CN213748478U - 机器人的点云数据获取结构及机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人的点云数据获取结构及机器人，包括主体和控制器，所述主体的左前侧或右前侧上设有单点的TOF模块，所述TOF模块与所述控制器电连接，所述TOF模块检测方向与机器人的轮轴线平行。TOF模块的探测方向与墙面垂直设置，便于机器人获取机器人与墙面之间的距离信息，并且机器人可以在沿边的过程中将获取的数据直接用于修改机器人的位姿，不需要经过复杂的计算。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种机器人的点云数据获取结构及机器人。
背景技术
沿边行走是移动机器人最常见的行走方式，如果移动机器人的沿边行走能力不足，就会严重降低移动机器人的整体能力。机器人在沿边行走时，通过设置在机器人侧面的传感器来获取信息，然后根据信息与墙面保持距离。而传感器的检测角度相当重要，如果设置的不好，机器人获取到的数据需要较为复杂的计算过程才能使用，而且会严重影响机器人的沿边和沿墙角的能力。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种机器人的点云数据获取结构及机器人，可以帮助机器人准确获取距离信息。本实用新型的具体技术方案如下：
一种机器人的点云数据获取结构，包括主体和控制器，所述主体的左前侧或右前侧上设有单点的TOF模块，所述TOF模块与所述控制器电连接，所述TOF模块检测方向与机器人的轮轴线平行。TOF模块的探测方向与墙面垂直设置，便于机器人获取机器人与墙面之间的距离信息，并且机器人可以在沿边的过程中将获取的数据直接用于修改机器人的位姿，不需要经过复杂的计算。
于本实用新型的一个或多个方案中，所述TOF模块包括TOF传感器，所述TOF传感器的型号为VL6180。成本较低，实用性高。
于本实用新型的一个或多个方案中，所述TOF传感器包括发射器和接收器，所述发射器和接收器水平排列设置。
于本实用新型的一个或多个方案中，所述主体的前端设有碰撞条，所述碰撞条上设有圆孔，所述TOF模块设置在圆孔的一侧，并通过该圆孔检测障碍物。
于本实用新型的一个或多个方案中，所述主体包括IMU模块，所述IMU模块包括六轴陀螺仪和码盘，所述六轴陀螺仪和所述码盘分别与控制器电连接。
于本实用新型的一个或多个方案中，所述TOF模块的中线与主体的中线之间的间隔为30mm到40mm，所述主体的中线与机器人的轮轴线平行。
一种移动机器人，所述机器人具有上述的机器人的点云数据获取结构。机器人可以准确的进行沿边清扫，还可以在沿边的过程中获取数据来对机器人的位姿进行修正。
附图说明
图1为本发明的机器人的结构示意图；
图2为本发明的机器人的俯视图；
图3为本发明的机器人的坐标的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“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”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
此外，如有术语“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隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。
在实用新型中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征 “之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，通过对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述，使本实用新型的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
参照附图1至图2可知，一种机器人的点云数据获取结构，包括主体1和控制器，所述主体的左前侧或右前侧上设有单点的TOF模块2，所述TOF模块2与所述控制器电连接，所述TOF模块2检测方向与机器人的轮轴线平行。TOF模块2的探测方向与墙面垂直设置，便于机器人获取机器人与墙面之间的距离信息，并且机器人可以在沿边的过程中将获取的数据直接用于修改机器人的位姿，不需要经过复杂的计算。
作为其中一种实施例，所述TOF模块2包括TOF传感器，所述TOF传感器的型号为VL6180。成本较低，实用性高。所述TOF传感器包括发射器和接收器，所述发射器和接收器水平排列设置。所述TOF模块2的中线与主体1的中线之间的间隔为30mm到40mm，所述主体1的中线与机器人的轮轴线平行，该设置间隔可以使机器更好的沿边绕柱和绕墙角，获取的数据更加准确。
作为其中一种实施例，所述主体1的前端设有碰撞条3，所述碰撞条3上设有圆孔4，所述TOF模块2设置在圆孔4的一侧，并通过该圆孔4检测障碍物。所述主体1包括IMU模块，所述IMU模块包括六轴陀螺仪和码盘，所述六轴陀螺仪和所述码盘分别与控制器电连接。
一种移动机器人，所述机器人具有上述的机器人的点云数据获取结构。机器人可以准确的进行沿边清扫，还可以在沿边的过程中获取数据来对机器人的位姿进行修正。
