CN213731725U - 一种空间重构机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空间重构机器人，包括：底盘模块，能在地面上行走；可拆卸的设置在所述底盘模块上的机身模块，所述机身模块能实现对空间的扫描，并且所述机身模块上设置有能穿戴于人体上以使人体对所述机身模块实现背负的穿戴件，或者所述机身模块上设置有能连接所述穿戴件的连接结构；设置在所述机身模块顶部并用于对场景进行拍摄的拍摄总成模块。上述的空间重构机器人，采用模块化设计，拆卸安装方便，维护成本低，携带、使用也较为方便，并且还可根据不同的室内、外应用场景选择不同的搭配模式，既可以自主移动，也可以背负使用，即可以实现多场景使用，应用场景及使用环境更为丰富，受环境和场景的限制较小，适用范围更加广泛。

Description

一种空间重构机器人

技术领域

本实用新型涉及电子设备技术领域，特别涉及一种空间重构机器人。

背景技术

近年来随着科学技术、信息技术的迅速发展和不断革新，基于激光雷达数据和相机数据的VR(Virtual Reality的缩写，中文意思为虚拟现实)空间重构技术在民用和军事领域越来越得到广泛的应用。在互联网上已经出现了越来越多的VR全景内容，例如VR实景漫游、房屋租赁、房屋买卖、商场、VR购物，博物馆、展览、会展等。VR空间重构技术不仅仅是一种新兴的展示形式，更是凭借其三维空间的展示、重建能力，让客户720度无死角、沉浸式的浏览体验，得到了很多行业的钟爱。VR空间重构技术的实施是通过三维激光扫描设备实现的，因此使得高精度、范围广、数据获取全面的三维激光扫描设备开始在市场上得到广泛的应用。

目前，市面上常见的三维激光扫描设备，虽然有多种类型，但是每种类型的三维激光扫描设备都仅适用于一种采集场景，无法跨场景使用，导致其功能较为单一，适用范围有限。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种空间重构机器人，其能够实现多场景使用，功能更加丰富，适用范围更加广泛。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种空间重构机器人，包括：

底盘模块，能够在地面上行走；

可拆卸的设置在所述底盘模块上的机身模块，所述机身模块能够实现对空间的扫描，并且所述机身模块上设置有能够穿戴于人体上以使人体对所述机身模块实现背负的穿戴件，或者所述机身模块上设置有能够连接所述穿戴件的连接结构；

设置在所述机身模块顶部并用于对场景进行拍摄的拍摄总成模块。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述机身模块通过多个支撑件连接在所述底盘模块上，所述支撑件包括：

用于与所述机身模块连接的第一端部；

用于与所述底盘模块连接的第二端部；

位于所述第一端部和所述第二端部之间的连接部。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述第一端部和所述第二端部平行设置，所述连接部相对于所述第一端部和所述第二端部倾斜设置，且所述第一端部和所述第二端部分别位于所述连接部的两侧。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述第一端部用于与所述机身模块连接的连接面为所述第一端部的远离所述连接部的平面，所述第二端部用于与所述底盘模块连接的连接面为所述第二端部的远离所述连接部的平面；所述第一端部和所述第二端部上均设置有锥形孔，且所述锥形孔的开口面积较大的端口位于所述连接面上；所述机身模块和所述底盘模块上均设置有与所述锥形孔匹配的锥形凸块。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述第二端部的连接面上开设有定位孔，所述底盘模块上设置有与所述定位孔匹配的定位销。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述底盘模块的顶壁上设置有矩形的安装区域，所述机身模块的底壁为矩形底壁，多个所述支撑件连接在所述安装区域和所述底壁之间，且每个所述支撑件一对一的连接所述安装区域的边角和所述底壁的边角，全部所述支撑件关于所述安装区域的中心线对称设置。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述底盘模块包括：

底盘壳体；

设置在所述底盘壳体上，以实现底盘模块在地面上行走的主动轮和从动轮；

设置在所述底盘壳体前侧的前侧激光雷达；

设置在所述底盘壳体后侧的后侧激光雷达；

设置在底盘壳体四周的多个超声波传感器；

设置在所述底盘壳体内的用于实现所述底盘模块自动工作的第一电子组件。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述机身模块包括：

机身壳体；

设置在所述机身壳体外表面上的水平激光雷达和斜向激光雷达，所述水平激光雷达水平的设置于所述机身壳体的顶部，所述斜向激光雷达倾斜的设置在所述机身壳体的前壁上，且所述斜向激光雷达向靠近所述水平激光雷达的方向倾斜；

