一种基于全景机器视觉的智能割草机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于全景机器视觉的智能割草机器人，包括机器人壳体，设置于机器人壳体内的传感器模块、主控模块、运动模块、切割模块；传感器模块包括全景光学单元、IMU传感器单元、超声波传感器单元、轮速里程计单元；全景光学单元用于获取全景图像数据；IMU传感器单元用于获取机器人的三轴姿态和加速度数据；超声波传感器单元用于获取机器人工作环境周围的障碍物信息；轮速里程计单元用于获取机器人的轮速里程信息；主控模块用于对接收到的数据信息进行处理，得到机器人的位置信息以及生成机器人的工作环境地图，并向运动模块、切割模块发送控制指令；运动模块用于控制机器人进行移动；切割模块用于控制机器人进行启动/停止割草工作。割草工作。割草工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全景机器视觉的智能割草机器人


[0001]本专利技术涉及割草机器人
，尤其涉及一种基于全景机器视觉的智能割草机器人。

技术介绍

[0002]随着人工智能和信息科学技术的不断发展，越来越多的智能化设备进入生产生活的各个方面。利用智能机器人代替人工劳作已经成为未来富有广阔发展前景的趋势。使用智能割草机器人进行草地维护修剪，不仅可以减轻人力，大大提高效率，节省能源消耗，而且价格成本低廉，可重复使用便于维护。目前常见的割草机器人一般依靠电子围栏来构建区域，机器人在限定区域内无序行进或者按预先设定的行进方案进行工作；或者使用UWB的方案来帮助机器人确定自己的位置以及地图范围。电子围栏的方案需要人工布置磁感线，安装成本较高，且机器人不能依据工作场景进行路径规划，工作效率非常低；UWB定位方法需要安装定位基站、定位标签、辅助定位基站、充电定位站等诸多装置，不可避免带来安装复杂、成本较高等问题。
[0003]如公开号为CN102771246A的专利公开了一种智能割草机系统及其智能割草方法，包括割草机、自带摄像装置、自带各传感器，边界电子围栏和充电站。智能割草机在边界电子围栏圈定的割草区域内，依靠自带的摄像装置和割草电机电流检测装置，通过单目视觉技术和各传感器的数据融合，完成对当前局部范围内割草情况的认知，实现对区域内草坪的智能化割草，同时利用自身各传感器进行蔽障，边界控制和自动返回充电。上述专利虽然可以使得智能割草机对区域内草坪疏密和散布等情况做出不同的割草行为，但是其需要电子围栏来构建区域，安装成本高。/>[0004]因此，智能割草机器人的便捷、智能、低成本已经成为了当前该领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于全景机器视觉的智能割草机器人，以弥补传统智能割草机器人安装复杂、智能程度低、成本较高、工作效率低的问题。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于全景机器视觉的智能割草机器人，包括机器人壳体，还包括设置于机器人壳体内的传感器模块、主控模块、运动模块、切割模块；所述主控模块分别与传感器模块、运动模块、切割模块连接；
[0008]所述传感器模块包括全景光学单元、IMU传感器单元、超声波传感器单元、轮速里程计单元；
[0009]全景光学单元，用于获取全景图像数据，并将获取到的全景图像数据发送至主控模块；
[0010]IMU传感器单元，用于获取机器人的三轴姿态和加速度数据，并将获取到的三轴姿
态和加速度数据发送至主控模块；
[0011]超声波传感器单元，用于获取机器人工作环境周围的障碍物信息，并将获取到的障碍物信息发送至主控模块；
[0012]轮速里程计单元，用于获取机器人的轮速里程信息，并将获取到的轮速里程信息发送至主控模块；
[0013]主控模块，用于分别接收全景光学单元、IMU传感器单元、超声波传感器单元、轮速里程计单元发送的数据信息，对接收到的数据信息进行处理，得到机器人的位置信息以及生成机器人的工作环境地图，并向运动模块、切割模块发送控制指令；
[0014]运动模块，用于接收主控模块发送的控制指令，并根据接收到的控制指令控制机器人进行移动；
[0015]切割模块，用于接收主控模块发送的控制指令，并根据接收到的控制指令控制机器人进行启动/停止割草工作。
[0016]进一步的，所述全景光学单元包括同轴设置的第一全景环带单元块透镜、第二全景环带单元块透镜、全景环带中继透镜组、滤光片、图像传感器、镜筒；
[0017]第一全景环带单元块透镜靠近物面的表面包括外凸的前折射面，所述前折射面中部设置内凹的前反射面；第二全景环带单元块透镜靠近像面的表面包括外凸的后反射面，所述后反射面中部设置外凸的后折射面；入射光依次从前折射面、后反射面、前反射面、后折射面后，再通过全景环带中继透镜组进入滤光片，并到达图像传感器上进行成像。
