本发明专利技术公开了一种利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置，包含红外检测系统和MCU中央处理模块，所述红外检测系统包括方位角检测单元和测距单元，方位角检测单元和测距单元的检测平面分别在X和Y方向相互垂直安装，方位角检测单元包括红外接收转动底座和红外发射模块，红外发射模块位于红外转动底座中心位置。本探测系统利用算法成熟的激光测距和极坐标的原理，来定位在激光测距仪可测量范围内的物体空间位置，可应用于机器人行走时对周围障碍物的识别、避让，同时本发明专利技术组成的各项部件采购成本低，具有成本低、探测范围广、精度可调的特点，同时适用范围广，可用于其它需要探测周边物体的设备。探测周边物体的设备。探测周边物体的设备。
【技术实现步骤摘要】
利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置
[0001]本专利技术涉及空间探测
，更具体地说，特别涉及一种利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置。
[0002]
技术介绍
[0003]随着机器人的发展，机器人对空间的识别和认知成为一个重要的研究和应用发向。目前该领域常用的包含有三维激光雷达扫描定位、室内循迹定位、平面或三维超声波定位、视觉定位以及最先进的无线电波定位技术方案。现有的这些技术方案都各优点，但也都有其自身难以克服的缺陷。
[0004]其缺点如下：三维激光雷达定位虽然精度高，但高昂的成本却是普及到低成本机器人的一大障碍；室内循迹定位只能定位机器人本身，无法自动感应周围物体的位置，超声波定位也既可以自身定位也可以探测周围物体的相对位置，但探测距离近不很适用于室外或野外，也不容易实现对周围三维空间内物体的定位；视觉定位是硬件结构最简单的一种，类似于人眼的定位机理，但至今算法不够成熟，定位的准确度欠佳；无线电波定位也可以实现自身定位和对周围物体的探测定位，类似于主动或被动雷达的定位原理，但对硬件的要求高，成本更高，而且现有技术的探测定位精度也偏低，比较适用于大空间的物品探测，在室内则实用性方面比较欠缺。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种精度适中但结构简单、成本低廉、体积小巧能够对周边空间物体机芯探测的利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置，包含红外检测系统和MCU中央处理模块，所述红外检测系统包括方位角检测单元和测距单元，方位角检测单元和测距单元的检测平面分别在X和Y方向相互垂直安装，所述方位角检测单元包括红外接收转动底座和红外发射模块，红外发射模块位于红外转动底座中心位置，所述测距单元包括第一随动承载盘、第二随动承载盘和激光测距仪，激光测距仪通过结构件安装于第二随动承载盘一侧表面，所述第一随动承载盘上固定安装有圆盘形PCB板，第一随动承载盘下表面中部固定安装有用于驱动红外转动底座的第一步进电机，所述红外发射模块固定安装在第一随动承载板下表面，所述圆盘形PCB板上固定安装有支架，支架上部固定安装有第二步进电机，第二步进电机的转轴与第二随动承载盘固定连接，所述MCU中央处理模块分别通过输入输出端口与所述红外发射模块、第一步进电机、激光测距仪和第二步进电机的输入输出端口相耦合连接。
[0007]优选地，所述红外接收转动底座包括底板和环形PCB板，环形PCB板固定安装在底
板上，环形PCB板上呈圆周分布安装有红外接收模块，所述底板中部与第一步进电机的转轴固定连接。
[0008]优选地，所述MCU中央处理模块中包含有用于处理红外接收模块、激光测距仪的输出信号和输出红外发射模块、第一步进电机和第二步进电机控制信号的可执行代码，并且所述可执行代码可综合计算处理上述各种信号从而以某种形式输出被测物体的空间位置数据。
[0009]优选地，还包含有利用卫星实现本系统地理位置定位的检测系统，其数据输出端与所述MCU中央处理模块的数据输入端口相耦合连接，所述MCU中央处理模块的可执行代码中包含有联合处理所述空间位置数据和地理位置信息并输出被测物体地理位置数据的可执行代码段。
[0010]优选地，所述红外接收模块的接收面的周边设有遮挡周围环境光的遮光层，遮光层内壁设置有可吸收红外光的结构或材料。
[0011]优选地，所述MCU中央处理模块内部所包含的可执行代码中，包含有可以对X、Y方向的偏转角度和激光测距仪的距离检测数据进行运算、解析，从而得到被测物体的方位角和距离数据的可执行代码段。
[0012]优选地，所述MCU中央处理模块所包含的可执行代码中，还包含有可以按照一定顺序驱动所述红外发射模块发射红外线或接通红外接收模块来接收红外线，并记录、计算红外发射模块与红外接收模块的对应关系，以及将所述对应关系与第一步进电机和第二步进电机旋转的角度相关联运算，进而得到激光测距仪的三维方位角的可执行代码段。
[0013]优选地，所述MCU中央处理模块所包含的可执行代码中，包含有可以对X、Y方向的偏转角度和激光测距仪的距离检测数据、本系统地理位置定位数据进行运算、解析，从而得到被测物体地理位置数据的可执行代码段。
