CN218350756U - 一种自移动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自移动设备，包括：壳体；测距装置，至少用于检测所述壳体与位于其移动方向前方的障碍物之间的距离；姿态检测器，用于检测所述测距装置的姿态；以及调整装置，包括设在所述壳体上的调整组件，所述调整组件具有至少在水平面上的两个自由度的运动；所述调整组件与所述姿态检测器连接；所述测距装置设在所述调整组件上；第一控制模块，其输入端与所述姿态检测器的输出端连接，所述第一控制模块的输出端与所述调整组件连接。本实用新型中测距装置能够始终以大致相同的姿态进行测距，测量结果更为准确。

Description

一种自移动设备

技术领域

本实用新型涉及一种自移动设备。

背景技术

随着技术的发展，自移动设备的应用越发广泛，例如扫地机、自动割草机、自动浇灌机等，其能够在室内或者室外自行移动作业，能够大幅节省人力，提高工作效率。

现有的自移动设备上通常设置有测距装置来检测自移动设备与障碍物或工作区域边界之间的距离，从而控制自移动设备可靠地在工作区域内移动。然而，工作区域的地形是多样的，以自动割草机为例，其通常在户外的草坪上工作，草坪具有高低不平的表面或具有坡度的表面，则测距装置的位置也会随着自移动设备的移动而起伏或倾斜，不能保持在水平状态，最终导致测距装置的测距不准，不利于自移动设备的精确定位或避障。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自移动设备，其能够自动调整测距装置的姿态，测距更为准确。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现：一种自移动设备，包括：

壳体；

测距装置，至少用于检测所述壳体与位于其移动方向前方的障碍物之间的距离；

姿态检测器，用于检测所述测距装置的姿态；以及

调整装置，包括设在所述壳体上的调整组件，所述调整组件具有至少在水平面上的两个自由度的运动；所述调整组件与所述姿态检测器连接；

所述测距装置设在所述调整组件上；

第一控制模块，其输入端与所述姿态检测器的输出端连接，所述第一控制模块的输出端与所述调整组件连接。

进一步地，上述的自移动设备，所述调整组件包括第一驱动器，受所述第一驱动器的驱动而旋转的第一转轴，与所述第一转轴相连的第二驱动器，及受所述第二驱动器的驱动而旋转的第二转轴；所述第二转轴的轴线与所述第一转轴的轴线相交；

所述测距装置与所述第二转轴相连；

所述第一控制模块与所述第一驱动器、第二驱动器连接。

进一步地，上述的自移动设备，所述调整组件还包括第三驱动器以及受所述第三驱动器驱动而旋转的第三转轴，所述第三转轴的轴线与所述水平面垂直；

所述第三转轴与所述第一驱动器相连；或者所述第一转轴与所述第二驱动器通过所述第三转轴和第三驱动器连接，所述第三驱动器连接于所述第一转轴，所述第三转轴连接于所述第二驱动器，所述第一转轴的轴线和第二转轴的轴线异面相交。