[0018]进一步的，所述主控模块包括计算单元、控制单元、存储单元、电源单元；
[0019]计算模块，用于对全景光学单元、IMU传感器单元、超声波传感器单元、轮速里程计单元发送的数据信息进行计算，并将计算结果发送至控制单元；
[0020]控制单元，用于根据计算模块计算得到的结果向运动模块、切割模块发送控制指令；
[0021]存储模块，用于存储全景光学单元、IMU传感器单元、超声波传感器单元、轮速里程计单元发送的数据信息；
[0022]电源模块，用于为机器人提供电能。
[0023]进一步的，所述运动模块包括电机、轮子；通过电机驱动轮子转动以使机器人进行移动。
[0024]进一步的，所述第二全景环带单元块透镜的后反射面镀有圆环反射膜。
[0025]进一步的，所述滤光片表面上镀覆有红外截止滤膜。
[0026]进一步的，所述全景光学单元中的最小半视场角范围是30
°‑
60
°
，最大半视场角大于90
°
。
[0027]进一步的，所述图像传感器形成的像包括中央成像盲区和成像区域，中央成像盲区对应天空，成像区域对应机器人周围场景。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0029](1)本专利技术提供的一种基于全景机器视觉的智能割草机器人具有全景光学系统和机器视觉算法的优势，其中全景光学系统利用自身的折反射特性构造能够对周围360
°
景物进行一次成像，是一种超大视场特殊成像光学系统，解决了采用传统相机系统进行定位和环境感知时，视野范围小的问题，提高了算法的鲁棒性，更适合用于户外场景感知。同时，全
景光学系统相对于使用激光雷达进行环境感知的方案，成本大大降低，同时也可以提供激光雷达不具备的图像信息。
[0030](2)本专利技术提供的一种基于全景机器视觉的智能割草机器人，使用机器视觉算法和全景光学系统进行配合，极大地提升了智能割草机器人的工作效率，极大地降低了智能割草机器人的成本，无需人工布设电子围栏或者搭建定位基站和定位标签，极大地简化了智能割草机器人的安装和维护成本，可灵活应用多种需要草地修整的场景中。
附图说明
[0031]图1是实施例一提供的一种基于全景机器视觉的智能割草机器人模块示意图；
[0032]图2是实施例一提供的基于全景机器视觉的智能割草机器人的内部结构示意图；
[0033]图3是实施例一提供的基于全景机器视觉的智能割草机器人的底部示意图；
[0034]图4是实施例一提供的基于全景机器视觉的智能割草机器人的全景光学单元结构示意图；
[0035]图5是实施例一提供的基于全景机器视觉的智能割草机器人的全景光学单元的成像分布图；
[0036]其中，1.全景光学单元；2.IMU传感器单元；3.超声波传感器单元；4.轮速里程计单元；5.电机；6.轮子；7.机器人壳体；10.第一全景环带单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全景机器视觉的智能割草机器人，包括机器人壳体，其特征在于，还包括设置于机器人壳体内的传感器模块、主控模块、运动模块、切割模块；所述主控模块分别与传感器模块、运动模块、切割模块连接；所述传感器模块包括全景光学单元、IMU传感器单元、超声波传感器单元、轮速里程计单元；全景光学单元，用于获取全景图像数据，并将获取到的全景图像数据发送至主控模块；IMU传感器单元，用于获取机器人的三轴姿态和加速度数据，并将获取到的三轴姿态和加速度数据发送至主控模块；超声波传感器单元，用于获取机器人工作环境周围的障碍物信息，并将获取到的障碍物信息发送至主控模块；轮速里程计单元，用于获取机器人的轮速里程信息，并将获取到的轮速里程信息发送至主控模块；主控模块，用于分别接收全景光学单元、IMU传感器单元、超声波传感器单元、轮速里程计单元发送的数据信息，对接收到的数据信息进行处理，得到机器人的位置信息以及生成机器人的工作环境地图，并向运动模块、切割模块发送控制指令；运动模块，用于接收主控模块发送的控制指令，并根据接收到的控制指令控制机器人进行移动；切割模块，用于接收主控模块发送的控制指令，并根据接收到的控制指令控制机器人进行启动/停止割草工作。2.根据权利要求1所述的一种基于全景机器视觉的智能割草机器人，其特征在于，所述全景光学单元包括同轴设置的第一全景环带单元块透镜、第二全景环带单元块透镜、全景环带中继透镜组、滤光片、图像传感器、镜筒；第一全景环带单元块透镜靠近物面的表面包括外凸的前折射面，所述前折射面中部设置内凹的前反射面；第二全景环带单元块透镜靠近像面的表面包括外凸的后反射面，所述后反射面中部设置外凸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯逸鹤，高少华，王之丰，
申请(专利权)人：杭州环峻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：