设置在所述机身壳体内的第二电子组件。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述拍摄总成模块包括：

设置在所述机身模块顶部的支撑结构；

设置在所述支撑结构顶部的拍摄组件，所述拍摄组件与所述支撑结构可拆卸连接并具有多个，不同的所述拍摄组件具有不同的功能，并通过分别与所述支撑结构连接以使所述拍摄总成模块具有不同的拍摄效果。

优选的，上述的空间重构机器人中，所述底盘模块和所述机身模块之间、所述机身模块和所述拍摄总成模块之间均通过航空插头实现通信连接。

优选的，上述的空间重构机器人中，还具有能够与外接设备实现通信连接的扩展接口。

本实用新型提供的空间重构机器人，采用模块化的设计，包括底盘模块、机身模块和拍摄总成模块，其既可以在平整的路面上(即室内场景)通过底盘模块在地面上的自动行走而自主执行扫描拍摄任务，也可以在崎岖不平的路面上(即室外场景)通过人工背负移动的方式执行扫描拍摄任务，即用户可以根据不同的应用场景以及使用环境，通过采用不同的移动方式执行不同的任务场景，比如三维扫描、VR全景拍摄、勘场、打点等，从而使得空间重构机器人的功能更加丰富，适应场景更加多样化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的空间重构机器人的结构示意图；

图2为空间重构机器人的分解图；

图3为空间重构机器人的侧视图；

图4为空间重构机器人的主视图；

图5为支撑件的结构示意图；

图6为机身模块的底壁上的锥形凸块的结构示意图；

图7为底盘模块的顶壁上的锥形凸块的结构示意图；

图8为底盘模块的结构示意图；

图9为底盘模块的主视图；

图10为底盘模块的俯视图；

图11为机身模块的结构示意图；

图12为机身模块的侧视剖面图；

图13为一种结构的拍摄组件的结构示意图；

图14为另一种结构的拍摄组件的结构示意图。

在图1-图14中：

1-底盘模块，2-机身模块，3-拍摄总成模块，4-支撑件，5-锥形凸块；

101-安装区域，102-底盘壳体，103-主动轮，104-从动轮，105-前侧激光雷达，106-后侧激光雷达，107-超声波传感器，201-水平激光雷达，202-斜向激光雷达，203-工业相机模组，204-惯性测量单元，205-计算平台模块，206-路由器，207-无线蓝牙模块，208-电源管理器，209-电池，210-机身壳体，301-支撑结构，302-拍摄组件，401-锥形孔，402-定位孔，403-连接面，404-第一端部，405-第二端部，406-连接部。

具体实施方式

本实用新型提供了一种空间重构机器人，其能够实现多场景使用，功能更加丰富，适用范围更加广泛。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1-图14所示，本实用新型实施例提供了一种空间重构机器人，其能够基于激光雷达数据和相机数据的VR空间重构技术，配合惯性测量单元204和全景相机，提供三维场景的重建和三维全景信息，此空间重构机器人主要包括底盘模块1、机身模块2和拍摄总成模块3，其中，底盘模块1位于整个空间重构机器人的底部，其能够在平整地面上行走，以使空间重构机器人能够在室内场景中通过行走而自主执行扫描拍摄任务，而机身模块2则为对空间实现扫描的模块，其设置在底盘模块1之上，并且与底盘模块1可拆卸连接，即机身模块2能够从底盘模块1上拆下，同时机身模块2上还设置有能够穿戴于人体上以使人体对机身模块2实现背负的穿戴件，或者不在机身模块2上设置穿戴件，而是设置连接穿戴件的连接结构(例如卡勾、卡扣等)，当需要人工背负机身模块2时再将穿戴件与连接结构进行连接，此穿戴件例如可以为背带、绑带、背包等，通过如此设置用户可以将机身模块2从底盘模块1上拆下并背起机身模块2，以在崎岖不平的路面上(即室外场景)通过人工背负移动的方式执行扫描拍摄任务，拍摄总成模块3设置在机身模块2的顶部并用于对场景进行拍摄。具体的，底盘模块1和机身模块2的可拆卸连接可以通过多种不同的结构实现，例如令底盘模块1和机身模块2通过螺杆和螺纹孔的螺纹配合实现螺纹连接，或者通过卡槽和卡块实现卡接，或者通过磁铁之间的相互吸引实现吸附连接等。