进一步地，上述的自移动设备，所述调整装置还包括支撑平台；所述调整组件用于驱动所述支撑平台做所述自由度的运动；

所述测距装置和所述姿态检测器均安装于所述支撑平台上。

进一步地，上述的自移动设备，所述第一控制模块安装于所述支撑平台上；或者

所述第一控制模块安装在所述测距装置上。

进一步地，上述的自移动设备，所述壳体的顶部设有第一让位孔；至少所述测距装置的检测部分经所述第一让位孔，分布在所述壳体的顶部外；

所述调整组件布置在所述壳体的内腔中。

进一步地，上述的自移动设备，还包括设在所述壳体的顶部外的外罩；所述外罩与所述壳体之间形成收容腔，所述测距装置及姿态检测器均位于所述收容腔内；

所述外罩的侧壁上设有供所述测距装置的检测部分外露的至少一个第二让位孔；或者，所述外罩的侧壁上设有供所述测距装置的检测部分的光线穿过的透明区。

进一步地，上述的自移动设备，所述测距装置为激光雷达测距装置。

进一步地，上述的自移动设备，所述壳体内还设有执行自移动设备工作的执行驱动器，所述执行驱动器与所述调整组件在水平方向上错开分布。

进一步地，上述的自移动设备，所述壳体内还设有中央控制模块；所述自移动设备还包括用于驱动所述自移动设备行走的驱动机构；所述中央控制模块与所述驱动机构、所述第一控制模块连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的自移动设备设置有姿态传感器和调整装置，测距装置设在调节装置的调节组件上，第一控制模块的输入端与姿态检测器的输出端连接，第一控制模块的输出端与调整组件连接。当移动设备在不平整的表面移动时，姿态检测器检测测距装置的姿态，若检测到测距装置未处于水平状态，其将检测信号传递给第一控制模块，第一控制模块根据姿态检测器检测到的信号，控制调整组件进行转动，至少在水平面上的两个自由度上转动，以对测距装置的姿态进行调整，使测距装置处于水平状态，确保测距装置检测的精确度，进而使移动设备能够精确的定位或避障，便于移动设备在工作区域内可靠地执行工作。

附图说明

图1是本实用新型中自移动设备的结构示意图。

图2是本实用新型中调整组件的结构示意图。

图3是本实用新型中调整装置的结构示意图。

图4是图1中I部的放大图。

图5是本实用新型中自移动设备内电气部分的模块图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1至图5所示，对应于本实用新型一种较佳实施例的自移动设备，其包括壳体1、测距装置3、姿态检测器6以及调整装置2。

自移动设备的种类不限，例如可以是扫地机、自动割草机、自动浇灌机等，其能够自动在地面移动并执行各自种类的工作，例如，扫地机清扫待清洁表面，或者清扫及拖地一体化的清洁表面；自动割草机在移动过程中，实现割草工作；自动浇灌机实现喷洒溶液的工作。

以图1示出了自移动设备为割草机为例，来具体说明本实施例提供的自移动设备，其他自移动设备同样也适用。

自移动设备的壳体1，用以提供安装测距装置3、姿态检测器6以及调整装置2等零部件的空间。

测距装置3用于测距，其至少用于检测，壳体1与位于其移动方向前方的障碍物之间的距离，以便于自移动设备确定自身的位置，进而规划移动轨迹。作为一种优选的实施方式，测距装置3安装于壳体1上靠近自移动设备前端的位置，以便于检测壳体1与前方的障碍物之间的距离。

姿态检测器6用于检测测距装置3的姿态，例如，其能够检测测距装置3是否倾斜，以及相对于X轴、Y轴倾斜的角度等参数，本实施例中，当自移动设备位于水平的支撑平面上时，其处于水平状态，X轴、Y轴均位于水平面上，而Z轴与水平面垂直。在一种优选的实施方式中，姿态检测器6为惯性传感器(IMU)，其能够检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DoF)运动等。当然，姿态检测器6还可以为其他类型的姿态检测器，

调整装置2固定安装于壳体1内腔10内，如图1所示，作为一种优选的实施方式，壳体1内设置有安装板12，安装板12通过螺栓13和螺母配合方式，与壳体1相连，调整装置2则安装在安装板12上。当然，安装板12还可以采用其他方式固定，例如采用螺钉或点焊等其他固定方式固定在壳体上。

优选地，调整装置2包括连接在安装板12上的调整组件21，调整组件21具有至少在水平面上的两个自由度的转动运动，以调整测距装置3的姿态，作为一种优选的实施方式，调整组件21至少能够驱动测距装置3绕着X轴、Y轴转动。

可选地，姿态检测器6和测距装置3可以均设在调整组件21上，自移动设备移动过程中，姿态检测器6与测距装置3始终同步运动，使得姿态检测器6感应到的姿态变化与测距装置3的姿态变化一致，测得结果更为方便和准确。

