用于智能割草机的激光雷达感知平台结构制造技术

本实用新型专利技术涉及到一种可以为智能割草机实现周围环境扫描建图的装置结构设计，结构分为机架、定位盒子、翻转平台、移动平面、驱动装置；定位盒子位于整个平台的顶部，下端与机架固定连接，安装有UWB传感器、IMU传感器、GNSS传感器，用于获取当前智能割草机的所在位置信息与姿态信息。移动平面下端与驱动装置的黄铜螺母连接，由黄铜螺母带动其上下运动，带动连杆，使得2D激光雷达进行上下翻转，结合定位信息即可实现环境感知建图。因此，本实用新型专利技术可以实现在智能割草机上使用激光雷达环境建图，进行环境感知。环境感知。环境感知。

【技术实现步骤摘要】
用于智能割草机的激光雷达感知平台结构


[0001]本技术属于激光雷达环境建图的
，具体来说是一种用于智能割草机的激光雷达感知平台结构。

技术介绍

[0002]智能割草机器人是一种应用于户外草坪环境的移动机器人，它需要依靠自身传感器系统实现对周围环境的感知和建图，从而实现自主导航和割草任务。环境感知建图是移动机器人领域的核心技术之一，它对提高割草效率和质量、增强割草机器人的智能化水平、推动移动机器人技术的进步等方面都具有重要意义。然而，在复杂多变的户外草坪环境中实现高效率、高精度的环境感知建图也面临着很多挑战和难题。
[0003]激光雷达技术在自动驾驶、地形测绘等领域发挥着重要作用，而其中最重要的组成部分之一便是三维激光雷达(3D
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LiDAR)。3D
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LiDAR具有高精度、高分辨率等优点，因此在自动驾驶领域广泛应用。然而，3D
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LiDAR的成本高、数据量大、算法复杂等缺点也限制了它的应用范围。相比之下，二维激光雷达(2D
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LiDAR)具有简单经济、数据量小等优点，但只能获取平面点云信息，无法实现高度信息和立体成像。因此，对于一些特定应用场景而言，2D
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LiDAR可以采用一些特殊的处理方法，来弥补其无法获取高度信息和立体成像的不足。例如，通过使2D
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LiDAR绕某一轴进行翻转，即可生成三维数据，从而在一定程度上弥补了其无法获取高度信息和立体成像的不足。这种方法在一些精度要求不高的场合，如行走较为缓慢的智能割草机等应用中使用。使用2D
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LiDAR生成3D地图，可以实现这些应用的工作需求，同时避免了使用3D
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LiDAR所带来的成本和算法复杂度问题。
[0004]因此，2D
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LiDAR激光雷达环境建图的方法具有很重要的意义。这种方法为一些应用场景提供了低成本、低复杂度的解决方案。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种用于智能割草机的激光雷达感知平台结构，完成对周围环境的扫描，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种用于智能割草机的激光雷达感知平台结构，包括机架，由6个支撑立柱，1个上板，1个中板，1个下板组成，上侧3个支撑立柱与上板下侧通过法兰和螺栓固定连接，上侧3个支撑立柱与中板上侧通过法兰和螺栓固定连接，下侧3个支撑立柱与中板下侧通过法兰和螺栓固定连接，下侧3个支撑立柱与下板上侧通过法兰和螺栓固定连接；
[0007]进一步的，定位盒子由1个定位盒子底面，1个定位盒子后面，2个定位盒子侧面，1个定位盒子上面，1个IMU固定块，1个GNSS固定块，1个UWB，1个IMU，1个GNSS，1个GNSS天线组成，其中定位盒子底面、定位盒子后面、定位盒子侧面、定位盒子上面由加工成的凹槽和凸起相配合再经由热熔胶连接固定，UWB与定位盒子底面通过螺栓固定连接，IMU固定块与定位盒子底面通过3M胶固定，GNSS固定块与定位盒子底面通过3M胶固定，IMU与IMU固定块通
过3M胶固定，GNSS与GNSS固定块通过3M胶固定，GNSS天线与定位盒子上面通过3M胶固定；