参照图3可知，机器人获取点云的方法为：机器人以开始沿边时自身的中心位置为原点建立世界坐标系，在移动过程中分别通过IMU模块和TOF模块获取IMU数据和测量距离，通过IMU数据获取当前机器人中心位置的坐标，然后以当前机器人中心位置的坐标为原点，机器人正前方为x轴建立机器人坐标系，来获取TOF模块的坐标，机器人基于当前机器人中心位置的坐标、TOF模块的坐标和测量距离获取点云数据。通过设置世界坐标系和机器人坐标系的方式获取障碍物上的点数据，准确度高，计算量少。移动机器人在工作时，以自身的中心位置为基础坐标，在以基础坐标为原点建立世界坐标系，移动机器人然后开始移动，并在移动过程中通过IMU模块获取IMU数据，通过采集t1时刻到t2时刻之间的IMU数据，通过IMU数据就可以估算出机器人在t1时刻到t2时刻的相对运动姿态。从而可以根据t1时刻的机器人坐标，计算出t2时刻的机器人坐标。对于平面移动的机器人来说，IMU数据仅包括角速度方向垂直于地面的角速度大小，及两轮的编码器计数即可估算机器人的姿态。（此为机器人公开技术，常用于惯性导航机器人）。移动机器人在知道当前的机器人坐标后，以当前的机器人坐标为原点建立机器人坐标系，机器人的正前方为x轴，y轴可以根据实际情况设置，图中y轴为移动机器人的左侧方向，在根据设置TOF模块时的位置参数，获取TOF模块相对于机器人坐标系的TOF坐标，比如图中的机器人坐标为（1.0,1.0,1.5707），则TOF坐标为（0.035，-0.165，-1.5707），然后根据TOF模块获取到的TOF模块与障碍物之间的距离、机器人坐标和TOF坐标，通过公式ox=cos（rθ）* tx-sin(rθ)* ty+ rx+d*cos(rθ+ tθ)；oy=sin（rθ）* tx+cos(rθ)* ty+ ry+d*sin(rθ+ tθ)；其中，机器人坐标为（rx，ry，rθ），TOF坐标为（tx，ty，tθ），TOF数据为d，得到障碍物的坐标为（ox，oy）。点云数据(point cloud data)是指扫描资料以点的形式记录，本申请中，采用的是单点的TOF模块，获取到的是障碍物上一个点的坐标，该坐标就是点云数据。移动机器人在移动过程中就可以获取一系列的点云数据。
在说明书的描述中，参考术语“合一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。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例或者示例中以合适方式结合。说明书的描述中连接的所述连接方式具有明显的效果和实用效力。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本实用新型不局限于上述的具体实施方式，在本实用新型基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本实用新型的保护范围，应由各权利要求限定之。
Claims (7)
1.一种机器人的点云数据获取结构，包括主体和控制器，其特征在于，所述主体的左前侧或右前侧上设有单点的TOF模块，所述TOF模块与所述控制器电连接，所述TOF模块检测方向与机器人的轮轴线平行。
2.根据权利要求1所述的机器人的点云数据获取结构，其特征在于，所述TOF模块包括TOF传感器，所述TOF传感器的型号为VL6180。
3.根据权利要求2所述的机器人的点云数据获取结构，其特征在于，所述TOF传感器包括发射器和接收器，所述发射器和接收器水平排列设置。
4.根据权利要求1所述的机器人的点云数据获取结构，其特征在于，所述主体的前端设有碰撞条，所述碰撞条上设有圆孔，所述TOF模块设置在圆孔的一侧，并通过该圆孔检测障碍物。
5.根据权利要求1所述的机器人的点云数据获取结构，其特征在于，所述主体包括IMU模块，所述IMU模块包括六轴陀螺仪和码盘，所述六轴陀螺仪和所述码盘分别与控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的机器人的点云数据获取结构，其特征在于，所述TOF模块的中线与主体的中线之间的间隔为30mm到40mm，所述主体的中线与机器人的轮轴线平行。
7.一种移动机器人，其特征在于，所述机器人具有权利要1至6任一项所述的机器人的点云数据获取结构。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202023167290.9U CN213748478U (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 机器人的点云数据获取结构及机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN213748478U true CN213748478U (zh) | 2021-07-20 |
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ID=76836662
Family Applications (1)
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| CN202023167290.9U Active CN213748478U (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 机器人的点云数据获取结构及机器人 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN213748478U (zh) |
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2020
- 2020-12-25 CN CN202023167290.9U patent/CN213748478U/zh active Active
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