CN219479975U - 检测模块和自移动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种检测模块和自移动设备。该检测模块包括安装结构、第一激光发射器、激光摄像头和视觉传感器，第一激光发射器设于安装结构，且相对于水平面倾斜向下设置，第一激光发射器为水平线激光发射器。激光摄像头设于安装结构，且位于第一激光发射器的下方。视觉传感器设于安装结构，且位于激光摄像头的一侧。该检测模块采用了水平线激光发射器，而增大了其横向检测范围，应用于自移动设备时，可以对自移动设备前方更大横向范围内的障碍物或者墙面进行检测，而在自移动设备沿墙运动中起到辅助和预判的作用。

Description

检测模块和自移动设备

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种检测模块和自移动设备。

背景技术

清洁机器人通过传感器检测其前方的障碍物或者墙面，而进行近距离避障。由于传感器的横向检测范围有限，导致其在清洁机器人沿墙运动中不能起到辅助和预判的作用。

实用新型内容

因此，本实用新型所要解决的技术问题是因传感器的横向检测范围有限而造成其在清洁机器人沿墙运动中不能起到辅助和预判的功能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种检测模块，包括：

安装结构；

第一激光发射器，所述第一激光发射器设于所述安装结构，且相对于水平面倾斜向下设置，所述第一激光发射器为水平线激光发射器；

激光摄像头，所述激光摄像头设于所述安装结构，且位于所述第一激光发射器的下方；以及

视觉传感器，所述视觉传感器设于所述安装结构，且位于所述激光摄像头的一侧。

可选地，所述的检测模块，所述第一激光发射器的出光张角的角度范围为90°～160°。

可选地，所述的检测模块，所述第一激光发射器与水平面的倾斜夹角的角度范围为6°～60°。

可选地，所述的检测模块，所述激光摄像头为广角摄像头。

可选地，所述检测模块还包括：指示灯，所述指示灯设于所述安装结构，且位于所述激光摄像头的另一侧，所述指示灯用于指示所述视觉传感器的工作状态。

可选地，所述的检测模块，所述安装结构包括：

支架，所述支架的顶部设有插槽，所述第一激光发射器倾斜插卡于所述插槽中，所述激光摄像头和所述视觉传感器设于所述支架的侧部；和

上盖，所述上盖盖合于所述支架的顶部，且抵接所述第一激光发射器。

可选地，所述的检测模块，所述上盖开设有通孔，所述通孔连通所述插槽。

可选地，所述检测模块还包括：回充传感组件，所述回充传感组件设于所述支架的顶部，所述回充传感组件包括两个回充传感器，一所述回充传感器的至少部分位于所述第一激光发射器的一侧，另一所述回充传感器的至少部分位于所述第一激光发射器的另一侧。

可选地，所述的检测模块，所述支架的顶部还设有导光槽，所述导光槽自前向后呈逐渐变小设置；所述插槽位于所述导光槽的前侧，所述回充传感器位于所述导光槽的后侧。

可选地，所述的检测模块，所述导光槽的两个倾斜侧壁均设有导光结构，所述导光结构用于导向回充光信号至所述回充传感器。

可选地，所述的检测模块，所述导光结构为布满所述倾斜侧壁的条状凸起，所有所述条状凸起整体上呈波浪形设置，每一所述条状凸起上下延伸设置。

可选地，所述的检测模块，所述安装结构还包括：后盖，所述后盖盖设于所述支架的侧部的后侧；所述激光摄像头和所述视觉传感器均设于所述支架的侧部和所述后盖之间。

可选地，所述检测模块还包括：指示组件，所述指示组件设于所述支架的侧部和所述后盖之间；所述指示组件包括灯板组件和设于所述灯板组件上的指示灯，所述灯板组件通过所述后盖的开孔部分外露设置，所述指示灯用于指示所述视觉传感器的工作状态。

可选地，所述的检测模块，所述安装结构还包括：透光面盖，所述透光面盖盖设于所述支架的前侧，而位于所述第一激光发射器、所述激光摄像头以及所述视觉传感器的前方。

本实用新型还提供一种自移动设备，包括：

主体；

检测模块，所述检测模块设于所述主体的前侧，所述检测模块为如上所述的检测模块；以及

第二激光发射器，所述第二激光发射器为竖直线激光发射器，一所述第二激光发射器设于所述主体、且位于所述检测模块的一侧，另一所述第二激光发射器设于所述主体、且位于所述检测模块的另一侧。

