CN219878050U - 清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于服务机器人领域，公开了一种清洁机器人，该清洁机器人包括机器人主体、水平激光雷达、前方平视相机模组和前方俯视相机模组，其中，水平激光雷达设置在机器人主体的顶面且用于测量自身与四周的障碍物的水平距离；前方平视相机模组设置在机器人主体的前侧面且用于获取前方可视范围内的深度信息和图像信息；前方俯视相机模组设置在机器人主体的前侧面且布置在前方平视相机模组的下方，前方俯视相机模组用于获取前下方可视范围内的深度信息和图像信息。本实用新型的清洁机器人具备出色的识别能力和反应能力，满足作业可靠性、安全性和智能化需求。

Description

清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及服务机器人技术领域，具体地，涉及一种清洁机器人。

背景技术

清洁机器人是一种能够自主完成清洁任务的机器人，可以代替人工进行家庭或公共场所的清洁工作，但是，现有的清洁机器人普遍存在识别能力和反应能力不足等问题，导致其面对环境元素多变的应用场所时，难以精准地对障碍物和清理对象进行感知和识别，从而容易引发错误操作，可靠性较低。

实用新型内容

针对现有技术的上述至少一种缺陷或不足，本实用新型提供了一种清洁机器人，具备出色的识别能力和反应能力，有利于满足运行可靠性、安全性和智能化需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种清洁机器人，所述清洁机器人包括：机器人主体；激光雷达，设置在所述机器人主体的顶面且用于测量自身与四周的障碍物的水平距离；前方平视相机模组，设置在所述机器人主体的前侧面且用于获取前方可视范围内的深度信息和图像信息；和前方俯视相机模组，设置在所述机器人主体的前侧面且布置在所述前方平视相机模组的下方，所述前方俯视相机模组用于获取前下方可视范围内的深度信息和图像信息；所述前方平视相机模组的所述前方可视范围和所述前方俯视相机模组的所述前下方可视范围共同覆盖所述激光雷达的下方测量盲区。

可选地，所述前方平视相机模组和所述前方俯视相机模组均形成为包括深度相机和RGB相机的RGBD模组，同一个所述RGBD模组中的所述深度相机和所述RGB相机沿左右方向间隔设置。

进一步的，所述前方平视相机模组和前方俯视相机模组均采用由双目结构光相机与RGB相机组合的RGBD模组；或者所述前方平视相机模组采用由TOF相机与RGB相机组合的RGBD模组，所述前方俯视相机模组采用由双目结构光相机与RGB相机组合的RGBD模组。

可选地，所述清洁机器人还包括固定连接于所述机器人主体的折弯板，所述折弯板包括用于安装所述前方平视相机模组的竖板部和用于安装所述前方俯视相机模组的斜板部。

进一步的，所述机器人主体包括前壳体，所述水平激光雷达设置在所述前壳体的顶壁，所述折弯板安装在所述前壳体的内侧壁。

可选地，所述清洁机器人还包括：第一沿边传感器，设置在所述机器人主体的前侧面的左侧底部且用于感知自身与左前方墙面之间的距离；第二沿边传感器，设置在所述机器人主体的前侧面的右侧底部且用于感知自身与右前方墙面之间的距离。

可选地，所述清洁机器人还包括第一补盲传感器，设置在所述机器人主体的左侧面且用于感知自身与左方墙面之间的距离；第二补盲传感器，设置在所述机器人主体的右侧面且用于感知自身与右方墙面之间的距离。

可选地，所述第一补盲传感器和所述第二补盲传感器位于相同高度且高于所述第一沿边传感器和所述第二沿边传感器设置。

可选地，所述清洁机器人还包括低矮障碍物感应器，设置在所述机器人主体的前侧面的底部且用于感应位于所述清洁机器人的前方的低矮障碍物。

可选地，所述清洁机器人还包括设置在所述机器人主体的前侧面的前视补光灯，所述前视补光灯与所述前方俯视相机模组沿左右方向间隔设置。

通过上述技术方案，本实用新型的清洁机器人在运行过程中，利用水平激光雷达，能够扫描周围环境，以获取清洁机器人相对周围物体相对位置信息，从而可以帮助清洁机器人完成导航、避障、清理等反应动作，同时，利用前方平视相机模组和前方俯视相机模组在垂直平面内的多角度拍摄，增加对环境的感知范围，实现更加精准的三维感知和识别，提高清洁机器人对物体识别、姿态估计、虚拟现实等应用的准确性和鲁棒性。整体而言，通过水平激光雷达与前方平视相机模组、前方俯视相机模组的协同监测作业，能够提高清洁机器人的识别能力和反应能力，从而提高清洁机器人的可靠性和智能化程度。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型具体实施方式中的一种清洁机器人的示意图；

