CN218044997U - 清洁设备、自移动机器人其及传感器模块 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种清洁设备、自移动机器人其及传感器模块。自移动机器人可以停靠或驶离清洁设备的基站，并且在自移动机器人的前侧设置有传感器模块。传感器模块包括面阵激光传感器以及返航传感器，其中面阵激光传感器可以同时提供高质量的空间地图以及识别障碍物，简化了现有的导航模块搭配避障模块的设置方式，而返航传感器可以识别自移动机器人的返航路径。因此，本申请实施例可实现整机导航、避障合而为一的功能，解决现有的自移动机器人的导航避障结构复杂的问题。

Description

清洁设备、自移动机器人其及传感器模块

技术领域

本申请涉及清洁设备领域，尤其涉及一种清洁设备、自移动机器人其及传感器模块。

背景技术

当前市面上主流的扫地机器人、洗地机器人或扫拖一体式机器人等自移动机器人的导航方式大致上分为采用激光雷达(LDS)的激光导航方式(以下简称LDS激光导航)和视觉同步定位与地图构建Visual SLAM(V-slam(simultaneous localization and mapping)的视觉导航方式(以下简称V-slam视觉导航)。其中，V-slam视觉导航通过摄像头拍摄画面，容易受到光线影响，存在建图质量不高，导航避障效率偏低的问题。LDS激光导航通过LDS发射射线，不易受光线影响，但其在自移动机器人的应用上，存在整体的导航避障结构复杂，成本较高的问题。此外，上述两者的整机在工作时，均需在机器前方另搭配结构光模组或摄像头进行避障，结构复杂。

发明内容

本申请的多个方面提供一种清洁设备、自移动机器人其及传感器模块，用以解决现有的自移动机器人的导航避障结构复杂的问题。

本申请实施例提供一种清洁设备，包括：基站以及自移动机器人。所述自移动机器人可以停靠于所述基站或从所述基站驶离。所述自移动机器人的前侧设置有传感器模块，所述传感器模块包括壳体以及间隔设置于所述壳体上的面阵激光传感器以及返航传感器。其中，所述面阵激光传感器用以建构所述自移动机器人的外界环境的空间地图以及识别行驶路径上的障碍物，所述返航传感器用以识别所述自移动机器人返回基站的返航路径。

本申请实施例还提供一种自移动机器人，包括：机体，包括本体和设置于所述本体底部的驱动装置；以及传感器模块，包括壳体、面阵激光传感器以及返航传感器。其中，所述壳体设置于所述本体的前侧，所述面阵激光传感器和所述返航传感器分别设置于所述壳体上，并且露出于所述壳体的表面。所述面阵激光传感器用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物。所述返航传感器用以识别所述机体返回基站的返航路径。

在一些实施例中，所述传感器模块还包括透光片，设置于所述表面上，并且覆盖所述面阵激光传感器和所述返航传感器，其中所述透光片表面设置有镀膜，用以增强所述透光片对所述面阵激光传感器所发射光线的穿透率和/或降低对所述光线的反射率。

在一些实施例中，所述传感器模块还包括散热元件，设置于所述面阵激光传感器上，用以降低所述面阵激光传感器的工作温度。

在一些实施例中，所述面阵激光传感器包括感测部和导线部，且所述传感器模块还包括缓冲垫，套设于所述感测部外围，并且介于所述壳体和所述感测部之间。

在一些实施例中，所述壳体包括外壳、盖板和密封圈。所述外壳具有容置空间，所述面阵激光传感器和所述返航传感器分别设置于所述容置空间内，并且部分的露出于所述外壳表面。所述密封圈环绕设置于所述容置空间的外围，所述盖板封闭所述容置空间，并且压合于所述密封圈上。

本申请实施例另提供一种自移动机器人，包括机体以及设置于所述机体前侧的传感器模块。所述传感器模块包括间隔设置的面阵激光传感器和返航传感器，其中所述面阵激光传感器用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物，所述返航传感器，用以识别所述机体返回基站的返航路径。

本申请实施例还提供一种自移动机器人，包括机体、设于机体前侧的撞板和面阵激光传感器，所述撞板设有用于暴露面阵激光传感器的开口，所述撞板的顶端是所述机体的最高点，所述面阵激光传感器用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物。