上述的空间重构机器人，采用模块化设计，拆卸安装方便，维护成本低，携带、使用也较为方便，并且还可根据不同的室内、外应用场景选择不同的搭配模式，既可以自主移动，也可以背负使用，即可以实现多场景使用，应用场景及使用环境更为丰富，受环境和场景的限制较小，适用范围更加广泛。

优选的，如图1-图5所示，机身模块2通过多个支撑件4被支撑并连接在底盘模块1上，支撑件4包括：用于与机身模块2连接的第一端部404；用于与底盘模块1连接的第二端部405；位于第一端部404和第二端部405之间的连接部406，进一步的，为了便于安装且提高安装的精确度，还优选第一端部404和第二端部405均为水平端部，并且还优选第一端部404和第二端部405平行设置，连接部406相对于第一端部404和第二端部405倾斜设置，且第一端部404和第二端部405分别位于连接部406的两侧，如图5所示。在安装时，令底盘模块1水平放置在地面上，机身模块2则竖直位于底盘模块1的顶部，并且使第一端部404与机身模块2的处于水平位置的底壁贴合并连接，而第二端部405则与底盘模块1的处于水平位置的顶壁贴合并连接，如此就可以令第一端部404和第二端部405之间的连接部406处于倾斜起立的状态，从而将机身模块2支撑于底盘模块1之上。而之所以优选此种结构的支撑件连接底盘模块1和机身模块2，是因为其能够更加稳定、牢固的将体积较小的机身模块2连接于体积较大的底盘模块1的顶部，并能够使得机身模块2的重心与底盘模块1的中心位于同一竖直线上，从而令整个空间重构机器人能够更加稳定的在地面上行走。此外，在正常满足支撑、连接要求的前提下，支撑件还可以为其他结构，例如令支撑件整体为Z型、C型、T型、L型或I型等。

具体的，如图5-图7所示，第一端部404用于与机身模块2连接的连接面403为第一端部404的远离连接部406的平面，第二端部405用于与底盘模块1连接的连接面403为第二端部405的远离连接部406的平面；第一端部404和第二端部405上均设置有锥形孔401，且锥形孔401的开口面积较大的端口位于连接面403上；机身模块2的底壁上和底盘模块1的顶壁上均设置有与锥形孔401匹配的锥形凸块5。此种采用锥形孔401和锥形凸块5的配合结构，通过将锥形孔401的开口面积较大的端口开设在连接面403上，能够令机身模块2和底盘模块1上的锥形凸块5可以更加容易的伸入到锥形孔401中，从而起到安装导向的作用，并且锥形的孔和凸块能够使得机身模块2、底盘模块1与支撑件4更加精准的实现对位连接，进一步提高了组装的精准度。

其中，上述的连接面403可以优选为水平面，如此就能够令支撑件的端部与底盘模块1的水平顶面、机身模块2的水平底面实现水平连接，而之所以优选此种连接方式，是因为水平的连接面403更有利于操作人员进行锥形孔401和锥形凸块5的对接操作，给空间重构机器人的组装提供了便利。此外，连接面403也可以为与水平面具有夹角的倾斜面，例如令连接面403为相对于水平面45度倾斜的45度斜面，在此基础之上，可以令底盘模块1的顶面、机身模块2的底面上具有相对于水平面135度倾斜的135度斜面，此135度斜面可以通过在底盘模块1的顶面和机身模块2的底面上设置凸块成型，也可以通过在底盘模块1的顶面和机身模块2的底面上开设凹槽成型，当支撑件的45度斜面与底盘模块1和机身模块2上的135度斜面贴合并连接时，也能够实现底盘模块1和机身模块2的连接。

进一步的，如图5所示，还优选第二端部405的连接面403上开设有定位孔402，底盘模块1上设置有与定位孔402匹配的定位销。即，在支撑件4的与底盘模块1连接的一端上设置定位孔402(此定位孔402可以为竖直孔)，同时底盘模块1的相应位置设有定位销，在底盘模块1上安装支撑件4的过程中，通过定位孔402和定位销的插接配合，可以实现支撑件4与底盘模块1的精准定位，一旦支撑件4与底盘模块1精准定位后，操作人员便可以将机身模块2通过锥形孔401和锥形凸块5的配合轻松的安装至支撑件4上。即，通过在锥形孔401、锥形凸块5的基础上设置定位孔402和定位销，能进一步提高机身模块2和底盘模块1的装配精度，只需一次定位，便可以做到精准安装，方便操作人员安装拆卸，且能保证产品每次拆卸后安装的一致性。