[0008]进一步的，翻转平台由3组相同的结构组成，在下板上均布安装，每1组由2个轴承座，1个旋转轴，1个激光雷达，1个激光雷达固定板，1个翻转轴固定板a，1个翻转轴固定板b，2个L型角条，2个菱形轴承座，2个连杆，2个旋转轴b，1个角度连接件a，1个角度连接件b，1个角度编码器组成，其中轴承座与下板通过螺栓固定连接，轴承座与旋转轴过盈配合，激光雷达与激光雷达固定板通过螺栓固定连接，翻转轴固定板a与激光雷达固定板通过螺栓固定连接，翻转轴固定板b与激光雷达固定板通过螺栓固定连接，激光雷达固定板与旋转轴通过热熔胶粘贴固定，L型角条与激光雷达固定板通过螺栓固定连接，菱形轴承座与L型角条通过螺栓固定连接，旋转轴b与菱形轴承座过盈配合，旋转轴b与连杆过盈配合，角度连接件a与轴承座通过热熔胶固定，角度连接件b与角度连接件a由加工成的凹槽和凸起相配合再经由热熔胶连接固定，角度编码器与角度连接件b通过螺栓固定连接；
[0009]进一步的，移动平面由1个移动板和3组相同的结构组成，每1组由2个L型角条，2个菱形轴承座，2个旋转轴c组成，L型角条与移动板通过螺栓固定连接，菱形轴承座与L型角条通过螺栓固定连接，旋转轴c与菱形轴承座过盈配合，旋转轴c与连杆过盈配合；
[0010]进一步的，驱动装置由1个步进电机，1个步进电机联轴器，1个丝杠，1个菱形轴承座b，1个菱形轴承座c，1个黄铜螺母组成，步进电机与丝杠通过步进电机联轴器固定连接，菱形轴承座b与下板通过螺栓固定连接，菱形轴承座c与智能割草机结构通过螺栓固定连接，黄铜螺母与丝杠配合上下运动，黄铜螺母与移动板通过螺栓固定连接。
[0011]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术用于智能割草机实现周围环境的扫描建图，结构分为机架、定位盒子、翻转平台、移动平面、驱动装置；定位盒子位于整个平台的顶部，下端与机架固定连接，安装有UWB传感器、IMU传感器、GNSS传感器，用于获取当前智能割草机的所在位置信息与姿态信息。翻转平台安装与机架的下板上，安装有2D激光雷达以及角度编码器，2D激光雷达测量得到平面点云，角度编码器测量2D激光雷达的翻转角度，经由角度编码器增加一个维度得以生成3D点云。移动平面下端与驱动装置的黄铜螺母连接，由黄铜螺母带动其上下运动，带动连杆，使得2D激光雷达进行上下翻转。翻转角度与速度可以通过改变连杆长度、丝杠的参数、电机转速等参数进行修改，适用范围广，采用3组2D激光雷达共同测量，保证了点云质量。结合定位信息即可实现环境感知建图。与3D激光雷达相比，本结构更具经济性，所需费用仅占3D激光雷达十几分之一，在不需要特别高精度的场合如智能割草机中，本结构就能够实现所需要的功能。此外，相较于将整个激光雷达进行旋转扫描的方式，翻转2D激光雷达所扫描得到的点云更加精确，无用点云更少。旋转扫描会产生一些高处的点云，如天空等位置的点云，这部分点云对于建图无用，但是会占用宝贵的处理和存储资源，增加系统的复杂度。而通过翻转扫描，可以更加精确地扫描到物体表面，并生成更加有效的三维点云数据。因此，本技术可以实现在智能割草机上使用激光雷达环境建图，进行环境感知。
附图说明
[0012]附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0013]图1用于智能割草机的激光雷达感知平台结构示意图
[0014]图2定位盒子结构示意图
[0015]图3翻转平台结构示意图
[0016]图4移动平面结构示意图
[0017]图5驱动装置结构示意图
[0018]图6机架结构示意图
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于智能割草机的激光雷达感知平台结构，其特征在于：包括机架，由6个支撑立柱，1个上板，1个中板，1个下板组成，上侧3个支撑立柱与上板下侧通过法兰和螺栓固定连接，上侧3个支撑立柱与中板上侧通过法兰和螺栓固定连接，下侧3个支撑立柱与中板下侧通过法兰和螺栓固定连接，下侧3个支撑立柱与下板上侧通过法兰和螺栓固定连接；定位盒子由1个定位盒子底面，1个定位盒子后面，2个定位盒子侧面，1个定位盒子上面，1个IMU固定块，1个GNSS固定块，1个UWB，1个IMU，1个GNSS，1个GNSS天线组成，其中定位盒子底面、定位盒子后面、定位盒子侧面、定位盒子上面由加工成的凹槽和凸起相配合再经由热熔胶连接固定，UWB与定位盒子底面通过螺栓固定连接，IMU固定块与定位盒子底面通过3M胶固定，GNSS固定块与定位盒子底面通过3M胶固定，IMU与IMU固定块通过3M胶固定，GNSS与GNSS固定块通过3M胶固定，GNSS天线与定位盒子上面通过3M胶固定；翻转平台由3组相同的结构组成，在下板上均布安装，每1组由2个轴承座，1个旋转轴，1个激光雷达，1个激光雷达固定板，1个翻转轴固定板a，1个翻转轴固定板b，2个L型角条，2个菱形轴承座，2个连杆，2个旋转轴b，1个角度连接件a，1个角度连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘诚，李金阳，司竹君，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：新型
国别省市：