图2为图1的清洁机器人的另一侧的示意图；

图3为图1的清洁机器人的前壳体的示意图；

图4为图1的清洁机器人在垂直平面内的监测范围的示意图；

图5为图1的清洁机器人在水平面内的监测范围的示意图。

附图标记说明：

1 机器人主体 2 水平激光雷达

3 前方平视相机模组 4 前方俯视相机模组

5 深度相机 6 RGB相机

7 第一沿边传感器 8 第二沿边传感器

9 第一补盲传感器 10 第二补盲传感器

11 小型障碍感应器 12 弯折板

13 前视补光灯 1a 前壳体

12a 竖板部 12b 斜板部

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

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。

在本实用新型实施例中，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竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型示例性实施例提供了一种清洁机器人，其包括：机器人主体1、水平激光雷达2、前方平视相机模组3以及前方俯视相机模组4。

其中，水平激光雷达2设置在机器人主体1的顶面，其能够在该顶面所在的水平面上360°地扫描周围环境，从而能够测量出水平激光雷达2自身与四周的障碍物的水平距离，从而实现障碍物的识别。

前方平视相机模组3设置在所述机器人主体1的前侧面且用于获取前方可视范围内的深度信息和图像信息。

前方俯视相机模组4设置在所述机器人主体1的前侧面且布置在所述前方平视相机模组3的下方，所述前方俯视相机模组4用于获取前下方可视范围内的深度信息和图像信息。

由上述设置可知，本示例性实施例的清洁机器人在运行过程中，利用水平激光雷达2，能够扫描周围环境，以获取清洁机器人相对周围物体的位置信息，实现清洁机器人的定位，从而帮助清洁机器人完成导航、避障、清理等反应动作，同时，利用前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4在垂直平面内的多角度拍摄，增加对环境的感知范围，实现更加精准的三维感知和识别，提高清洁机器人对物体识别、姿态估计、虚拟现实等应用的准确性和鲁棒性。整体而言，通过水平激光雷达2与前方平视相机模组3、前方俯视相机模组4的协同监测作业，能够提高清洁机器人的识别能力和反应能力，从而提高清洁机器人的可靠性和智能化程度。

在本实施例中，前方俯视相机模组4设置在前方平视相机模组3的下方，前方平视深度相机3和前方俯视深度相机4所捕获的视野能够交叉重叠，以增加总垂直方向的视野角度，使得前方平视相机模组3的前方可视范围和前方俯视相机模组4的前下方可视范围能够共同覆盖水平激光雷达2的下方测量盲区，从而可识别到更多障碍物，提升本示例性实施例的清洁机器人的避障能力。

在一种实施例中，前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4均形成为包括深度相机5和RGB相机6的RGBD模组，同一个RGBD模组中的深度相机5和RGB相机6沿左右方向间隔设置。左右方向为与清洁机器人的前进方向垂直的方向。进一步地，参照图4和图5，前方俯视相机模组4的离地高度可以设置为0.35m，其俯角γ可以设置为45°，前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4的水平视场角ζ均可以设置为88°，并且两者的垂直视场角α和β均可以设置为55°，如此设置，可以使前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4共同形成的视野范围能够更好地覆盖水平激光雷达2的测量盲区。

需要说明的是，深度相机5可以选择采用单目结构光、双目结构光、TOF等形式，上述形式的深度相机5均可与RGB相机6组合形成RGBD模组，例如，在一种实施例中，前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4均采用由双目结构光相机与RGB相机组合的RGBD模组。又例如，在另一种实施例中，前方平视相机模组3采用由TOF相机与RGB相机组合的RGBD模组，前方俯视相机模组4则采用由双目结构光相机与RGB相机组合的RGBD模组。其中，双目结构光相机可以在室内环境下使用结构光测量深度信息，其抗环境干扰能力、可靠性更强，有效保证获取质量较高的深度图等深度信息。