如图1和图10所示，底盘模块1的顶壁上设置有矩形的安装区域101，机身模块2的底壁为矩形底壁，多个支撑件4连接在安装区域101和底壁之间，且每个支撑件4一对一的连接安装区域101的边角和底壁的边角，全部支撑件4关于安装区域101的中心线(此中心线即为图1和图10中的虚线)对称设置，如此就能够将机身模块2更加牢固、稳定的安装到底盘模块1的顶部，并且可以使得每个支撑件4的受力更加合理、均衡。优选的，支撑件4为四个，并分别设置在矩形安装区域101以及矩形底壁的四个边角处。

本实施例中，如图8-图10所示，优选底盘模块1包括：大体形状呈长方体状的底盘壳体102；设置在底盘壳体102上，以实现底盘模块1在地面上行走的滚轮；设置在底盘壳体102前侧(即设置在底盘壳体102的前壁上)的前侧激光雷达105；设置在底盘壳体102后侧(即设置在底盘壳体102的后壁上)的后侧激光雷达106；设置在底盘壳体102四周的多个超声波传感器107；设置在底盘壳体102内的用于实现底盘模块1自动工作的第一电子组件。其中，设置在底盘壳体102内的第一电子组件包括控制器、驱动器、电池和电源管理器等部件(图中未示出)，控制器对滚轮采用差速控制，滚轮包括两个设置有6.5寸轮毂电机的主动轮103，以及两个4寸万向轮构成的从动轮104，电池为给轮毂电机供电的40Ah锂电池，其能够支持整个空间重构机器人进行8小时不间断行走，前后设置的前侧激光雷达105和后侧激光雷达106通过和安装在底盘壳体102的四个边角处的四个超声波传感器107配合，能够实现底盘模块1的自主避障移动，从而可以解放人力、提高人效。其中，前侧激光雷达105和后侧激光雷达106优选为单线激光雷达，单线激光雷达的扫描速度快、分辨率强、可靠性高，且角频率及灵敏度上反应更快捷，在障碍物的测距距离和精度上也更加精准，所以将其作为本实施例的优选。此外，在满足工作要求的前提下，前侧激光雷达105和后侧激光雷达106也可以为多线激光雷达。

如图11和图12所示，优选机身模块2包括：机身壳体210；设置在机身壳体210外表面上的水平激光雷达201和斜向激光雷达202，水平激光雷达201水平的设置于机身壳体210的顶部，斜向激光雷达202倾斜的设置在机身壳体210的前壁上，且斜向激光雷达202向靠近水平激光雷达201的方向倾斜，即斜向激光雷达202向上倾斜，并且令斜向激光雷达202与水平激光雷达201之间的倾斜角度在保证两者扫描数据互不干涉的情况下尽可能的大；设置在机身壳体210内的第二电子组件。其中，第二电子组件包括工业相机模组203、惯性测量单元204、计算平台模块205(包括高配显卡、网卡)、路由器206、无线蓝牙模块207、电源管理器208和电池209等，水平激光雷达201和斜向激光雷达202均为16线激光雷达，机身模块2采用水平激光雷达201和斜向激光雷达202同时扫描，可以大幅提高扫描效率，同时斜向激光雷达202可以弥补机身前方地面与天花板顶部的数据扫描，使得机身模块2具有更优的扫描效果，且可作为背负式移动扫描背包使用。

如图13和图14所示，优选拍摄总成模块3包括：设置在机身模块2顶部的支撑结构301；设置在支撑结构301顶部的拍摄组件302，此拍摄组件302与支撑结构301可拆卸连接并具有多个，不同的拍摄组件302具有不同的功能，并通过分别与支撑结构301连接以使拍摄总成模块3具有不同的拍摄效果，具体的是：可以根据不同的任务场景和拍摄质量需求，在支撑结构301上更换不同的传感器以及拍摄设备，例如对于室外画质要求不高的大场景，用户可以选择全景相机(如图13所示)，一次可以拍摄6张图片，拍摄效率较高；对于室内商场、商店、展览，画质要求较高的场景，用户可以选用单反相机(如图14所示)，且令单反相机可以通过内置舵机旋转，每转一周进行6个固定角度拍摄，最终合成高质量的图片。另外，单反相机或者全景相机也可以搭配无线录音设备，实现VR全景、VR小视频的拍摄。具体的，上述的支撑结构301可以为如图11所示的结构较为简单的支撑杆，或者也可以为镂空支架等结构。