在一些实施例中，所述自移动机器人还包括传感器模块，设置于所述撞板上，并且对应于所述开口，所述传感器模块包括所述面阵激光传感器以及返航传感器，所以返航传感器用以识别所述机体的返航路径。

在一些实施例中，所述传感器模块还包括透光片，嵌合于所述开口内沿并且覆盖所述面阵激光传感器和所述返航传感器，所述透光片表面设置有镀膜，用以增强所述透光片的透光率以及降低反射率。

在一些实施例中，所述面阵激光传感器上还设置有散热元件，用以降低所述面阵激光传感器的工作温度。

在一些实施例中，所述面阵激光传感器的外围套设有缓冲垫，用以减少所述机体运行时传递至所述面阵激光传感器的震动。

本申请实施例同时提供一种传感器模块，适于应用在自移动机器人的机体上。传感器模块包括：壳体，用以设置于所述机体的前侧；面阵激光传感器，设置于所述壳体上，并且露出于所述壳体的表面，用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物；以及返航传感器，设置于所述壳体上，并且露出于所述表面，用以识别所述机体返回基站的返航路径。

在一些实施例中，所述传感器模块还包括透光片和散热元件。所述透光片设置于所述表面上，并且设置有镀膜，用以增强所述透光片对所述面阵激光传感器所发射光线的穿透率和/或降低对所述光线的反射率。所述散热元件设置于所述面阵激光传感器上，用以降低所述面阵激光传感器的工作温度。

在一些实施例中，所述壳体包括外壳、盖板、密封圈和缓冲垫。所述外壳具有容置空间，所述面阵激光传感器和所述返航传感器分别设置于所述容置空间内，并且部分的露出于所述外壳表面。所述密封圈环绕设置于所述容置空间的外围，所述盖板封闭所述容置空间，并且压合于所述密封圈上。所述缓冲垫套设于所述面阵激光传感器的感测部外围，并且介于所述外壳和所述感测部之间。

在本申请实施例中，自移动机器人设置有传感器模块，且传感器模块包括并排设置或间隔设置的飞行时间传感噞以及返航传感器。因此，本申请的传感器模块的结构紧凑，适于安装在自移动机器人的机体前侧，节省整体结构空间，有助于在自移动机器人另外附加其他功能组件。此外，本申请中面阵激光传感器可以面阵方式排列，例如6x6或8x8的方式排列，并且由此面阵排列的面阵激光传感器直接发射和接收红外光，从而测量出障碍物的距离，不易受周遭光线影响，其建图质量优于V-slam视觉导航，并可实现整机导航、避障合而为一的功能，从而解决现有的自移动机器人的导航避障结构复杂的问题。同时由于结构简单，成本较低。

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为本申请实施例的自移动机器人的立体图。

图2为本申请实施例的传感器模块的组合图。

图3为本申请实施例的传感器模块的分解图。

图4为本申请实施例的传感器模块的剖面图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1至图4。本申请实施例所提供的清洁设备为包括基站以及自移动机器人1的智能化清洁设备。其中，为了方便说明，图中省略绘示基站以及自移机器的轮组件等构件。在本申请实施例中，自移动机器人1可以是但不限于可以自行建构空间地图、规划清洁路径与返航路径、执行清洁任务并自动返航等功能的扫地、洗地、拖地、擦窗及其组合其中之一的自移动机器人。

自移动机器人1包括机体10以及传感器模块20。其中，机体10包括本体110和驱动装置。本体110用以设置传感器模块20、控制模块、驱动模块等电气组件。驱动装置设置于本体110底部，其包括轮组件，用以带动本体110在地面或窗户等工作面上行走。传感器模块20设置于机体10上，并位于本体110的前侧，即位于机体10前进方向的一侧。传感器模块20包括壳体210、返航传感器220以及面阵激光传感器230。

传感器模块20的壳体210可以是但不局限于中空壳体。在本实施例中，壳体210包括相配合的外壳211和盖板212，其中外壳211内具有容置空间211a，并且在外壳211的一侧设置有多个窗口211b，另一侧设置有安装口211c。返航传感器220和面阵激光传感器230通过安装口211c设置于外壳211的容置空间211a内，并且分别从相对应的窗口211b露出于外壳211表面。盖板212即盖合于安装口211c上，并且封闭安装口211c，使容置空间211c形成密闭空间，以避免灰尘或水气等异物进入容置空间211c内造成返航传感器220、面阵激光传感器230或其他电气组件的损坏。