本实用新型提供的技术方案，具有以下优点：

通过采用水平(横向)线激光发射器，其横向检测范围较大，应用于自移动设备时，第一激光发射器与激光摄像头配合，可以对自移动设备前方更大横向范围内的障碍物或者墙面进行检测，而在自移动设备沿墙运动中起到辅助和预判的作用；而且，该视觉传感器可以对障碍物或者墙面进行识别，进一步提高了检测效果，可以更高效地完成沿墙运动。进一步地，在自移动设备中，该检测模块与两侧的线激光发射器配合，可以获得大量地面的3D信息，对地面(地毯和地板)的材质、散落的小型颗粒物以及线缆等等都有优秀的识别效果，更好地满足了线缆避障的要求；可以对横截面积极小的桌腿、椅腿等立柱有优秀的识别效果；可以对滑轨后方的地面高度进行识别，避免了自移动设备越过滑轨后由于落差较大无法返回的情况发生。因此，该自移动设备提高了对于一些桌椅腿、电源线以及一些细小颗粒的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的检测模块的一种实施方式的主视图；

图2为图1中检测模块的左视图；

图3为图1中检测模块的一视角的分解图；

图4为图1中检测模块的另一视角的分解图；

图5为本实用新型实施例2提供的自移动设备的原理图。

附图标记说明：

100-检测模块；200-安装结构；210-支架；212-插槽；214-导光槽；216-倾斜侧壁；218-导光结构；220-上盖；222-通孔；230-后盖；240-透光面盖；300-第一激光发射器；400-激光摄像头；500-视觉传感器；600-指示组件；610-灯板组件；700-回充传感组件；710-回充传感器；800-自移动设备；810-主体；820-第二激光发射器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

实施例1

本实施例提供一种检测模块，如图1至图4所示，在一种实施方式中，该检测模块100包括安装结构200、第一激光发射器300、激光摄像头400以及视觉传感器500。其中，第一激光发射器300设于安装结构200，且相对于水平面倾斜向下设置，第一激光发射器300为水平线激光发射器。激光摄像头400设于安装结构200，且位于第一激光发射器300的下方。视觉传感器500设于安装结构200，且位于激光摄像头400的一侧。由于第一激光发射器300为水平(横向)线激光发射器，其横向检测范围较大，应用于自移动设备时，第一激光发射器300与激光摄像头400配合，可以对自移动设备前方更大横向范围内的障碍物或者墙面进行检测，而在自移动设备沿墙运动中起到辅助和预判的作用；而且，该视觉传感器500可以对障碍物或者墙面进行识别，进一步提高了检测效果，可以更高效地完成沿墙运动。

该第一激光发射器300的出光张角α的角度范围为90°～160°，该出光张角α的角度范围可以保证较大的横向检测范围，而更好地在自移动设备沿墙运动中起到辅助和预判的功能。本实施方式中，该第一激光发射器300的出光张角α可以为但不限于125°。可以理解的是，在其他实施方式中，该第一激光发射器300的出光张角α还可以是90°、110°、130°、150°或者160°。

该第一激光发射器300与水平面的倾斜夹角θ的角度范围为6°～60°，该倾斜夹角θ的角度范围可以更好地与激光摄像头400的视场范围配合，而在更大横向范围内检测障碍物或者墙面。本实施方式中，该第一激光发射器300与水平面的倾斜夹角θ可以为但不限于18°。可以理解的是，在其他实施方式中，该第一激光发射器300与水平面的倾斜夹角θ还可以是6°、9°、30°、50°或者60°。

本实施方式中，该激光摄像头400为广角摄像头，即该激光摄像头400的镜头更改为广角镜头，而增大了探测角度，减小了盲区，增加了识别高度，且改善了地面水渍的识别效果。而且，该激光摄像头400可以为但不限于红外摄像头。需要说明的是，在其他实施方式中，该激光摄像头400还可以是紫外线摄像头、星光摄像机、高清摄像头、加装了透红色激光的2D视觉摄像头、加装了透紫色激光的2D视觉摄像头、以及加装了透紫色激光的2D视觉摄像头等。

本实施方式中，该检测模块100的第一激光发射器300用于向外发射可见或不可见的线激光，该检测模块100的激光摄像头400负责采集线激光探测到环境的激光图像。具体而言，第一激光发射器300发射的线激光遇到环境中的物体之后，在物体上形成激光条纹，激光摄像头400采集其视场范围内包括激光条纹的激光图像。利用三角法测距原理、激光条纹在激光图像中的位置，激光摄像头400坐标系、自移动设备的设备坐标系和世界坐标系之间的坐标变换关系，可以从激光图像检测激光摄像头400视场内的物体的三维点云数据、轮廓、高度、宽度、深度、长度等信息。

