激光測距模塊、應用激光測距模塊的機器人及其控制方法技術

一種激光測距模塊、應用激光測距模塊的機器人及其控制方法，激光測距模塊包括殼體，殼體內(nèi)設有電路板以及設置在電路板上的激光測距元件，激光測距元件包括間隔設置的接收器和發(fā)射器，接收器和發(fā)射器上方分別設有接收部和發(fā)射部，接收部和發(fā)射部被遮光部隔開，接收部和發(fā)射部分別包括設置在殼體上的接收鏡片和發(fā)射鏡片。本發(fā)明專利技術通過分體設置的紅外傳感鏡片以及隔斷部件，形成獨立的發(fā)射腔體和接收腔體，進而消除激光測距元件的發(fā)射部和接收部之間的光線串擾，保證激光測距的精度；通過將該改進后的激光測距模塊設置于機器人上，通過合理的設置控制邏輯，實現(xiàn)機器人更為精確地測距、并且提高機器人路徑規(guī)劃或者導航的表現(xiàn)，增強用戶的使用體驗。

Laser Ranging Module, Robot Using Laser Ranging Module and Its Control Method

A laser ranging module, a robot using laser ranging module and its control method are described. The laser ranging module includes a shell, a circuit board and a laser ranging element arranged on the circuit board. The laser ranging element includes a receiver and a transmitter with interval setting. Over the receiver and transmitter, respectively, a receiving part and a transmitting part are provided, and the receiving part and a transmitting part are shielded from light. The receiving part and the transmitting part are separated, and the receiving part and the transmitting part respectively include the receiving lens and the transmitting lens arranged on the housing. The invention forms an independent transmitting cavity and receiving cavity through separately arranged infrared sensing lenses and partitioning parts, thereby eliminating the light crosstalk between the transmitting and receiving parts of the laser ranging element and ensuring the accuracy of laser ranging. By setting the improved laser ranging module on the robot, the robot can achieve more precision by setting reasonable control logic. It can accurately measure the distance, improve the performance of robot path planning or navigation, and enhance the user's experience.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
激光測距模塊、應用激光測距模塊的機器人及其控制方法
本專利技術涉及一種激光測距模塊、應用激光測距模塊的機器人及其控制方法，屬于小家電制造

