CN219657877U - 便携式定位与建图背包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种便携式定位与建图背包，包括背包框架，其上设置有主机，卫星定位组件，电池，所述背包框架与手持结构通过固定组件可拆连接，所述手持结构上设置有两个激光雷达、全景相机以及九轴惯性测量组件。所述背包框架上还设置有用于调节所述手持结构固定高度的伸缩杆以及背带。本实用新型便携式定位与建图背包通过多种组件之间的合理布置，可以实现各传感器之间互不遮挡，视场角最大化，可以直接实现室内多楼层的建图与定位。通过背负式和手持式两种数据采集方式的切换，可以实现对大范围室外场景以及较狭窄的室内场景的扫描。本实用新型结构简单，解决了在复杂场景下进行长时间扫描的技术问题。

Description

便携式定位与建图背包

技术领域

本实用新型涉及定位与地图构建技术领域，特别涉及便携式定位与建图背包。

背景技术

同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping，SLAM)所关注的问题是机器人利用自身搭载的传感器感知环境信息进行自主定位，同时构建环境地图。现阶段，该技术已广泛应用于虚拟现实、增强现实、自动驾驶、家用服务机器人、无人机、特种机器人等领域。

在使用SLAM技术的场景当中，比如地图构建时，搭配激光雷达、全景相机、RTK装置和GNSS中的一种或多种，可以在三维空间获取精准的自身移动轨迹，从而实现同时定位与地图构建。

然而，当将这些装置进行组合使用时，设备往往较为笨重，手持这些设备进行作业的劳动强度过大。其次，现有的定位与建图背包设备往往体积较大，结构复杂，不便于对复杂场景进行精细化数据采集。再次，在室外无GPS信息下，无法达到更高级别需求的定位要求，无法根据场景需要更换相机，场景适应性有待提升优化。

中国专利文献CN113345025A中公开了一种基于背包式激光雷达系统的建图和地面分割方法，其中提供了一种便携式装有激光雷达系统的背包，然而在该方案中并没有描述该背包的相关结构。

中国专利文献CN218418840U中公开了一种用于移动测量的便携式背包，包括背包组件，数据采集组件，支撑机构，数据采集组件通过支撑机构与背包组件连接，支撑机构可伸缩，以调节数据采集组件相对于背包组件的距离，能够适应各种环境。作为该背包的支撑机构才采用了较为复杂的机械结构，大幅度增加了背包的重量，并不适用于复杂场景。

因此，亟需一种能够实现手持式和背负式两种数据采集方式的切换，减轻劳动强度，适用于复杂场景下长时间使用的便携式建图背包。

实用新型内容

为了解决现有定位与建图装置结构复杂，体积较大，不便于在复杂场景下进行长时间数据采集的技术问题，本实用新型提供一种能够实现手持式和背负式两种数据采集方式的切换，减轻劳动强度，视场角最大化，适用于复杂场景下长时间使用的便携式定位与建图背包。

本实用新型提供的便携式定位与建图背包采用如下的技术方案：

便携式定位与建图背包包括背包框架、手持结构和固定组件，所述背包框架上设置有主机，卫星导航组件，电池，所述背包框架与所述手持结构通过所述固定组件可拆连接，所述背包框架两侧设有背带，所述背包框架上设置有用于调节所述手持结构固定高度的伸缩杆。

所述手持结构上设置有第一和第二激光雷达、全景相机以及九轴惯性测量组件，第一激光雷达水平放置于所述手持结构上，第二激光雷达紧凑放置于所述第一激光雷达下方，且所述第二激光雷达倾斜安装，所述全景相机设于所述第一激光雷达的上方且与所述第一激光雷达中心设有横向距离阈值，所述九轴惯性测量组件设于所述第一激光雷达下方，与所述第一激光雷达同轴，且紧贴于所述第一激光雷达底面，所述卫星导航组件固定在所述背包框架上，设置于所述手持结构固定位置的下方。

所述主机与所述激光雷达、所述惯性测量组件、所述全景相机之间分别通过电性连接。

通过采用上述技术方案，工作人员可根据不同场景选择从所述背包框架上取下所述手持结构进行扫描，实现手持式和背负式两种数据采集方式的切换。在大范围室外场景中，工作人员可以选用背负式扫描，减轻手持设备进行作业而引起的劳动强度。在较狭窄的室内场景中，工作人员可以选用手持式扫描，确保设备可以扫描到场景的细节，提高数据采集的灵活性与精确性。另外，工作人员可根据场景中不同事物的高低位置来调节所述伸缩杆的高度，确保设备对场景中的所有事物进行全面扫描，提高数据采集的完整性。

本实用新型便携式定位与建图背包通过多种传感器之间的合理布置，可以实现各传感器之间互不遮挡，视场角最大化，可以直接实现室内多楼层的建图与定位。通过背负式和手持式两种数据采集方式的切换，可以实现对大范围室外场景以及较狭窄室内场景的扫描。本实用新型结构简单，解决了在复杂场景下进行长时间扫描的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的便携式定位与建图背包的立体示意图。

