一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器。该一体化传感器包括布置单线激光雷达模块的顶部，顶部的侧面设置有激光发射孔和激光接收孔；与顶部相连且位于顶部的下方的底座，底座内部设置有控制芯片、多种传感器和无线通信模块；控制芯片分别与激光雷达模块、多种传感器、无线通信模块电连接并进行数据信号和指令的传输；顶部可相对于底座以顶部的中心轴为中心进行360度的旋转。本发明专利技术实施例提供的一体化传感器集成了嵌入式处理器和多个传感器，减小了设备体积和功耗并增强了运行的稳定性；不依赖其他信息输入如车轮编码器的里程计数据，能够简单方便地应用在多种室内移动机器人上，实现自主定位建图功能。

An integrated sensor for autonomous positioning and mapping of indoor mobile robot

【技术实现步骤摘要】
一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器
本专利技术涉及移动机器人的
，特别是涉及一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器。
技术介绍
移动机器人在所处环境中自主地移动是其智能化程度考核的重要指标，因此，有关机器人自主定位导航技术一直是机器人领域的研究热点。机器人自主定位导航技术的基础是同步定位与地图构建，即SLAM(SimultaneousLocalizationAndMapping).目前，室内移动机器人多采用电脑或工控机等作为主控单元，结合2D激光雷达、车轮编码器和惯性测量单元等传感器来实现SLAM功能。电脑或工控机等设备存在硬件体积较大且成本及功耗较高的缺陷；进一步地，现有移动机器人采用的多种传感器分布位置过于分散，致使机器人结构设计及电器布线复杂。这些缺陷不仅严重地影响了室内移动机器人的小型化、轻量化的进程，而且阻碍了机器人的大范围推广和应用。
技术实现思路
针对上述问题和缺陷，本专利技术实施例提出一种轻小型、低功耗的，用于室内移动机器人定位与建图的一体化传感器。本专利技术实施例提供的一体化传感器集成了嵌入式处理器和多个传感器，减小了设备体积和功耗并增强了运行的稳定性；不依赖其他信息输入如车轮编码器的里程计数据，能够简单方便地应用在多种室内(具体如轮式、履带式、足式)移动机器人上，实现自主定位建图功能。为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器，其特征在于，所述一体化传感器包括：顶部，用于布置单线激光雷达模块，所述顶部的侧面设置有激光发射孔和激光接收孔；底座，与所述顶部相连且位于所述顶部的下方，所述底座内部设置有控制芯片、多种传感器和无线通信模块；所述控制芯片分别与所述激光雷达模块、所述多种传感器模块、所述无线通信模块电连接并进行数据信号和指令的传输；其中，所述顶部可相对于所述底座以所述顶部的中心轴为中心进行360度的旋转。作为本专利技术的进一步改进，所述控制芯片包括第一控制芯片和第二控制芯片，所述第一控制芯片分别与所述激光雷达模块、所述无线通信模块电连接并进行数据信号和指令的传输，所述第二控制芯片分别与所述多种传感器模块电连接并进行数据信号和指令的传输，所述第一控制芯片和所述第二控制芯片电连接并进行数据信号和指令的传输。作为本专利技术的进一步改进，所述第一控制芯片为RK3399芯片，所述第二控制芯片为STM32F407芯片。作为本专利技术的进一步改进，所述多种传感器模块包括十轴姿态传感器和超声波测距传感器。作为本专利技术的进一步改进，所述超声波测距传感器的个数多个。作为本专利技术的进一步改进，多个超声波测距传感器中的每个超声波测距传感器分别设置于所述底座的前侧面、左前侧面、右前侧面、左侧面、右侧面。作为本专利技术的进一步改进，所述底座后侧面设有数据传输口、电源接口和按键，所述数据传输口与所述控制芯片连接。作为本专利技术的进一步改进，所述顶部为圆柱体，所述激光发射孔和激光接收孔之间的最短间距不大于所述圆柱体的底面周长的三分之一。作为本专利技术的进一步改进，所述底座包括六个侧面。作为本专利技术的进一步改进，所述底座的各个侧面相连处为圆角。本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例提供的一体化传感器集成了嵌入式处理器和多个传感器，减小了设备体积和功耗并增强了运行的稳定性。进一步地，本专利技术实施例提供的一体化传感器不依赖其他信息输入如车轮编码器的里程计数据，能够简单方便地应用在多种室内(具体如轮式、履带式、足式)移动机器人上，实现自主定位建图功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术中记载的一些实施例，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获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种一体化传感器的立体结构示意图；图2为图1所示实施例的一体化传感器从立体结构的另一方向示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种一体化传感器的结构模块化示意图。