自移动设备还包括第一控制模块，该第一控制模块的输入端与姿态检测器6的输出端连接，用于接收姿态检测器6检测到的数据，并进行相应的处理，第一控制模块的输出端与调整组件21连接，其能够根据对姿态检测器6输送的数据的处理结果向调整组件21发出相应的控制指令，使得调整组件21将测距装置3调整至水平状态或者接近水平状态(即与水平面之间的夹角在允许的范围内)进行测距。

显然的，在自移动设备移动的过程中，由于地面的高低起伏，测距装置3也将随之倾斜，姿态检测器检测测距装置的姿态，若检测到测距装置未处于水平状态，其将检测信号传递给第一控制模块，第一控制模块根据姿态检测器检测到的信号，控制调整组件进行转动，至少在水平面上的两个自由度上转动，以对测距装置的姿态进行调整，使测距装置处于水平状态，确保测距装置检测的精确度，进而使移动设备能够精确的定位或避障，便于移动设备在工作区域内可靠地执行工作。

作为一种优选的实施方式，如图2和图3所示，调整组件21包括第一驱动器210、受第一驱动器210驱动而旋转的第一转轴211、与第一转轴211相连的第二驱动器212及受第二驱动器212的驱动而旋转的第二转轴213。第一转轴211的轴线与第二转轴213相交。优选的，第一转轴211的轴线与第二转轴213的轴线垂直，例如设置成第一转轴211轴线与X轴重合，第二转轴213的轴线与Y轴重合。

进一步地，第一转轴211上连接有第一架体216，第二驱动器212则连接在第一架体216上，如图2所示，第一架体216呈环状，第二驱动器212连接在第一架体216侧面。第二转轴213上连接有第二架体217，调整装置2还包括连接在第二架体217上的支撑平台23，其能够随着第二转轴213的转动而转动。

如图3所示，测距装置3和姿态传感器6均安装于支撑平台23上，在一种优选的实施方式中，测距装置3和姿态检测器6均直接连接在支撑平台23上；在另一种优选的实施方式中，测距装置3直接连接在支撑平台23上，而姿态检测器6连接在测距装置3上。

如此，测距装置3和姿态检测器6均与第二转轴213相连，能够在第一转轴211和第二转轴212的驱动下旋转，进而调整姿态。第一控制模块与第一驱动器210、第二驱动器212连接，例如可以通过线缆电连接，或者通过无线通信的方式连接。

第一驱动器210和第二驱动器212优选为电机，其电机轴分别与第一转轴212和第二转轴213相连，进而驱动第一转轴212和第二转轴213转动。

进一步地，如图4所示，调整组件21还包括第三驱动器214以及受第三驱动器214驱动而旋转的第三转轴215，第三转轴215与水平面垂直且与第一驱动器210相连，从而使得测距装置3和姿态检测器6能够在第三驱动器214的驱动下绕着Z轴转动，自由度更高。具体的，第三转轴215上连接有第三架体218，第一驱动器210连接在第三架体218上。

第三驱动器214优选为电机，第三转轴215可以是其电机轴，也可以是与电机轴相连的转轴。第三驱动器214还可以是例如电动转台等装置。

作为第三转轴和第三驱动器的设置位置的变形实施方式，第一转轴与第二驱动器通过所述第三转轴和第三驱动器连接，具体地，第三驱动器连接于第一转轴，第三转轴连接于所述第二驱动器，第一转轴的轴线和第二转轴的轴线异面相交。即第三转轴位于第一转轴和第二转轴之间。

作为一种优选的实施方式，调整装置2可以直接选择为电动云台。

第一控制模块的安装位置不限，例如，其可以安装在支撑平台23上，也可以安装在测距装置3上，或者壳体上均可。

优选的，姿态检测器6作为一个元器件安装在第一控制模块上，这样，其与调整装置2的数据交互都在第一控制模块内部，测距装置3与第一控制模块之间的数据交互量较少，测距装置3与第一控制模块的姿态检测器6之间仅需要偶尔进行数据交互，以检查和矫正自己的位置。而如果姿态检测器6设置在测距装置3内的控制模块上，则需要第一控制模块中的处理器，将姿态检测器6采集的数据进行转换计算，转换到调整装置2的位置上，最终再来控制调整装置2，从而增加了处理器的数据计算量，不利于快速做出姿态调整。