因此，在本申请的一些实施例中，在壳体210的外壳211和盖板212之间还设置有密封圈213，其在容置空间211a靠近安装口211c的一侧，沿着容置空间211a的内沿环绕设置。并且，当盖板和外壳相互结合时，盖板212封闭容置空间211a，并且在通过如螺钉等固定件240与外壳对接时，压合于密封圈213上，起到防水、防尘等密封作用。

相类似的，在本申请的某些实施例中，在外壳211表面(即相对容置空间的另一侧表面)设置有透光片250。此透光片250可以是但不局限于由玻璃或亚克力材质等透光材料所组成，当采用亚克力材质的透光片250时，可避免透光片250因意外撞击而碎裂，消除人身安全的风险。在本申请实施例中，透光片250可以通过防水泡棉胶等材料所组成的背胶贴合在外壳211表面，并且覆盖于返航传感器220和面阵激光传感器230上方。如此一来，使透光片250与外壳211结合后，可保证外壳211前侧的防水密封性，并配合盖板212与密封圈213在外壳211后侧提供的防水密封性，提供传感器模块20整体的防水、防尘等密封效果，提升产品的可靠性。

返航传感器220和面阵激光传感器230在壳体210上可以是但不局限于以彼此相邻的方式并排设置或是相互间隔设置。其中，返航传感器220可以是红外传感器，用以在自移动机器人1完成任务并返回基站的过程中，辨识基站的位置，并引导自移动机器人1沿返航路径返回基站处停靠，以进行充电、补水和/或排水等程序。在本申请实施例中，面阵激光传感器230可以是面阵飞行时间传感器，其包含导线部231和感测部232。导线部231电性连接于感测部232，用以耦接至自移动机器人1内部所设置的控制模块，以便于传送感测信号至控制模块以及传送控制信号至感测部232。感测部232包括沿垂直轴向上下排列的信号发射器2321以及信号接收器2322，分别卡合于外壳211上相对应的窗口211b内。其中，信号发射器2321用以向外界环境发射红外光线，使红外光线受外界环境中的待测物体反射，当反射的红外光线被信号接收器2322接收后，可以测得红外光线的飞行时间。如此一来可以计算出多个点的距离信息，并依此确定面阵激光传感器230与物体或周围环境之间的距离，并依据测量的点生成深度图像或3D图像等点云图像，供机体10导航避障计算参考。

因此，在本申请实施例中，通过面阵面阵激光传感器的设置，可以同时提升建图质量和导航避障效率，免除了需要多种模块相互辅助感测所造成的导航避障结构复杂的问题，使传感器模块的结构紧凑，节省占用空间与成本。

此外，一般对于配置有激光雷达(LDS)的自移动机器人而言，由于此激光雷达配置在机体的顶部或是在使用上必需从机体的顶部升起，因此，在机体进行清洁任务时，会在垂直轴向上占据相当大的空间，不利于自移动机器人在行进时穿越高度较矮的空间中执行任务，例如矮柜或椅子下方和地面之间的高度较矮的空间。并且，对于自移动机器人本身而言，其机体厚度也无法获得缩减，较为笨重。反之，在本申请实施例中，自移动机器人上所配置的传感器模块中具有面阵激光传感器，其同时结合了高质量建图和导航避障等功能，并且设置在机体的前侧。因此，当机体执行清洁任务时，可直接通过面阵激光传感器在机体前侧进行感测建图和导航避障，并且在此过程中不会有传感器组件凸出于机体的顶面，释放机体垂直轴向的空间使用。如此一来，可维持机体顶面的平坦化，并且使机体在垂直轴向上的厚度可以变薄，有助于让自移动机器人进入较矮空间执行清洁任务。

