的使用数量，简化了系统复杂度；另外，所述TOF模组体积小，周边器件少，易于集成，并具备防水的功能，极大简化了清洁机器人的设计难度及复杂度并解决了清洁机器人对防水要求高的问题；且所述TOF模组的法线延长线与所述清洁机器人本体所在的水平面的夹角为15°-30°，从而可以获得更大的竖直方向视场角，能够提前检测到前方物体的距离情况，提前获取障碍物的高度范围以及地面悬崖的高度范围。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1是本实用新型基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置的侧视图；
图2是本实用新型基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置的主视图；
图3是本实用新型基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置的操作流程图。
说明书附图标记说明：10-清洁机器人本体，20-TOF模组。
具体实施方式
实施例一
如图1和图2所示，本实施例提供一种基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，包括清洁机器人本体10，所述清洁机器人本体10上设有且仅有一个TOF模组20，所述TOF模组20包括调制光投射模块和接收模块，所述调制光投射模块用于发出一定频率的调制投射光场，所述投射光场投射在被测物体的表面产生漫反射，所述接收模块用于接收物体漫反射的光场，根据所述调制光投射模块和接收模块之间光场的相位差对前方的物体情况进行预判，且所述TOF模组20的法线延长线与所述清洁机器人本体10所在的水平面的夹角为15°-30°。
本实施例所述基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，包括清洁机器人本体10，所述清洁机器人本体10上设有且仅有一个TOF模组20，所述TOF模组20包括调制光投射模块和接收模块，所述调制光投射模块用于发出一定频率的调制投射光场，所述投射光场投射在被测物体的表面产生漫反射，所述接收模块用于接收物体漫反射的光场，根据所述调制光投射模块和接收模块之间光场的相位差对前方的物体情况进行预判，由于利用一个检测模组就能同时实现障碍物和地面悬崖的检测，同时还可以获取障碍物的高度范围和悬崖的高度范围，减少了系统传感器的使用数量，简化了系统复杂度；另外，所述TOF模组20体积小，周边器件少，易于集成，并具备防水的功能，极大简化了清洁机器人的设计难度及复杂度并解决了清洁机器人对防水要求高的问题；且所述TOF模组20的法线延长线与所述清洁机器人本体10所在的水平面的夹角为15°-30°，从而可以获得更大的竖直方向视场角，能够提前检测到前方物体的距离情况，提前获取障碍物的高度范围以及地面悬崖的高度范围。
为了获得最大的竖直方向视场角，所述TOF模组20的法线延长线与所述清洁机器人本体10所在的水平面的夹角为20°，从而能够准确提前检测到前方物体的距离情况，提前获取障碍物的高度范围以及地面悬崖的高度范围。
基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置还包括与所述TOP模组20相连的单片机处理单元以及执行单元，且所述TOP模组20通过所述单片机处理单元与所述执行单元相连。所述单片机处理单元的IO端口采集、滤波，并进行预处理，同时所述单片机处理单元对TOF模组20采集的数据进行算法处理，分析得出处理信息，通过所述执行单元，按照所述单片机处理单元的处理信息，对清洁机器人进行相应操作。如为悬崖，所述单片机处理单元可以计算出悬崖高度是否超出一定阈值，使得所述执行单元可以根据不同的结果做出相应的响应。同样的，如为障碍物，通过所述单片机处理单元，计算出障碍高度，并与预设高度阈值进行对比，以指导所述执行单元进行相应的响应，其具体工作逻辑流程如附图3所示，所述TOF模组20接收地面正前方的信息，判断是否有障碍，若有障碍，计算障碍高度，并判断高度值是否大于第一设定值，是，检测到较高障碍物，执行避让操作；否，检测到较矮障碍物，执行继续行走和清洁操作；若无障碍，则进一步判断是否有悬崖，若否，检测到正常地面，执行继续行走和清洁操作，若是，计算悬崖高度，判断高度值是否大于第二设定值，若是，检测到较高悬崖障，执行避让操作，若否，检测到较低悬崖障，执行继续行走和清洁操作。
所述执行单元与所述机器人本体10相连，从而有利于通过所述执行单元控制所述机器人本体10的运动。
所述执行单元位于所述清洁机器人本体10的底端，具体地，所述执行单元位于底盘上。
基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置还包括超声波传感器，有利于提前获取前方物体高度并通过超声波确定前方物体是否为地毯，所述超声波传感器与所述单片机处理单元相连，从而有利于获取地毯的高度。
所述超声波传感器位于所述机器人本体上。
实施例二
本实施例提供一种清洁机器人，其包括实施例一所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置。
本实施例所提供的清洁机器人，由于包括实施例一所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，因此实施例一具有的优点，本实施例也全部具有。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，包括清洁机器人本体，其特征在于：所述清洁机器人本体上设有且仅有一个TOF模组，所述TOF模组包括调制光投射模块和接收模块，所述调制光投射模块用于发出一定频率的调制投射光场，所述投射光场投射在被测物体的表面产生漫反射，所述接收模块用于接收物体漫反射的光场，根据所述调制光投射模块和接收模块之间光场的相位差对前方的物体情况进行预判，且所述TOF模组的法线延长线与所述清洁机器人本体所在的水平面的夹角为15°-30°。
2.根据权利要求1所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，其特征在于：所述TOF模组的法线延长线与所述清洁机器人本体所在的水平面的夹角为20°。
3.根据权利要求1所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，其特征在于：还包括与所述TOF模组相连的单片机处理单元以及执行单元，且所述TOF模组通过所述单片机处理单元与所述执行单元相连。
4.根据权利要求3所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，其特征在于：所述执行单元与所述机器人本体相连。
5.根据权利要求4所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，其特征在于：所述执行单元位于所述清洁机器人本体的底端。
6.根据权利要求3所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，其特征在于：还包括超声波传感器，所述超声波传感器与所述单片机处理单元相连。
7.根据权利要求6所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置，其特征在于：所述超声波传感器位于所述机器人本体上。
8.一种清洁机器人，其特征在于：包括权利要求1-7中任意一项所述的基于TOF传感器的障碍物及悬崖检测装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN113558536A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-10-29 | 莱克电气绿能科技(苏州)有限公司 | 智能扫地机器人的智能校准方法、装置及系统 |
| CN114903375A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-16 | 美智纵横科技有限责任公司 | 障碍物定位方法、装置及运动设备 |
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