在一种实施例中，参照图3，清洁机器人还包括前壳体1a和固定安装于前壳体1a上的折弯板12，该折弯板12包括用于安装前方平视相机模组3的竖板部12a和用于安装前方俯视相机模组4的斜板部12b。具体地，前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4可以通过长圆孔和螺钉配合分别固定连接于竖板部12a和斜板部12b，显然，利用斜板部12b的倾斜状态，可以使安装后的前方俯视相机模组4形成一定的俯角，同时，通过长圆孔和螺钉的配合安装，能够消除加工误差对两个上述相机模组安装位置的影响，保证两个相机模组可获取到预设的视野范围。另外，与将两个上述相机模组直接安装在机器人主体1的前壳体1a上相比，通过设置折弯板12，能够避免两个相机模组因距离过近而产生干涉。

机器人主体1包括前壳体1a，水平激光雷达2设置在前壳体1a的顶壁面，折弯板12安装在前壳体1a上，即前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4均设置在前壳体1a的前壁面。这样在将前壳体从机器人主体上拆卸下来时，就能同时将激光雷达和两个相机模组也拆卸下来，以便于激光雷达和两个相机模组的更换和维修。能理解的是，机器人主体还包括框架，前壳体1a安装在框架的前侧，前方平视相机模组3和前方俯视相机模组4也可以安装在框架上。

在清理墙壁边缘的垃圾的转弯过程中，机器人主体1容易与墙壁发生碰撞，为此，在一种实施例中，清洁机器人包括第一沿边传感器7和第二沿边传感器8，其中，第一沿边传感器7设置在机器人主体1的前侧面的左侧底部，其可用于感知自身与左前方墙面之间的距离，从而测出机器人主体1的左侧底部与左下方墙面之间的距离。第二沿边传感器8设置在机器人主体1的前侧面的右侧底部，同样地，其可用于感知自身与右前方墙面之间的距离，从而测出机器人主体1的右侧底部与右下方墙面之间的距离。参照图5所示，第一沿边传感器7和第二沿边传感器8的水平视场角ε可以设置为大于等于100°，从而可保证两个沿边传感器在水平范围内具备足够的监测角度。可见，通过第一沿边传感器7和第二沿边传感器8的配合使用，有利于机器人主体1在清洁的过程中与墙壁或者其他障碍物始终保持一定的安全距离，以免发生碰撞，有效保护了机器人主体1。第一沿边传感器7和第二沿边传感器8均可采用线激光。

通过上述设置，清洁机器人的两侧方向依然会存在盲区，为此，在一种实施例中，清洁机器人还包括第一补盲传感器9和第二补盲传感器10。其中，第一补盲传感器9设置在机器人主体1的左侧面，其可用于感知自身与左方例如墙面等障碍物之间的距离，从而可测出机器人主体1的左侧面与左上方障碍物之间的距离。第二补盲传感器10设置在机器人主体1的右侧面，同样地，其可用于感知自身与右方例如墙面等障碍物之间的距离，从而可测出机器人主体1的右侧面与右上方障碍物之间的距离。同理，通过第一补盲传感器9和第二补盲传感器10的配合使用，有利于消除机器人主体1两侧的识别盲区，更有效地避免碰撞发生。参照图5，第一补盲传感器9和第二补盲传感器10的水平视场角δ可以设置为大于等于100°，从而可保证两个补盲传感器在水平范围内具备足够的监测角度。第一补盲传感器9和第二补盲传感器10也可以采用线激光。

在设有第一沿边传感器7和第二沿边传感器8的基础上，增设第一补盲传感器9和第二补盲传感器10时，第一补盲传感器9和第二补盲传感器10。位于相同高度且高于第一沿边传感器7和第二沿边传感器8设置，从而能够满足不同高度范围内的避障需求，有利于提高本示例性实施例的清洁机器人的感知范围和反应能力，有助于更好地完成贴壁清扫任务。

在一种实施例中，清洁机器人还包括低矮障碍物感应器11，该低矮障碍物感应器11设置在机器人主体1的前侧面的底部，其可用于感应位于清洁机器人的前方底部的高度非常低的小型障碍物，例如高度约为1厘米的物件，从而可提升本示例性实施例的清洁机器人对小型障碍物的避让能力。低矮障碍物传感器为超声波传感器或红外传感器，其中超声波传感器便于识别镜面物体。