如图1所示。因此，在本申请的某些实施例中，自移动机器人1的机体10前侧设置有撞板110，用以在机体10遭受碰撞时提供减缓撞击力道，以及保护机体10不受损坏等作用。撞板110上设置有开口111，传感器模块20设置在撞板110上，并且以透光片250嵌合于开口111内沿，使面阵激光传感器露出于开口111。其中，撞板110的顶端112为机体10的最高点，因此当自移动机器人1在地面或窗面等工作面上行走时，其机体10的顶面和工作面之间的距离不大于撞板110的顶端和工作面之间的距离，让自移动机器人1在执行清洁任务时，只要位于机体前侧的撞板110能进入高度相对应的矮小空间内，则机体10整体就一定也能进入此空间内，以完成此空间内的清洁任务，避免机体10的中段或后侧因无法进入而卡死在空间入口处，导致机体10动弹不得的情形发生。

请参阅图3和图4。此外，在本申请的一些实施例中，传感器模块20的透光片250可以是由加硬透红外亚克力材质所组成，并且在表面镀有增透减反膜，其对波长为850-940nm(奈米)的红外光的透光率可达98％，让大多数的红外光可以穿透，并且可以减少反射率。因此，当感测部232上的信号发射器2321向外发射红外光时，通过增透减反膜降低红外光受透光片250的反射与遮挡，避免能量的损耗，并且使信号接收器2322可以更确实的接收经反射后的红外线，从而可以增强感测部232的感测效能，提升建图质量和导航避障效率。

再者，为了避免自移动机器人1的机体10运行时所产生的震动影响传感器模块20的感测精度，在本申请的一些实施例中，传感器模块20还设置有缓冲垫260。例如，由橡胶或硅胶等材料所组成的减震结构，并且其结构形态匹配于感测部232的信号发射器2321和信号接收器2322。因此，在缓冲垫260上设置有多个开孔260a。当缓冲垫260套设于感测部232外围时，可通过这些开孔260a使其内周面接触于信号发射器2321和信号接收器2322的外周面。并且，在设置于外壳211上时，缓冲垫260恰好卡合于相对应的窗口211b内，并且介于外壳211和感测部232之间，提供感测部232减震效果，可减少机体10运行时传递到传感器模组20上的震动，避免对感测性能产生影响。

在本申请的其他实施例中，在传感器模块20的感测部232远离窗口211b的一侧还设置有散热元件270，例如带有多个散热鳍片的散热器271以及涂布于散热器和感测部之间的导热胶或导热硅胶垫272的组合。由于感测部232远离窗口211b的一侧通常为感测部232设置有基板或电路板的一侧，其上电性设置有信号发射器2321、信号接收器2322以及芯片等运作时会产生大量热能的电气元件。因此，通过散热元件270的设置，可以将感测部232运行时产生的高温，通过导热硅胶垫272传递至散热器271上，并通过多个散热鳍片及时的发散至外界环境，降低运作温度，保证了传感器模组20的正常运行。

在本申请实施例的一种应用场景中，当用户开启自移动机器人的机体电源，通过控制模块控制传感器模块的面阵激光传感器运行，以信号发射器向外界环境发射红外光线。当红外光线被外界环境的物体反射后，被信号接收器接收，并通过导线部将所接收的感测信号传送至控制模块，以计算红外光线的飞行时间，从而获得多个点的距离信息，并依此确定机体与物体或周围环境之间的距离。同时，依据上述测量的点生成深度图像或3D图像等点云图像，供机体10导航避障计算参考，进行清洁路径的导航、避障规划。之后，机体依据规划好的清洁路径驶离基站并执行清洁任务。接着，在清洁任务完成后，通过返航传感器识别基站的位置，导引机体沿返航路径返回基站停靠。在上述过程中，通过面阵激光传感器提供高质量的空间地图，可以更好的导引自移动机器人进行清扫任务，并且避免受到障碍物的阻挡，提升清洁效率。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种清洁设备，其特征在于，包括：

基站；以及

自移动机器人，可以停靠于所述基站或从所述基站驶离，所述自移动机器人的前侧设置有传感器模块，所述传感器模块包括壳体以及间隔设置于所述壳体上的面阵激光传感器以及返航传感器，其中所述面阵激光传感器用以建构所述自移动机器人的外界环境的空间地图以及识别行驶路径上的障碍物，所述返航传感器用以识别所述自移动机器人返回基站的返航路径。