技術介紹
現(xiàn)有技術中，在家用機器人領域廣泛地采用接近傳感器來感測外物的距離并據(jù)此傳感器的信號控制機器人進行躲避等動作。現(xiàn)有激光測距模塊一般是通過激光測距元件發(fā)射、接收紅外激光信號，從而感應一定角度內(nèi)外物的存在及其距離。為了保證激光測距元件的使用壽命，避免其被空氣中灰塵污染，一般會在激光測距元件前方做一個紅外透光鏡片，以保證激光測距元件不暴露于外部的空氣中。現(xiàn)有紅外傳感鏡片的結構一般為一個鏡片，由于鏡片內(nèi)部的光束折射，激光測距元件發(fā)出的紅外激光部分會在鏡片內(nèi)部發(fā)生折射后直接被激光測距元件接收，使得激光測距模塊的測試數(shù)值不可信。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術所要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種激光測距模塊、應用激光測距模塊的機器人及其控制方法，通過在機器人上設置分體設置的紅外傳感鏡片以及隔斷部件，形成獨立的發(fā)射腔體和接收腔體，進而消除激光測距元件的發(fā)射部和接收部之間的光線串擾，保證激光測距的精度；進一步地，通過將該改進后的激光測距模塊設置于機器人(常見的如家用清潔機器人)上，通過合理的設置控制邏輯，實現(xiàn)機器人更為精確地測距、并且提高機器人路徑規(guī)劃或者導航的表現(xiàn)，最終，增強用戶的使用體驗。本專利技術所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現(xiàn)的：一種激光測距模塊，包括殼體，所述殼體內(nèi)設有電路板以及設置在所述電路板上的激光測距元件，所述激光測距元件包括間隔設置的接收器和發(fā)射器，所述接收器和發(fā)射器上方分別設有接收部和發(fā)射部，所述接收部和發(fā)射部被遮光部隔開，所述接收部和發(fā)射部分別包括設置在所述殼體上的接收鏡片和發(fā)射鏡片。在本專利技術的一種可替代型式中，所述殼體與激光測距元件之間設有密封套。在本專利技術的另一種可替代型式中，所述遮光部與所述密封套一體成型。在本專利技術的另一種可替代型式中，所述密封套與所述遮光部的材質(zhì)均為環(huán)氧樹脂。本專利技術還提供一種機器人，所述機器人包括機器人主體以及設置在所述主體上的控制單元，所述機器人主體包括與控制單元耦接的多層地圖信息采集裝置，用于采集作業(yè)環(huán)境不同高度的障礙物信息，所述多層地圖信息采集裝置包括激光掃描測距模塊、超聲傳感模塊以及如上所述的激光測距模塊。在本專利技術的一種可替代型式中，所述機器人為自動擦窗機器人、移動式凈化器、自動掃地拖地機器人、管家機器人、安保機器人、自動移動式互助機器人或自動清掃太陽能電池板戶外清掃機器人。在本專利技術的一種可替代型式中，所述激光掃描測距模塊設置在機器人主體頂部，所述超聲傳感模塊設置在機器人主體下部，所述激光測距模塊設置在激光掃描測距模塊與超聲傳感模塊之間。在本專利技術的另一種可替代型式中，所述激光測距模塊的數(shù)量為5個，其中3個激光測距模塊以平行于作業(yè)表面的方式設置于激光掃描測距模塊下方，3個激光測距模塊中位于中間的激光測距模塊下方依次設有另外2個激光測距模塊。在本專利技術的另一種可替代型式中，所述機器人主體外周還設有撞板以及與控制單元耦接的撞板傳感模塊。本專利技術還提供一種機器人的控制方法，所述控制方法包括：步驟1：采集作業(yè)環(huán)境不同高度的障礙物信息；步驟2：處理不同高度的障礙物信息，對應生成多個不同高度的二維地圖，建立多層地圖；步驟3：根據(jù)多層地圖規(guī)劃自移動機器人的行走路徑；步驟4：機器人按照行走路徑行走時，多層地圖信息采集裝置持續(xù)采集障礙物信息，若障礙物信息發(fā)生變更，控制單元控制機器人執(zhí)行避障行走并更新行走路徑。綜上所述，本專利技術通過將改進后消除串擾的激光測距模塊應用于具體的機器人上，并配合其他傳感器形成傳感器組，并通過合理設置控制邏輯，提升了導航定位的準確性，能夠提升機器人的工作效率，進一步改進了用戶的使用體驗。下面結合附圖和具體實施例，對本專利技術的技術方案進行詳細地說明。附圖說明圖1為本專利技術激光測距模塊的結構剖視圖；圖2為圖1中A部的局部放大圖；圖3為本專利技術激光測距模塊另一實施例的局部放大圖；圖4為本專利技術機器人的結構示意圖。具體實施方式圖1為本專利技術激光測距模塊的結構剖視圖；圖2為圖1中A部的局部放大圖。如圖1和圖2所示，本專利技術提供一種激光測距模塊，用于檢測物體與激光測距模塊之間的距離，所述激光測距模塊包括殼體100，殼體100內(nèi)設有電路板(圖中未示出)以及設置在電路板上的激光測距元件200，所述激光測距元件200包括間隔設置的接收器210和發(fā)射器220，所述接收器210和發(fā)射器220上方分別設有接收部110和發(fā)射部120，所述接收部110和發(fā)射部120被遮光部400隔開，所述接收部110和發(fā)射部120分別包括設置在殼體100上的接收鏡片310和發(fā)射鏡片320。所述接收鏡片310和發(fā)射鏡片320為紅外傳感鏡片。需要補充的是，如圖2所示，本實施例中遮光部400可以與殼體100一體成型，即殼體100不僅具有固定鏡片、形成接收部110和發(fā)射部120的作用，還可以利用設置在殼體100上的遮光部400將接收鏡片310及發(fā)射鏡片320分隔開。在本實施例中，遮光部400可以與殼體100一體成型。當激光測距模塊工作時，所述發(fā)射器220將紅外激光經(jīng)發(fā)射部120發(fā)送至被測物體上，經(jīng)被測物體反射后的紅外激光通過接收部110被接收器210接收，通過計算紅外激光從發(fā)射器220發(fā)射到被接收器210接收的飛行時間，就可以檢測出被測物體與激光測距模塊之間的距離。由于本專利技術中激光測距元件200是通過接收鏡片310和發(fā)射鏡片320兩個單獨的鏡片實現(xiàn)紅外激光的單獨進出，從而避免激光測距模塊發(fā)射信號和反射信號之間相互影響(比如說反射信號中有5％通過一體設置的鏡片內(nèi)反射進入入射光的檢測腔體內(nèi))，從而保證了檢測精度，消除串擾。為了提高激光測距模塊的密封性，殼體100與激光測距元件200之間設有密封套500，所述密封套500采用軟膠(如環(huán)氧樹脂)制作。圖3為本專利技術激光測距模塊另一實施例的局部放大圖。如圖3所示，本實施例中的遮光部400可以采用與所述密封套500相同的材質(zhì)一體成型，這種一體成型的設置方式除了保證接收部110和發(fā)射部120之間隔斷的密封，還能進一步保證接收部110和發(fā)射部120外端部分位于殼體100與激光測距元件200之間的密封性。本專利技術還提供一種機器人，所述機器人包括機器人主體10以及設置在所述主體10上的控制單元(圖中未示出)，所述機器人主體10包括與控制單元耦接的多層地圖信息采集裝置，用于采集作業(yè)環(huán)境內(nèi)不同高度的障礙物信息，所述多層地圖信息采集裝置包括激光掃描測距模塊11、超聲傳感模塊12以及如上所述的激光測距模塊。激光掃描測距模塊11的測距范圍為3m-8m，包括激光發(fā)射管、接收管、電機和處理芯片等，在電機帶動下，激光掃描測距模塊11通過自轉(zhuǎn)測量周圍360°范圍內(nèi)的物體，同時其還具備輔助定位的功能。激光掃描測距模塊11定位以及建立其所在高度的二維地圖的方法為現(xiàn)有技術，例如專利文獻CN101809461A和CN200610053690.2公開了利用激光掃描測距模塊11來建圖和定位的技術方案，在此不再贅述。優(yōu)選的，所述激光掃描測距模塊11設置在機器人主體10頂部，所述超聲傳感模塊12設置在機器人主體10下部，所述激光測距模塊設置在激光掃描測距模塊11與超聲傳感本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
1.一種激光測距模塊，包括殼體(100)，所述殼體(100)內(nèi)設有電路板以及設置在所述電路板上的激光測距元件(200)，其特征在于，所述激光測距元件(200)包括間隔設置的接收器(210)和發(fā)射器(220)，所述接收器(210)和發(fā)射器(220)上方分別設有接收部(110)和發(fā)射部(120)，所述接收部(110)和發(fā)射部(120)被遮光部(400)隔開，所述接收部(110)和發(fā)射部(120)分別包括設置在所述殼體(100)上的接收鏡片(310)和發(fā)射鏡片(320)。