为了便于测距装置3进行测距，壳体1顶部设有第一让位孔11，至少测距装置3的检测部分30经所述第一让位孔11分布在壳体1的顶部外，而调整组件21则布置在壳体1的内腔10中。检测部分30是测距装置3用于执行测距工作的部分。例如，当测距装置3为激光雷达测距装置时，其检测部分即为其激光发射和接收的部分，由于该部分位于壳体1外，因此不会受到壳体1的阻挡，激光雷达测距装置可以实现360度的全方位测距。

进一步地，为了保护外露于壳体1的测距装置3，如图4所示，自移动设备还包括设置在壳体1顶部外的外罩4，外罩4罩设在测距装置3上，其与壳体1之间形成收容腔40，测距装置3及姿态检测器2均位于收容腔40内。外罩4的设置，能够有效的保护测距装置3和姿态检测器2，防止外界的异物或者雨水等损坏壳体1内部的元器件。同时，为了防止外罩4遮挡测距装置3，其侧壁上设有供测距装置3的检测部分30外露的至少一个第二让位孔41，或者，外罩4的侧壁上设有供测距装置的检测部分30的光线穿过的透明区，例如，通过玻璃或者透明塑料形成所述的透明区，从而使收容腔呈密封腔体，不仅仅可以防水，还可以防止测距装置在运行过程中，被其他物质碰撞到测距装置的表面，以割草机为例，例如被树枝碰撞到测距装置的表面。显然的，相较于第二让位孔41，设置实体的透明区的形式更有利于保护测距装置3及姿态检测器2。

作为一种优选的实施方式，测距装置3能够360°扫描测距，且优选为激光雷达测距装置，在该种实施方式中，上述的第二让位孔41和透明区可以设置成完整的环状或者断续的环状，并环绕于检测部分30的外周，以使得测距装置3在多个角度都能够进行测距。

如图1所示，自移动设备还包括位于其壳体1内的执行驱动器5，执行驱动器5用于执行自移动设备的工作，以割草机为例，其包括割草的刀具50，执行驱动器5则为驱动该刀具50转动割草的电机。本实施例中，执行驱动器5与调整组件21的位置被设置成在水平方向上错开分布，以使得两者在竖直方向上无重合部分，进而降低整个自移动设备的高度或厚度，便于其小型化。

自移动设备通过其驱动机构驱动行走，驱动机构通常包括若干车轮以及驱动车轮行进的驱动电机，如图5所示，自移动设备还包括设置在壳体1内部的中央控制模块7，该中央控制模块7与驱动机构和第一控制模块连接，例如可以通过线缆电连接，或者通过无线通信的方式连接。中央控制模块7能够对自移动设备进行总体的控制，例如根据测距装置3的数据计算自移动设备的当前位置，然后生成控制指令控制驱动机构动作，使自移动设备沿着需要的路径移动。

本实用新型的自移动设备设置有姿态传感器和调整装置，调整装置能够根据姿态检测器检测到的测距装置的姿态信息调整测距装置，使之始终保持在水平状态或大致水平状态(例如水平或者接近水平的角度)进行测距，其测距结果更为准确，从而能够有效的提高自移动设备的定位精度，利于其在工作区域内可靠地执行工作。在本实用新型的一些实施例中，所述测距装置可以是激光测距传感器LDS等主动发光或发射特定射线的测距装置，对于此类测距装置，前述的水平状态通常是指测距装置的发光光束或射线束与所述移动设备的行走机构的支撑面平行。而在本实用新型另一些实施例中，所述测距装置可以是不主动发光的测距装置，比如视觉测距装置等，对于此类测距装置，所述水平状态一般是指测距镜头的轴线与所述移动设备的行走机构的支撑面平行。