2.一种自移动机器人，其特征在于，包括：

机体，包括本体和设置于所述本体底部的驱动装置；以及

传感器模块，包括壳体、面阵激光传感器以及返航传感器，其中所述壳体设置于所述本体的前侧，所述面阵激光传感器和所述返航传感器分别设置于所述壳体上，并且露出于所述壳体的表面，所述面阵激光传感器用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物，所述返航传感器用以识别所述机体返回基站的返航路径。

3.如权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，所述传感器模块还包括透光片，设置于所述表面上，并且覆盖所述面阵激光传感器和所述返航传感器，其中所述透光片表面设置有镀膜，用以增强所述透光片对所述面阵激光传感器所发射光线的穿透率和/或降低对所述光线的反射率。

4.如权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，所述传感器模块还包括散热元件，设置于所述面阵激光传感器上，用以降低所述面阵激光传感器的工作温度。

5.如权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，所述面阵激光传感器包括感测部和导线部，且所述传感器模块还包括缓冲垫，套设于所述感测部外围，并且介于所述壳体和所述感测部之间。

6.如权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，所述壳体包括外壳、盖板和密封圈，所述外壳具有容置空间，所述面阵激光传感器和所述返航传感器分别设置于所述容置空间内，并且部分的露出于所述外壳表面，所述密封圈环绕设置于所述容置空间的内沿，所述盖板封闭所述容置空间，并且压合于所述密封圈上。

7.一种自移动机器人，其特征在于，包括机体以及设置于所述机体前侧的传感器模块，所述传感器模块包括间隔设置的面阵激光传感器和返航传感器，其中所述面阵激光传感器用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物，所述返航传感器，用以识别所述机体返回基站的返航路径。

8.一种自移动机器人，其特征在于，包括机体、设于机体前侧的撞板和面阵激光传感器，所述撞板设有用于暴露面阵激光传感器的开口，所述撞板的顶端是所述机体的最高点，所述面阵激光传感器用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物。

9.如权利要求8所述的自移动机器人，其特征在于，还包括传感器模块，设置于所述撞板上，并且对应于所述开口，所述传感器模块包括所述面阵激光传感器以及返航传感器，所以返航传感器用以识别所述机体的返航路径。

10.如权利要求9所述的自移动机器人，其特征在于，所述传感器模块还包括透光片，嵌合于所述开口内沿并且覆盖所述面阵激光传感器和所述返航传感器，所述透光片表面设置有镀膜，用以增强所述透光片的透光率以及降低反射率。

11.如权利要求8所述的自移动机器人，其特征在于，所述面阵激光传感器上还设置有散热元件，用以降低所述面阵激光传感器的工作温度。

12.如权利要求8所述的自移动机器人，其特征在于，所述面阵激光传感器的外围套设有缓冲垫，用以减少所述机体运行时传递至所述面阵激光传感器的震动。

13.一种传感器模块，适于应用在自移动机器人的机体上，其特征在于，包括：

壳体，用以设置于所述机体的前侧；

面阵激光传感器，设置于所述壳体上，并且露出于所述壳体的表面，用以建构所述机体的外界环境的空间地图以及识别所述机体的行驶路径上的障碍物；以及

返航传感器，设置于所述壳体上，并且露出于所述表面，用以识别所述机体返回基站的返航路径。

14.如权利要求13所述的传感器模块，其特征在于，所述传感器模块还包括透光片和散热元件，所述透光片设置于所述表面上，并且设置有镀膜，用以增强所述透光片对所述面阵激光传感器所发射光线的穿透率和/或降低对所述光线的反射率，所述散热元件设置于所述面阵激光传感器上，用以降低所述面阵激光传感器的工作温度。

15.如权利要求13所述的传感器模块，其特征在于，所述壳体包括外壳、盖板、密封圈和缓冲垫，所述外壳具有容置空间，所述面阵激光传感器和所述返航传感器分别设置于所述容置空间内，并且部分的露出于所述外壳表面，所述密封圈环绕设置于所述容置空间的外围，所述盖板封闭所述容置空间，并且压合于所述密封圈上，所述缓冲垫套设于所述面阵激光传感器的感测部外围，并且介于所述外壳和所述感测部之间。

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