[0014]优选地，本系统中还包含有可以测定系统本身高度的高度计，与此对应所述MCU中央处理模块所包含的可执行代码段中，还包含有对于被测物体地理位置数据和本系统的高度数据进行解析的可执行代码，得到被测物体包含高度的地理位置数据。
[0015]优选地，所述MCU中央处理模块所包含的可执行代码中，还包含有可以为X、Y方向的偏转角度设定起始0
°
的可执行代码段。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本探测系统利用算法成熟的激光测距和极坐标的原理，来定位在激光测距仪可测量范围内的物体空间位置，包括在测量范围内的多物体分布、被测物体与本检测装置之间的距离和角度关系，可应用于机器人行走时对周围障碍物的识别、避让，通过两个步进电机能够控制探测装置的X、Y方向大范围转动，保证了探测的范围，且操作和调节过程比较简单，在室内探测具有很好的实用性；同时本专利技术组成的各项部件采购成本低，具有成本低、探测范围广、精度可调的特点，同时适用范围广，可用于其它需要探测周边物体的设备。
[0017]附图说明
[0018]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。
[0019]图1是本专利技术方位角检测单元和测距单元的立体图；图2是本专利技术方位角检测单元和测距单元的正视图；图3是本专利技术利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置的框架图；图4是本专利技术的数学模型图。
[0020]图中：101底板、102环形PCB板、103红外接收模块、104第一随动承载盘、105圆盘形PCB板、106第一步进电机、107MCU中央处理模块、108支架、109第二步进电机、110第二随动承载盘、111激光测距仪、112红外发射模块、301转轴Ⅰ、302转轴Ⅱ、303卫星定位器、304高度计、305输出端口。
[0021]具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0023]参阅图1、图2和图3所示，本专利技术提供一种利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置，包含红外检测系统和MCU中央处理模块107，MCU中央处理模块107为现有技术中的单片机，所述红外检测系统包括方位角检测单元和测距单元，方位角检测单元和测距单元的检测平面分别在X和Y方向相互垂直安本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置，其特征在于：包含红外检测系统和MCU中央处理模块，所述红外检测系统包括方位角检测单元和测距单元，方位角检测单元和测距单元的检测平面分别在X和Y方向相互垂直安装，所述方位角检测单元包括红外接收转动底座和红外发射模块，红外发射模块位于红外转动底座中心位置，所述测距单元包括第一随动承载盘、第二随动承载盘和激光测距仪，激光测距仪通过结构件安装于第二随动承载盘一侧表面，所述第一随动承载盘上固定安装有圆盘形PCB板，第一随动承载盘下表面中部固定安装有用于驱动红外转动底座的第一步进电机，所述红外发射模块固定安装在第一随动承载板下表面，所述圆盘形PCB板上固定安装有支架，支架上部固定安装有第二步进电机，第二步进电机的转轴与第二随动承载盘固定连接，所述MCU中央处理模块分别通过输入输出端口与所述红外发射模块、第一步进电机、激光测距仪和第二步进电机的输入输出端口相耦合连接。2.根据权利要求1所述的利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置，其特征在于：所述红外接收转动底座包括底板和环形PCB板，环形PCB板固定安装在底板上，环形PCB板上呈圆周分布安装有红外接收模块，所述底板中部与第一步进电机的转轴固定连接。3.根据权利要求2所述的利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置，其特征在于：所述MCU中央处理模块中包含有用于处理红外接收模块、激光测距仪的输出信号和输出红外发射模块、第一步进电机和第二步进电机控制信号的可执行代码，并且所述可执行代码可综合计算处理上述各种信号从而以某种形式输出被测物体的空间位置数据。4.根据权利要求1所述的利用红外技术和激光雷达的物体空间位置探测装置，其特征在于：还包含有利用卫星实现本系统地理位置定位的检测系统，其数据输出端与所述MCU中央处理模块的数据输入端口相耦合连接，所述MCU中央处理模块的可执行代码中包含有联合处理所述空间位置数据和地理位置信息并输出被...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖衣鉴，张德勇，
申请(专利权)人：乐山山鹰信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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