上述仅为本实用新型的一个具体实施方式，其它基于本实用新型构思的前提下做出的任何改进都视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种自移动设备，其特征在于，包括：

壳体(1)；

测距装置(3)，至少用于检测所述壳体(1)与位于其移动方向前方的障碍物之间的距离；

姿态检测器(6)，用于检测所述测距装置(3)的姿态；以及

调整装置(2)，包括设在所述壳体(1)上的调整组件(21)，所述调整组件(21)具有至少在水平面上的两个自由度的转动运动；所述调整组件(21)与所述姿态检测器(6)连接；

所述测距装置(3)设在所述调整组件(21)上；

第一控制模块，其输入端与所述姿态检测器(6)的输出端连接，所述第一控制模块的输出端与所述调整组件(21)连接。

2.如权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述调整组件(21)包括第一驱动器(210)，受所述第一驱动器(210)的驱动而旋转的第一转轴(211)，与所述第一转轴(211)相连的第二驱动器(212)，及受所述第二驱动器(212)的驱动而旋转的第二转轴(213)；所述第二转轴(213)的轴线与所述第一转轴(211)的轴线相交；

所述测距装置(3)与所述第二转轴(213)相连；

所述第一控制模块与所述第一驱动器(210)、第二驱动器(212)连接。

3.如权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，所述调整组件(21) 还包括第三驱动器(214)以及受所述第三驱动器(214)驱动而旋转的第三转轴(215)，所述第三转轴(215)的轴线与所述水平面垂直；

所述第三转轴与所述第一驱动器(210)相连；或者所述第一转轴与所述第二驱动器通过所述第三转轴和第三驱动器连接，所述第三驱动器连接于所述第一转轴，所述第三转轴连接于所述第二驱动器，所述第一转轴的轴线和第二转轴的轴线异面相交。

4.如权利要求1至3中任一项所述的自移动设备，其特征在于，所述调整装置(2)还包括支撑平台(23)；所述调整组件(21)用于驱动所述支撑平台(23)做所述自由度的转动运动；

所述测距装置(3)和所述姿态检测器(6)均安装于所述支撑平台(23)上。

5.如权利要求4所述的自移动设备，其特征在于，所述第一控制模块安装于所述支撑平台(23)上；或者

所述第一控制模块安装在所述测距装置(3)上。

6.如权利要求1至3中任一项所述的自移动设备，其特征在于，所述壳体(1)的顶部设有第一让位孔(11)；至少所述测距装置(3)的检测部分(30)经所述第一让位孔(11)，分布在所述壳体(1)的顶部外；

所述调整组件(21)布置在所述壳体(1)的内腔(10)中。

7.如权利要求6所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备还包括设在所述壳体(1)的顶部外的外罩(4)；所述外罩(4)与所述壳体(1)之间形成收容腔(40)，所述测距装置(3)及姿态检测器(6 )均位于所述收容腔(40)内；

所述外罩(4)的侧壁上设有供所述测距装置(3)的检测部分(30)外露的至少一个第二让位孔(41)；或者，所述外罩(4)的侧壁上设有供所述测距装置(3)的检测部分(30)的光线穿过的透明区。

8.如权利要求7所述的自移动设备，其特征在于，所述测距装置(3)为激光雷达测距装置。

9.如权利要求6所述的自移动设备，其特征在于，所述壳体(1)内还设有执行自移动设备工作的执行驱动器(5)，所述执行驱动器(5)与所述调整组件(21)在水平方向上错开分布。

10.如权利要求1至3任一项所述的自移动设备，其特征在于，所述壳体(1)内还设有中央控制模块(7)；

所述自移动设备还包括用于驱动所述自移动设备行走的驱动机构；所述中央控制模块(7)与所述驱动机构、所述第一控制模块连接。

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