本实施方式中，该检测模块100的视觉传感器500可以是能采集可见光图像的视觉摄像头，包括但不限于单目RGB摄像头和双目RGB摄像头。进一步地，视觉传感器500的滤光片无法穿透第一激光发射器300对外发射线激光被物体反射回来的反射光，以保证视觉传感器500可以采集到不包含线激光在遇到物体后产生激光条纹的可见光图像，进而保证视觉传感器500所采集的图像数据的质量。

本实施方式中，检测模块100还包括指示组件600，指示组件600设于安装结构200，且位于激光摄像头400的另一侧。指示组件600包括灯板组件610和设于灯板组件610上的指示灯，指示灯用于指示视觉传感器500的工作状态，即通过指示灯的亮灭来判断视觉传感器500是否工作。一般而言，指示灯点亮指示视觉传感器500正常工作。

本实施方式中，视觉传感器500位于激光摄像头400的左侧，指示灯位于激光摄像头400的右侧。可以理解的是，在其他实施方式中，视觉传感器500可以位于激光摄像头400的右侧，而指示灯则位于激光摄像头400的左侧；或者，视觉传感器500和指示灯均位于激光摄像头400的左侧或者右侧。

该安装结构200包括支架210和上盖220。支架210的顶部设有插槽212，第一激光发射器300倾斜插卡于插槽212中，激光摄像头400和视觉传感器500设于支架210的侧部。上盖220盖合于支架210的顶部，且抵接第一激光发射器300。通过插槽212预定位第一激光发射器300，而实现其倾斜放置，然而通过上盖220将其固定在插槽212中，简化了第一激光发射器300的安装，且固定效果好。

进一步地，该上盖220开设有通孔222，通孔222连通插槽212，进而位于插槽212中的第一激光发射器300的导线可经通孔222引出。

该检测模块100还包括回充传感组件700。回充传感组件700设于支架210的顶部，回充传感组件700包括两个回充传感器710，一回充传感器710的至少部分位于第一激光发射器300的一侧，另一回充传感器710的至少部分位于第一激光发射器300的另一侧。该回充传感器710用于检测基站发出的回充光信号，该检测模块100应用于自移动设备时，自移动设备可以通过检测到的回充光信号，回到基站进行充电。

支架210的顶部还设有导光槽214，导光槽214自前向后呈逐渐变小设置。插槽212位于导光槽214的前侧，回充传感器710位于导光槽214的后侧。由于导光槽214从前往后逐渐变小，可以将回充光信号导向位于后侧的回充传感器710，以更好地检测回充光信号。

为了提高回充光信号的导向效果，导光槽214的两个倾斜侧壁216均设有导光结构218，导光结构218用于导向回充光信号至回充传感器710。

本实施方式中，导光结构218为布满倾斜侧壁216的条状凸起，所有条状凸起整体上呈波浪形设置，每一条状凸起上下延伸设置。该条状凸起可以对回充光信号起到多次反射的作用，最终将回充光信号导向回充传感器710。可以理解的是，在其他实施方式中，该导光结构218可以是镜面反射结构。

本实施方式中，该回充传感器710为红外接收传感器，该回充光信号为红外光，相应地，基站上设有红发发送传感器，用于发出红外光信号，引导自移动设备回到基站。

该安装结构200还包括后盖230，后盖230盖设于支架210的侧部的后侧。激光摄像头400和视觉传感器500均设于支架210的侧部和后盖230之间。指示组件600设于支架210的侧部和后盖230之间，灯板组件610通过后盖230的开孔部分外露设置，而提高灯板组件610的散热效果。

该安装结构200还包括透光面盖240，透光面盖240盖设于支架210的前侧，而位于第一激光发射器300、激光摄像头400以及视觉传感器500的前方。该透光面盖240可以起到保护作用，同时不影响传感器的工作。

实施例2

本实施例提供一种自移动设备，如图5所示，在一种实施方式中，该自移动设备800包括主体810、第二激光发射器820以及检测模块100，检测模块100设于主体810的前侧。该检测模块100的具体结构参照上述实施例1，由于本实施例自移动设备800采用了上述实施例1的全部技术方案，因此同样具有上述实施例1的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，第二激光发射器820为竖直(纵向)线激光发射器，一第二激光发射器820设于主体810、且位于检测模块100的一侧，另一第二激光发射器820设于主体810、且位于检测模块100的另一侧。

该自移动设备800采用一个水平线激光发射器、两个竖直线激光发射器与激光摄像头400配合，同时结合视觉传感器500，其可以获得大量地面的3D信息，对地面(地毯和地板)的材质、散落的小型颗粒物以及线缆等等都有优秀的识别效果，更好地满足了线缆避障的要求；可以对横截面积极小的桌腿、椅腿等立柱有优秀的识别效果；可以对滑轨后方的地面高度进行识别，避免了自移动设备800越过滑轨后由于落差较大无法返回的情况发生。因此，该自移动设备800提高了对于一些桌椅腿、电源线以及一些细小颗粒的检测效率。

