CN214502485U

CN214502485U - 一种传感器系统、机器人

Info

Publication number: CN214502485U
Application number: CN202120916696.8U
Authority: CN
Inventors: 张伟
Original assignee: Beijing Orion Star Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Orion Star Technology Co Ltd
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-10-26
Anticipated expiration: 2031-04-29

Abstract

本申请公开一种传感器系统、机器人，该系统包括多个传感器、微控制器和处理器，多个传感器包括数据传输接口不同的第一类传感器和第二类传感器，微控制器与第二类传感器连接，用于从第二类传感器获取第二类传感器采集的第二类数据，处理器与第一类传感器连接，用于从第一类传感器获取第一类传感器采集的第一类数据，处理器还与微控制器连接，用于从微控制器获取第二类数据，处理器与微控制器的连接接口与第一类传感器的数据传输接口相同。这样，具有不同数据传输接口的各传感器接入处理器时不再需要额外的接口转换电路，接入方式比较简单，而且各传感器的接入不必受限于接线长度和材质的影响，因此，传感器系统的扩展性和稳定性也比较好。

Description

一种传感器系统、机器人

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感器系统、机器人。

背景技术

目前，使用到同步定位和建图(simultaneous localization and mapping，SLAM)的场景都会用到多个传感器如陀螺仪、轮式里程计、深度摄像头等，这些传感器的数据传输接口往往不同，而进行SLAM的处理器通常不具有接入各种传感器的数据传输接口，而需要借助于额外的接口转换电路来接入这些传感器。这样，传感器的接入比较复杂，传感器的稳定性也易受接线长度和材质的影响。

其他需要将多个具有不同数据传输接口的传感器接入处理器的场景也存在着类似的问题。

实用新型内容

本申请实施例提供一种传感器系统、机器人，用以解决相关技术中传感器的接入比较复杂的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种传感器系统，包括多个传感器、微控制器和处理器，其中：

所述多个传感器包括第一类传感器和第二类传感器，所述第一类传感器与所述第二类传感器的数据传输接口不同；

所述微控制器与所述第二类传感器连接，用于从所述第二类传感器获取所述第二类传感器采集的第二类数据；

所述处理器与所述第一类传感器连接，用于从所述第一类传感器获取所述第一类传感器采集的第一类数据；

所述处理器还与所述微控制器连接，用于从所述微控制器获取所述第二类数据，所述处理器与所述微控制器的连接接口与所述第一类传感器的数据传输接口相同。

在一些可能的实施方式中，所述微控制器还与所述第一类传感器连接，用于控制所述第一类传感器采集第一类数据。

在一些可能的实施方式中，所述第一类传感器的数据传输接口为通用串行总线USB接口，所述第二类传感器的数据传输接口为非USB接口。

在一些可能的实施方式中，还包括通用串行总线集线器USB Hub，其中：

所述处理器，具体通过所述USB Hub连接所述第一类传感器和所述微控制器，具体用于通过所述USB Hub从所述第一类传感器获取所述第一类数据，通过所述USB Hub从所述微控制器获取所述第二类数据。

在一些可能的实施方式中，所述第一类传感器为视觉类传感器，所述第二类传感器为非视觉类传感器。

在一些可能的实施方式中，处理器，具体用于通过通用串行总线视频类uvc驱动从所述第一类传感器获取所述第一类数据，通过通信设备类cdc驱动从所述微控制器获取所述第二类数据。

在一些可能的实施方式中，所述视觉类传感器包括广角摄像头和深度摄像头中的至少一个；和/或

所述非视觉类传感器包括陀螺仪、轮式里程计、激光雷达和超声波传感器中的至少一个。

在一些可能的实施方式中，所述微控制器通过集成电路i2c接口连接所述陀螺仪；

所述微控制器通过控制器局域网络can接口连接所述轮式里程计；

所述微控制器通过通用异步收发传输器uart接口连接所述激光雷达；

所述微控制器通过串行外围设备接口spi连接所述超声波传感器；和/或

所述微控制器通过通用输入/输出gpio接口连接所述广角摄像头和/或所述深度摄像头。

在一些可能的实施方式中，所述处理器，具体用于通过同步传输的方式从所述第一类传感器获取所述第一类数据，通过中断传输的方式从所述微控制器获取所述第二类数据。

第二方面，本申请实施例提供一种机器人，包括上述任一传感器系统。

本申请实施例提供的传感器系统，具有不同数据传输接口的各传感器接入处理器时不再需要额外的接口转换电路，接入方式比较简单，而且各传感器的接入不必受限于接线长度和材质的影响，因此，传感器系统的扩展性和稳定性也比较好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种传感器系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的又一种传感器系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的再一种传感器系统的结构示意图。

