掃地機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于清潔地面的掃地機器人，特別是采用激光測距裝置進行導航及避障的掃地機器人。
【背景技術】
[0002]激光測距裝置可測量觀測點與被觀測物體之間的距離，目前廣泛運用于移動機器人的導航及避障，如中國專利CN104027041A就公開了一種利用激光測距裝置(即專利文獻中的發光單元和圖像傳感器)對障礙物進行識別的機器人清潔器。
[0003]目前的激光測距在掃地機器人上的進行測距的原理如下:基于掃地機器人所處環境的物體為相對靜止坐標，通過激光測距裝置在移動機器人上360°持續旋轉，通過激光測距裝置的收發單元不斷地獲取掃地機器人與相對靜止坐標的的角度和距離，然后通過計算取得掃地機器人在當前環境中的位置。
[0004]但是，由于激光測距裝置測量的是激光測距裝置與物體之間的距離和角度，而不是掃地機器人與參考物體之間的距離和角度，因此需根據激光測距裝置在掃地機器人上的相對位置(如專利文獻CN104027041A中的激光測距裝置就安裝在掃地機器人上表面靠后的位置)，經過計算獲得掃地機器人與參考物體之間的距離和角度；例如，掃地機器人在原地打轉(在初始位置定位或回避障礙時，掃地機器人會有原地打轉動作)時，激光測距裝置與參考物體之間的角度和距離都會發生變化，此時需要通過補償算法以獲取掃地機器人與參考物體之間的距離和角度，算法相對比較復雜。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種采用激光測距裝置進行導航及避障的掃地機器人，該掃地機器人通過調整激光測距裝置在掃地機器人上的位置以使得掃地機器人的定位算法相對簡單。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0007]一種掃地機器人(1)，包括兩個驅動輪(3)和激光測距裝置(2)，所述激光測距裝置(2)安裝在掃地機器人(I)上，且其在水平面的投影的幾何中心與所述兩個驅動輪(3)轉軸連線的中點在同一水平面的投影之間的距離不大于I厘米。
[0008]在本實用新型的優化方案中，為保證掃地機器人在原地旋轉過程中，激光測距裝置與參考物體的相對距離和角度保持不變，所述激光測距裝置(2)在水平面的投影的幾何中心與所述兩個驅動輪(3)轉軸連線的中點在同一水平面的投影重合。
[0009]進一步地，為避免激光測距裝置(I)在掃地機器人的輪廓范圍內形成檢測盲區，所述激光測距裝置(2)在水平面的投影的幾何中心到掃地機器人(I)邊緣任意一點的水平距離⑷不小于12厘米。
[0010]本實用新型掃地機器人的激光測距裝置在水平面的投影的幾何中心與所述兩個驅動輪(3)轉軸連線的中點在同一水平面的投影之間的距離不大于I厘米，因此，可保證掃地機器人在原地旋轉過程中，激光測距裝置與參考物體的相對距離和角度保持在相對的誤差范圍內，因而掃地機器人的定位算法更簡單。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型較佳實施例的掃地機器人在某一工作區域的示意圖。
[0012]圖2是圖1中的掃地機器人逆時針旋轉30°后的示意圖。
[0013]圖3是激光測距裝置位于后側90毫米時，掃地機器人在某一工作區域中的示意圖。
[0014]圖4是圖3中的掃地機器人逆時針旋轉30°后的示意圖。
[0015]圖5是激光測距裝置位于后側10毫米時，掃地機器人在某一工作區域中的示意圖。
[0016]圖6是圖5中的掃地機器人逆時針旋轉30°后的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0018]請參考圖1至圖2，為本實用新型的較佳實施例。掃地機器人I包括左右兩個驅動輪3 (由于驅動輪安裝在掃地機器人的底部，此處附圖中的左右兩個驅動輪用虛線標記)和激光測距裝置2，激光測距裝置2上部分突出掃地機器人的面蓋以便激光發射單元和激光接收單元收發信號；所述激光測距裝置2安裝在掃地機器人I上，且其在水平面的投影的幾何中心O’與所述兩個驅動輪3轉軸連線的中點在同一水平面的投影O之間的距離不大于I厘米，需要說明的是，由于目前的激光測距裝置的測距誤差范圍為2厘米，因此將此距離限定為I厘米完全滿足掃地機器人的定位精度需求。此外，掃地機器人底部還設有萬向輪、邊掃、吸塵口、主板等機構，由于與本實用新型的要保護的技術點不相關，在此不再對其進行詳細說明。
[0019]在本實施例中，掃地機器人I后端呈半圓形，前端大致呈矩形(掃地機器人I也可以為其他形狀，掃地機器人的形狀不影響本技術方案的實現)；在本技術方案中，掃地機器人I的形狀優選為圓形、橢圓形、正多邊形等左右對稱的形狀，以便掃地機器人I在原地旋轉工作中更為平穩。