【技術特征摘要】
1.一種激光測距模塊，包括殼體(100)，所述殼體(100)內(nèi)設有電路板以及設置在所述電路板上的激光測距元件(200)，其特征在于，所述激光測距元件(200)包括間隔設置的接收器(210)和發(fā)射器(220)，所述接收器(210)和發(fā)射器(220)上方分別設有接收部(110)和發(fā)射部(120)，所述接收部(110)和發(fā)射部(120)被遮光部(400)隔開，所述接收部(110)和發(fā)射部(120)分別包括設置在所述殼體(100)上的接收鏡片(310)和發(fā)射鏡片(320)。2.如權利要求1所述的激光測距模塊，其特征在于，所述殼體(100)與激光測距元件(200)之間設有密封套(500)。3.如權利要求2所述的激光測距模塊，其特征在于，所述遮光部(400)與所述密封套(500)一體成型。4.如權利要求3所述的激光測距模塊，其特征在于，所述密封套(500)與所述遮光部(400)的材質(zhì)均為環(huán)氧樹脂。5.一種機器人，所述機器人包括機器人主體(10)以及設置在所述主體上的控制單元，其特征在于，所述機器人主體包括與控制單元耦接的多層地圖信息采集裝置，用于采集作業(yè)環(huán)境不同高度的障礙物信息，所述多層地圖信息采集裝置包括激光掃描測距模塊(11)、超聲傳感模塊(12)以及如權利要求1-5中任一項所述的激光測距模塊。...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳愛兵，孟繁明，
申請(專利權)人：科沃斯機器人股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32