本实施例中，优选底盘模块1和机身模块2之间、机身模块2和拍摄总成模块3之间均通过标准的航空插头实现通信连接，以使空间重构机器人可以实现更加快速、高效且标准的通信连接。

更加优选的，本实施例提供的空间重构机器人还具有能够与外接设备实现通信连接的扩展接口(图中未示出)。通过设置扩展接口，可以在空间重构机器人上连接外接设备，扩展机器人的业务场景，以使空间重构机器人无论是在性能、效率还是一体化设计、便携等方便都具有更加优异表现。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，空间重构机器人的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种空间重构机器人，其特征在于，包括：

底盘模块，能够在地面上行走；

可拆卸的设置在所述底盘模块上的机身模块，所述机身模块能够实现对空间的扫描，并且所述机身模块上设置有能够穿戴于人体上以使人体对所述机身模块实现背负的穿戴件，或者所述机身模块上设置有能够连接所述穿戴件的连接结构；

设置在所述机身模块顶部并用于对场景进行拍摄的拍摄总成模块。

2.根据权利要求1所述的空间重构机器人，其特征在于，所述机身模块通过多个支撑件连接在所述底盘模块上，所述支撑件包括：

用于与所述机身模块连接的第一端部；

用于与所述底盘模块连接的第二端部；

位于所述第一端部和所述第二端部之间的连接部。

3.根据权利要求2所述的空间重构机器人，其特征在于，所述第一端部和所述第二端部平行设置，所述连接部相对于所述第一端部和所述第二端部倾斜设置，且所述第一端部和所述第二端部分别位于所述连接部的两侧。

4.根据权利要求2所述的空间重构机器人，其特征在于，所述第一端部用于与所述机身模块连接的连接面为所述第一端部的远离所述连接部的平面，所述第二端部用于与所述底盘模块连接的连接面为所述第二端部的远离所述连接部的平面；所述第一端部和所述第二端部上均设置有锥形孔，且所述锥形孔的开口面积较大的端口位于所述连接面上；所述机身模块和所述底盘模块上均设置有与所述锥形孔匹配的锥形凸块。

5.根据权利要求2所述的空间重构机器人，其特征在于，所述第二端部的连接面上开设有定位孔，所述底盘模块上设置有与所述定位孔匹配的定位销。

6.根据权利要求2所述的空间重构机器人，其特征在于，所述底盘模块的顶壁上设置有矩形的安装区域，所述机身模块的底壁为矩形底壁，多个所述支撑件连接在所述安装区域和所述底壁之间，且每个所述支撑件一对一的连接所述安装区域的边角和所述底壁的边角，全部所述支撑件关于所述安装区域的中心线对称设置。

7.根据权利要求1所述的空间重构机器人，其特征在于，所述底盘模块包括：

底盘壳体；

设置在所述底盘壳体上，以实现底盘模块在地面上行走的主动轮和从动轮；

设置在所述底盘壳体前侧的前侧激光雷达；

设置在所述底盘壳体后侧的后侧激光雷达；

设置在底盘壳体四周的多个超声波传感器；

设置在所述底盘壳体内的用于实现所述底盘模块自动工作的第一电子组件。

8.根据权利要求1所述的空间重构机器人，其特征在于，所述机身模块包括：

机身壳体；

设置在所述机身壳体外表面上的水平激光雷达和斜向激光雷达，所述水平激光雷达水平的设置于所述机身壳体的顶部，所述斜向激光雷达倾斜的设置在所述机身壳体的前壁上，且所述斜向激光雷达向靠近所述水平激光雷达的方向倾斜；

设置在所述机身壳体内的第二电子组件。

9.根据权利要求1所述的空间重构机器人，其特征在于，所述拍摄总成模块包括：

设置在所述机身模块顶部的支撑结构；

设置在所述支撑结构顶部的拍摄组件，所述拍摄组件与所述支撑结构可拆卸连接并具有多个，不同的所述拍摄组件具有不同的功能，并通过分别与所述支撑结构连接以使所述拍摄总成模块具有不同的拍摄效果。

10.根据权利要求1所述的空间重构机器人，其特征在于，所述底盘模块和所述机身模块之间、所述机身模块和所述拍摄总成模块之间均通过航空插头实现通信连接。

11.根据权利要求1所述的空间重构机器人，其特征在于，还具有能够与外接设备实现通信连接的扩展接口。

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