具体实施方式

为了解决相关技术中传感器的接入比较复杂的问题，本申请实施例提供了一种传感器系统、机器人。

以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

首先，需要说明的是，本申请实施例中的微控制器可连接多种类型的传感器，即微控制器可通过各种类型的数据传输接口连接传感器，其中，微控制器的型号如ATSAME70Q21。而本申请实施例中的处理器可以是845芯片等，只要可满足实际应用场景如进行SLAM所需的运算能力要求即可。

图1为本申请实施例提供的一种传感器系统的结构示意图，包括多个传感器、微控制器和处理器，其中：

多个传感器包括第一类传感器和第二类传感器；

微控制器与第二类传感器连接，用于从第二类传感器获取第二类传感器采集的第二类数据；

处理器与第一类传感器连接，用于从第一类传感器获取第一类传感器采集的第一类数据；

处理器还与微控制器连接，用于从微控制器获取第二类数据。

其中，第一类传感器与第二类传感器的数据传输接口不同，处理器与微控制器的连接接口与第一类传感器的数据传输接口相同。

比如，第一类传感器的数据传输接口为通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口，第二类传感器的数据传输接口为非USB接口，处理器与微控制器的连接接口也为USB接口。

本申请实施例中，具有不同数据传输接口的各传感器接入处理器时不再需要额外的接口转换电路，接入方式比较简单，而且各传感器的接入不必受限于接线长度和材质的影响，因此，传感器系统的扩展性和稳定性也比较好。

图2为本申请实施例提供的又一种传感器系统的结构示意图，与图1相比，图2中的微控制器还与第一类传感器连接，用于控制第一类传感器采集第一类数据。

具体实施时，微控制器在从第二类传感器获取到第二类传感器采集的第二类数据时，可以基于当前的系统时间对第二类数据添加时间戳后发送给处理器，微控制器在控制第一类传感器采集第一类数据时，可以将当前的系统时间发送给处理器，由处理器根据接收到的系统时间对从第一类传感器获取的第一类数据添加时间戳。

这样，第一类数据和第二类数据的时间戳都是依据微控制器的系统时间添加的，相当于微控制器的系统时间是第一类数据和第二类数据的时钟源，所以第一类数据和第二类数据之间的时间同步性较好，实现了第一类数据和第二类数据的数据融合。

图3为本申请实施例提供的再一种传感器系统的结构示意图，在该实施例中，第一类传感器的数据传输接口为USB接口，第二类传感器的数据传输接口为非USB接口，处理器与微控制器的连接接口也为USB接口，相比于图2的传感器系统还多包括通用串行总线集线器(Universal Serial Bus Hub，USB Hub)，其中：

处理器，通过USB Hub连接第一类传感器和微控制器，具体用于通过USB Hub从第一类传感器获取第一类数据，通过USB Hub从微控制器获取第二类数据。

这样，借助于USB Hub可增强处理器与第一类传感器、以及处理器与微控制器之间数据传输的稳定性，其中，USB Hub可以选用USB3.0 Hub，并且，USB3.0 Hub的数据传输速率可大达5Gbps，以较好地满足第一类传感器和第二类传感器的带宽需求。

在一些可能的实施方式中，第一类传感器为视觉类传感器，第二类传感器为非视觉类传感器。

具体实施时，处理器可以通过通用串行总线视频类(usb video class，uvc)驱动从第一类传感器获取第一类数据，通过通信设备类(communication device class，cdc)驱动从微控制器获取第二类数据。