[0020]如圖1所示，為避免激光測距裝置I在掃地機器人的輪廓范圍內形成檢測盲區，激光測距裝置2在水平面的投影的幾何中心到掃地機器人邊緣任意一點的水平距離(d)不小于12厘米。
[0021 ] 在本實施例中，激光測距裝置2為圓柱形(激光測距裝置2的形狀還可為截面圓錐形)，其在水平面的投影為圓形，此時激光測距裝置2在水平面上的投影的幾何中心即是圓心O’ ；激光測距裝置2可繞垂直于圓心O’的軸旋轉，左右兩個驅動輪3的轉軸連線的中點在同一水平面的投影O重合，可以保證掃地機器人I在原地旋轉時，激光測距裝置2相對同一參考物體的距離和角度都不變。
[0022]下面舉例進行詳細說明:
[0023]圖1至圖6中的線A-A表示水平參考線，a-a為兩個驅動輪轉軸連線。
[0024]請對比圖1和圖2，圖1中掃地機器人I的激光測距裝置2與邊界上的參考點S的距離為590mm，角度為45° (與水平參考線A-A的夾角)；如圖2所示，在掃地機器人I原地逆時針旋轉30°后，由于激光測距裝置2的中點O’與掃地機器人I的兩個驅動輪2的轉軸的連線的中點O在水平投影重合，因此，激光測距裝置I相當于在原地原地逆時旋轉30°，激光測距裝置2相對邊界上的參考點S的距離還是為590mm，角度還是為45°。
[0025]請對比圖3和圖4，圖中的掃地機器人I的激光測距裝置2位于掃地機器人的后端，激光測距裝置I在水平面投影的幾何中心O’與兩個驅動輪轉軸連線的中點的在水平面的投影O之間的距離為90mm。在圖3中，激光測距裝置2與邊界上的參考點S的距離為657mm,角度為50.6° (與水平參考線A-A的夾角)；在圖4中，掃地機器人I原地逆時針旋轉30°后，激光測距裝置2與邊界上的參考點S的距離為677mm，距離偏差為20mm，角度為47.0°，角度偏差為3.6°，激光測距裝置I與參考點S的距離和角度都發生了變化，并且超出了激光測距裝置I的誤差范圍(誤差距離20mm，誤差角度1° )。
[0026]請對比圖5和圖6，圖中的掃地機器人I的激光測距裝置2位于掃地機器人的后端，激光測距裝置I在水平面投影的幾何中心O’與兩個驅動輪轉軸連線的中點的在水平面的投影O之間的距離為10mm。在圖5中，激光測距裝置2與邊界上的參考點S的距離為597mm，角度為45.6° (與水平參考線A-A的夾角)；在圖6中，掃地機器人I原地逆時針旋轉30°后，激光測距裝置2與邊界上的參考點S的距離為600mm，距離偏差為3mm ;角度為45.2°，角度偏差為0.4°，均在激光測距裝置2的誤差范圍內(誤差距離20mm，誤差角度1° )。同樣地，在掃地機器人I旋轉其他角度時，距離偏差和角度偏差的范圍也在激光測距裝置的誤差范圍內，不會影響掃地機器人的定位。
[0027]以上是本實用新型的較佳實施例的詳細說明，不能認定本實用新型只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下所作出的等同替代或明顯變形，且性能或用途相同，都應當視為本實用新型所提交的權利要求書確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種掃地機器人(1)，包括兩個驅動輪(3)和激光測距裝置(2)，其特征在于:所述激光測距裝置(2)安裝在掃地機器人(1)上，且其在水平面的投影的幾何中心與所述兩個驅動輪(3)轉軸連線的中點在同一水平面的投影之間的距離不大于1厘米。2.如權利要求1所述的掃地機器人(1)，其特征在于:所述激光測距裝置(2)在水平面的投影的幾何中心與所述兩個驅動輪(3)轉軸連線的中點在同一水平面的投影重合。3.如權利要求1或2所述的掃地機器人(1)，其特征在于:所述激光測距裝置(2)在水平面的投影的幾何中心到掃地機器人邊緣任意一點的水平距離(d)不小于12厘米。
【專利摘要】本實用新型揭示了一種掃地機器人（1），包括兩個驅動輪（3）和激光測距裝置（2），所述激光測距裝置（2）安裝在掃地機器人（1）上，且位于兩個驅動輪（3）轉軸連線的中點（O）的正上方。本實用新型掃地機器人的激光測距裝置位于兩個驅動輪轉軸連線的中點（O）的正上方，可保證掃地機器人在原地旋轉過程中，激光測距裝置與參考物體的相對距離和角度不變，因而掃地機器人的定位算法更簡單。
【IPC分類】A47L11/24, A47L11/40
【公開號】CN205018982
【申請號】CN201520750900
【發明人】不公告發明人
【申請人】曾彥平
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年9月25日