附图中的标记说明：100、一体化传感器1、顶部2、激光雷达模块21、激光发射孔22、激光接收孔3、指示灯31、电源指示灯32、状态指示灯4、底座41、底座第一侧面42、底座第二侧面43、底座第三侧面44、底座第四侧面5、超声波测距传感器46、底座第六侧面45、底座第五侧面51、第一超声波测距传感器52、第二超声波测距传感器53、第三超声波测距传感器6、按键7、电源插口8、数据传输口9、控制芯片91、第一控制芯片92、第二控制芯片50、十轴姿态传感器11、顶部侧面40、无线通信模块55、第四超声波测距传感器具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。如图1至图3所示，本专利技术实施例提供一种用于机器人激光建图的一体化传感器100。图1是从一体化传感器100的正面方向的示意图，图2是与图1方向相反的对面方向的示意图。一体化传感器100包括顶部1和底座4。顶部1用于布置激光雷达模块2，顶部1的顶部侧面11设置有激光发射孔21和激光接收孔22。底座4与顶部1相连且位于顶部1的下方。底座4设置有控制芯片9、多种传感器模块、无线通信模块40。控制芯片9与激光雷达模块2电连接并进行数据信号和指令的传输；控制芯片9与多种传感器模块电连接并进行数据信号和指令的传输；控制芯片9与无线通信模块40电连接并进行数据信号和指令的传输。继续参考1和图2，在该实施例中，一体化传感器100的顶部1大致呈圆柱体，顶部侧面11大致呈圆环面。激光发射孔21和激光接收孔22之间的最短间距不大于圆柱体的底面周长的三分之一。通过激光发射孔21与激光接收孔22之间间距的限定，有效地提高激光发射和接收之间的协调效率，从而提高激光建图的效率。在本文中，最短间距是指激光发射孔21的中心至激光接收孔22中心之间沿圆柱体的圆周面的劣弧长度。在该实施例中，顶部1可相对于底座4以顶部1的中心轴为中心进行360度的旋转，从而，设置在顶部1上的激光雷达模块2能够实现360度的全方位地扫描周边环境。激光雷达模块2将获取的周边环境轮廓点云数据打包传输给控制芯片9。顶部1的中心轴线即为图1或图2中圆柱体的中心轴线。激光雷达模块2在采用不同的型号时，激光雷达模块2的扫描半径会不同，如20米的扫描半径、16米的扫描半径或10米的扫描半径等。在该实施例中，一体化传感器100的底座4大致呈六边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器，其特征在于，所述一体化传感器包括：/n顶部，用于布置单线激光雷达模块，所述顶部的侧面设置有激光发射孔和激光接收孔；/n底座，与所述顶部相连且位于所述顶部的下方，所述底座内部设置有控制芯片、多种传感器和无线通信模块；所述控制芯片分别与所述激光雷达模块、所述多种传感器模块、所述无线通信模块电连接并进行数据信号和指令的传输；/n其中，所述顶部可相对于所述底座以所述顶部的中心轴为中心进行360度的旋转。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器，其特征在于，所述一体化传感器包括：
顶部，用于布置单线激光雷达模块，所述顶部的侧面设置有激光发射孔和激光接收孔；
底座，与所述顶部相连且位于所述顶部的下方，所述底座内部设置有控制芯片、多种传感器和无线通信模块；所述控制芯片分别与所述激光雷达模块、所述多种传感器模块、所述无线通信模块电连接并进行数据信号和指令的传输；
其中，所述顶部可相对于所述底座以所述顶部的中心轴为中心进行360度的旋转。


2.根据权利要求1所述的一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器，其特征在于，所述控制芯片包括第一控制芯片和第二控制芯片，所述第一控制芯片分别与所述激光雷达模块、所述无线通信模块电连接并进行数据信号和指令的传输，所述第二控制芯片分别与所述多种传感器模块电连接并进行数据信号和指令的传输，所述第一控制芯片和所述第二控制芯片电连接并进行数据信号和指令的传输。


3.根据权利要求2所述的一种用于室内移动机器人自主定位建图的一体化传感器，其特征在于，所述第一控制芯片为RK3399芯片，所述第二控制芯片为STM32F407芯片。


4.根据权利要求1所述的一种用于室内移动机器人自主定位建...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨信田，任子武，徐坤，邱杰，胡文千，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32