另外，实际应用中，各类传感器的数据传输速率需求是不同的，比如，视觉类传感器的数据传输速率较高、而非视觉类传感器的数据传输速率较低。

为了能够较好地应对不同类型的传感器的数据传输速率需求，处理器可以通过同步传输(isochronous传输)的方式从第一类传感器获取其采集的第一类数据，通过中断传输(interrupt传输)的方式从微控制器获取第二类传感器采集的第二类数据。

具体实施时，传感器系统中的视觉类传感器可以包括广角摄像头和深度摄像头中的至少一个，非视觉类传感器可以包括陀螺仪、轮式里程计、激光雷达和超声波传感器中的至少一个。

并且，微控制器可以通过不同的连接方式连接各传感器，比如：

微控制器可以通过集成电路(inter integrated circuit，i2c)接口连接陀螺仪；

微控制器可以通过控制器局域网络(controller area network，can)接口连接轮式里程计；

微控制器可以通过通用异步收发传输器(universal asynchronous receiver/transmitter，uart)接口连接激光雷达；

微控制器可以通过串行外围设备接口(serial perripheral interface，spi)连接超声波传感器；

微控制器通过通用输入/输出接口(general-purposeinput/outputports，gpio)连接广角摄像头和/或深度摄像头。

需要说明的是，当微控制器连接广角摄像头和深度摄像头时，是通过两个gpio分别连接广角摄像头和深度摄像头。

另外，为了能够降低视觉类传感器的数据采集频率，微控制器还可以在合适的时机控制视觉类传感器采集第一类数据，而不必控制视觉类传感器一直采集第一类数据。

比如，微控制器可以在根据陀螺仪采集的运动状态表征数据确定满足预设图像采集条件时，控制视觉类传感器采集第一类数据，和/或，微控制器在确定轮式里程计的里程达到设定里程的倍数时，控制视觉类传感器采集第一类数据。

一般地，陀螺仪采集的运动状态表征数据可以包括三个方向上的速度和加速度，根据这些数据可以判断出安装陀螺仪的设备的运动状态，比如根据加速度可以判断出该设备的转弯方向、该设备是否是急转弯等信息，若预设图像采集条件为转弯，则微控制器可在根据加速度确定出该设备转弯时控制视觉类传感器采集第一类数据。

而轮式里程计的里程是随着安装轮式里程计的设备的移动而发生改变的，轮式里程计的里程达到设定里程的倍数说明该设备移动了一定距离，为了能够全面了解该设备的运动情况，微控制器同样可控制视觉类传感器采集第一类数据。

此外，本申请实施例还提供一种机器人，包括上述任一实施例中的传感器系统，该机器人可以利用第一类数据和第二类数据融合后的数据进行SLAM。

由于上述任一传感器系统所提供的第一类数据和第二类数据之间的时间同步性较好，所以该机器人在利用第一类数据和第二类数据融合后的数据进行SLAM的准确性也比较高。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种传感器系统，其特征在于，包括多个传感器、微控制器和处理器，其中：

2.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，所述微控制器还与所述第一类传感器连接，用于控制所述第一类传感器采集第一类数据。

3.如权利要求1或2所述的传感器系统，其特征在于，所述第一类传感器的数据传输接口为通用串行总线USB接口，所述第二类传感器的数据传输接口为非USB接口。

4.如权利要求3所述的传感器系统，其特征在于，还包括通用串行总线集线器USB Hub，其中：

5.如权利要求1或2所述的传感器系统，其特征在于，所述第一类传感器为视觉类传感器，所述第二类传感器为非视觉类传感器。

6.如权利要求5所述的传感器系统，其特征在于，

所述处理器，具体用于通过通用串行总线视频类uvc驱动从所述第一类传感器获取所述第一类数据，通过通信设备类cdc驱动从所述微控制器获取所述第二类数据。

7.如权利要求5所述的传感器系统，其特征在于，

所述视觉类传感器包括广角摄像头和深度摄像头中的至少一个；和/或

8.如权利要求7所述的传感器系统，其特征在于，

所述微控制器通过集成电路i2c接口连接所述陀螺仪；

9.如权利要求1所述的传感器系统，其特征在于，

所述处理器，具体用于通过同步传输的方式从所述第一类传感器获取所述第一类数据，通过中断传输的方式从所述微控制器获取所述第二类数据。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的传感器系统。