在一种实施例中，清洁机器人还包括例如设有深度相机3、RGB相机6或红外传感器等模块的充电对位感应器，该充电对位感应器设置在机器人主体1的外壁上，其能够用于感应能够为清洁机器人充电的充电设备的位置以辅助清洁机器人的充电电源与充电设备对位连接。由此，当本示例性实施例的清洁机器人在清洁过程中电量不足或清洁任务结束后，能够返航并自动连接充电设备进行充电，在充电对位感应器的辅助下，可大幅提升自动对位连接的精准度。

在一种实施例中，清洁机器人包括防撞边板和例如为压阻式传感器、压电式传感器或容积式传感器等力传感器。具体地，防撞边板设置在机器人主体1的前侧面的底部。力传感器设置在防撞边板的后方，其可用于在受到防撞边板所施加的向后压力超过预设安全压力值时生成使得清洁机器人急停的急停触发信号。由此，当本示例性实施例的清洁机器人在前进过程中发生碰撞时,防撞边板接触力传感器，当两者接触的力度过大，以至于力传感器受到防撞边板的压力超过预设安全压力值时，力传感器马上生成急停触发信号，从而控制机器人主体1紧急停止行动，以免发生二次碰撞，有效地保护了机体自身以及其所碰撞到的行人和物件等，增强安全性。

在一种实施例中，清洁机器人还包括设置在机器人主体1的前侧面的前视补光灯13，具体地，该前视补光灯13与所述前方俯视相机模组4沿左右方向间隔设置，以保证前方俯视相机模组4能够在光强不足的地方正常工作，同时前视补光灯13也能够起到警示的作用，有助于提醒行人及时避让。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人包括：

机器人主体(1)；

水平激光雷达(2)，设置在所述机器人主体(1)的顶面且用于测量自身与四周的障碍物的水平距离；

前方平视相机模组(3)，设置在所述机器人主体(1)的前侧面且用于获取前方可视范围内的深度信息和图像信息；和

前方俯视相机模组(4)，设置在所述机器人主体(1)的前侧面且布置在所述前方平视相机模组(3)的下方，所述前方俯视相机模组(4)用于获取前下方可视范围内的深度信息和图像信息；

所述前方平视相机模组(3)的所述前方可视范围和所述前方俯视相机模组(4)的所述前下方可视范围共同覆盖所述水平激光雷达(2)的下方测量盲区。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述前方平视相机模组(3)和所述前方俯视相机模组(4)均为包括深度相机(5)和RGB相机(6)的RGBD模组，同一个所述RGBD模组中的所述深度相机(5)和所述RGB相机(6)沿左右方向间隔设置。

3.根据权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，所述前方平视相机模组(3)和前方俯视相机模组(4)均采用由双目结构光相机与RGB相机组合的RGBD模组；或者所述前方平视相机模组(3)采用由TOF相机与RGB相机组合的RGBD模组，所述前方俯视相机模组(4)采用由双目结构光相机与RGB相机组合的RGBD模组。

4.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括固定安装于所述机器人主体(1)的折弯板(12)，所述折弯板(12)包括用于安装所述前方平视相机模组(3)的竖板部(12a)和用于安装所述前方俯视相机模组(4)的斜板部(12b)。

5.根据权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，所述机器人主体(1)包括前壳体(1a)，所述水平激光雷达(2)安装在所述前壳体(1a)的顶壁面，所述折弯板(12)安装在所述前壳体(1a)的内侧壁。

6.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括：

第一沿边传感器(7)，设置在所述机器人主体(1)的前侧面的左侧底部且用于感知自身与左前方墙面之间的距离；

第二沿边传感器(8)，设置在所述机器人主体(1)的前侧面的右侧底部且用于感知自身与右前方墙面之间的距离。

7.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括：

第一补盲传感器(9)，设置在所述机器人主体(1)的左侧面且用于感知自身与左方墙面之间的距离；

第二补盲传感器(10)，设置在所述机器人主体(1)的右侧面且用于感知自身与右方墙面之间的距离。

8.根据权利要求7所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一补盲传感器(9)和所述第二补盲传感器(10)位于相同高度且高于所述第一沿边传感器(7)和所述第二沿边传感器(8)设置。

9.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括：

低矮障碍物感应器(11)，设置在所述机器人主体(1)的前侧面的底部且用于感应位于所述清洁机器人的前方的低矮障碍物。

10.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括设置在所述机器人主体(1)的前侧面的前视补光灯(13)，所述前视补光灯(13)与所述前方俯视相机模组沿左右方向间隔设置。