图2为本实用新型实施例提供的便携式定位与建图背包的手持结构的立体示意图。

图中，1-背包框架，2-手持结构，3-第一激光雷达，4-第二激光雷达，5-全景相机，6-九轴惯性测量组件，7-主机，8-卫星定位组件，9-背带，10-伸缩杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种便携式定位与建图背包。便携式定位与建图背包用于在室内或者室外的扫描建图工作，可以在复杂场景下进行长时间扫描。

图1为本实用新型实施例提供的便携式定位与建图背包的立体示意图；图2为本实用新型实施例提供的便携式定位与建图背包的手持结构的立体示意图。在本实用新型中，如图1至图2所示，包括背包框架1，背包框架1与手持结构2可拆连接。所述手持结构上设置有第一激光雷达3、第二激光雷达4、全景相机5以及九轴惯性测量组件6。

背包框架1上设有主机7。主机7用于获取惯性导航定位模块数据、卫星定位数据、全景相机数据以及激光雷达数据。所述主机与所述两个激光雷达、所述惯性测量组件、所述全景相机之间分别通过电性连接。

第一激光雷达3，水平放置于手持结构2上。

第二激光雷达4，紧凑放置于第一激光雷达3的下方，且第二激光雷达4倾斜安装于手持结构2上。相较于单个激光雷达，设置两个激光雷达可以显著增加设备视场角。在室内上下楼梯时，两个激光雷达可以同时扫描到天花板和地面，可以在高程上引入约束，减小漂移。相对于正交安装，倾斜安装第二激光雷达4可以避免由于高速旋而磨损转轴，减少损耗，保证传感器寿命。两激光雷达紧凑放置既减小了手持部分的体积，便于携带，又减小了两激光雷达之间的外参标定误差对于设备测量精度的影响。

全景相机5，设于第一激光雷达3的上方且与第一激光雷达3中心设有横向距离阈值。横向距离阈值根据单个激光雷达的视场角、全景相机5的视野范围以及第一激光雷达3底面与第二激光雷达4底面所成夹角进行设置。这样可以最大程度上减少全景相机5对激光雷达造成的遮挡，并方便本实用新型便携式定位与建图背包进行全景录像或者拍照。

九轴惯性测量组件6，设于第一激光雷达3下方，与第一激光雷达3同轴，且紧贴于第一激光雷达3的底面。这样可以使得九轴惯性测量组件6安装稳定，避免抖动，而且减小了九轴惯性测量组件6与第一激光雷达3之间的外参标定误差对于设备测量精度的影响。

卫星定位组件8，固定在背包框架1上，设置于手持结构2固定位置的下方。这样避免了卫星定位组件8对激光雷达造成的遮挡。而且卫星定位组件8仅在采用背负式的室外扫描场景下起作用，将其固定在背包框架1上，可以减轻手持结构2的重量和体积，并且使得本实用新型便携式定位与建图背包整体结构更加紧凑。

背包框架1两侧设有背带9，背带9设置成可调节长短的，这样更方便用户根据自身需要来调节背带11的长短，也方便携带。

背包框架1上设有伸缩杆10，工作人员可根据场景中不同事物的高低位置来调节伸缩杆10的高度，确保设备对场景中的所有事物进行全面扫描，提高数据采集的完整性。

本实用新型实现了手持式和背负式两种数据采集方式的切换。在大范围室外场景中，工作人员可以选用背负式扫描，减轻手持设备进行作业而引起的劳动强度。在较狭窄的室内场景中，工作人员可以选用手持式扫描，确保设备可以扫描到场景的细节，提高数据采集的灵活性与精确性。

本实用新型便携式定位与建图背包通过多种组件之间的合理布置，可以实现各组件之间互不遮挡，视场角最大化，可以直接实现室内多楼层的建图与定位。通过背负式和手持式两种数据采集方式的切换，可以实现对大范围室外场景以及较狭窄室内场景的扫描。本实用新型结构简单，解决了在复杂场景下进行长时间扫描的技术问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种便携式定位与建图背包，其特征在于，包括背包框架、手持结构和固定组件，所述背包框架上设置有主机，卫星导航组件，电池，所述背包框架与所述手持结构通过所述固定组件可拆连接。

2.如权利要求1所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，所述手持结构上设置有第一激光雷达和第二激光雷达、全景相机以及九轴惯性测量组件。

3.如权利要求1所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，所述背包框架两侧设有背带。

4.如权利要求1所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，所述背包框架上设置有用于调节所述手持结构固定高度的伸缩杆。

5.如权利要求1所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，所述卫星导航组件固定在所述背包框架上，设置于所述手持结构固定位置的下方。

6.如权利要求2所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，所述主机与所述第一激光雷达、所述第二激光雷达、所述惯性测量组件、所述全景相机之间分别通过电性连接。

7.如权利要求2所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，第一激光雷达水平放置于所述手持结构上，第二激光雷达紧凑放置于所述第一激光雷达下方，且所述第二激光雷达倾斜安装。

8.如权利要求2所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，所述全景相机，设于所述第一激光雷达的上方且与所述第一激光雷达中心设有横向距离阈值。

9.如权利要求2所述的便携式定位与建图背包，其特征在于，所述九轴惯性测量组件设于所述第一激光雷达下方，与所述第一激光雷达同轴，且紧贴于所述第一激光雷达底面。