本实施方式中，该第一激光发射器300与地面距离为60mm，与地面(水平面)的倾斜夹角为18°，与设备前部的距离为176.92mm。然而，该第一激光发射器300的位置和排布方式并不限于上述情况，本领域技术人可根据实际需求进行设置。

本实施方式中，该激光摄像头400的盲区为31.21mm，相对于之前盲区减小了6.39mm。该激光摄像头400的识别高度为1.7m，相对于之前识别高度增加了0.2m，改善地面水渍的识别效果。显然，该激光摄像头400的盲区大小和识别高度可根据激光摄像头400的位置和类型进行调节，并不限于上述情况。

本实施方式中，该自移动设备100可以为但不限于清洁机器人，还可以是其他机器人，如陪护机器人或者搬运机器人。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，可以做出其它不同形式的变化或变动，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims (15)

1.一种检测模块，其特征在于，包括：

安装结构；

第一激光发射器，所述第一激光发射器设于所述安装结构，且相对于水平面倾斜向下设置，所述第一激光发射器为水平线激光发射器；

激光摄像头，所述激光摄像头设于所述安装结构，且位于所述第一激光发射器的下方；以及

视觉传感器，所述视觉传感器设于所述安装结构，且位于所述激光摄像头的一侧。

2.根据权利要求1所述的检测模块，其特征在于，所述第一激光发射器的出光张角的角度范围为90°～160°。

3.根据权利要求1所述的检测模块，其特征在于，所述第一激光发射器与水平面的倾斜夹角的角度范围为6°～60°。

4.根据权利要求1所述的检测模块，其特征在于，所述激光摄像头为广角摄像头。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的检测模块，其特征在于，还包括：

指示灯，所述指示灯设于所述安装结构，且位于所述激光摄像头的另一侧，所述指示灯用于指示所述视觉传感器的工作状态。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的检测模块，其特征在于，所述安装结构包括：

支架，所述支架的顶部设有插槽，所述第一激光发射器倾斜插卡于所述插槽中，所述激光摄像头和所述视觉传感器设于所述支架的侧部；和

上盖，所述上盖盖合于所述支架的顶部，且抵接所述第一激光发射器。

7.根据权利要求6所述的检测模块，其特征在于，所述上盖开设有通孔，所述通孔连通所述插槽。

8.根据权利要求6所述的检测模块，其特征在于，还包括：

回充传感组件，所述回充传感组件设于所述支架的顶部，所述回充传感组件包括两个回充传感器，一所述回充传感器的至少部分位于所述第一激光发射器的一侧，另一所述回充传感器的至少部分位于所述第一激光发射器的另一侧。

9.根据权利要求8所述的检测模块，其特征在于，

所述支架的顶部还设有导光槽，所述导光槽自前向后呈逐渐变小设置；

所述插槽位于所述导光槽的前侧，所述回充传感器位于所述导光槽的后侧。

10.根据权利要求9所述的检测模块，其特征在于，所述导光槽的两个倾斜侧壁均设有导光结构，所述导光结构用于导向回充光信号至所述回充传感器。

11.根据权利要求10所述的检测模块，其特征在于，所述导光结构为布满所述倾斜侧壁的条状凸起，所有所述条状凸起整体上呈波浪形设置，每一所述条状凸起上下延伸设置。

12.根据权利要求6所述的检测模块，其特征在于，所述安装结构还包括：

后盖，所述后盖盖设于所述支架的侧部的后侧；

所述激光摄像头和所述视觉传感器均设于所述支架的侧部和所述后盖之间。

13.根据权利要求12所述的检测模块，其特征在于，还包括：

指示组件，所述指示组件设于所述支架的侧部和所述后盖之间；

所述指示组件包括灯板组件和设于所述灯板组件上的指示灯，所述灯板组件通过所述后盖的开孔部分外露设置，所述指示灯用于指示所述视觉传感器的工作状态。

14.根据权利要求6所述的检测模块，其特征在于，所述安装结构还包括：

透光面盖，所述透光面盖盖设于所述支架的前侧，而位于所述第一激光发射器、所述激光摄像头以及所述视觉传感器的前方。

15.一种自移动设备，其特征在于，包括：

主体；

检测模块，所述检测模块设于所述主体的前侧，所述检测模块为权利要求1至14任意一项所述的检测模块；以及

第二激光发射器，所述第二激光发射器为竖直线激光发射器，一所述第二激光发射器设于所述主体、且位于所述检测模块的一侧，另一所述第二激光发射器设于所述主体、且位于所述检测模块的另一侧。