[發明專利]一種旋轉激光雷達及室內地圖構建和定位的SLAM機器人

有效

• 申請號: 202010186695.2
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111251271B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 阿里·納瑪提;趙東杰;葛樹志;黃致遠;法里納茲·戈拉米
• 申請（專利權）人: 青島聚遠網絡科技有限公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/16
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

1.旋轉激光雷達，其特征在于，包括3D激光雷達、激光雷達支座和環境掃描單元支座，所述激光雷達支座包括與環境掃描單元支座上的環形空腔對應的轉輪，轉輪的外圈均布輪齒，靠近輪齒設置輪圈，轉輪內側設有固定底座，3D激光雷達固定在固定底座上，激光雷達支座上的輪圈與固定在環形空腔四周的第一滾珠軸承轉動連接，輪齒與傳動單元嚙合，在驅動單元的驅動下，繞環形空腔轉動；環境掃描單元支座，相機架和激光雷達架卡接構成環境掃描單元支座，在環境掃描單元支座的上部形成環形空腔，惰輪、同步帶輪和正時皮帶構成傳動單元，步進電機支座、步進電機和步進電機驅動構成驅動單元，步進電機支座、步進電機、步進電機驅動、惰輪和同步帶輪置于環境掃描單元支座內部腔體內，置于相機架和激光雷達架連接處的正時皮帶上部與激光雷達支座外圈的輪齒嚙合，正時皮帶兩端向下伸入環境掃描單元支座內部腔體內，與固定在相機架上的同步帶輪嚙合，兩惰輪固定在正時皮帶下部外側，其從左右兩側將正時皮帶下部夾緊，步進電機通過步進電機支座固定在相機架上，步進電機輸出端與同步帶輪連接，步進電機驅動與步進電機電連接。

2.一種室內地圖構建和定位的SLAM機器人，其特征在于，包括環境掃描單元、運動單元、數據處理單元、顯示單元、主體外殼、電源單元和位姿捕獲單元；環境掃描單元通過相機模塊和權利要求1所述旋轉激光雷達掃描SLAM機器人周圍環境，獲取環境信息數據；運動單元用于實現機器人的行走移動；數據處理單元基于獲取的數據構建地圖、避障和定位；顯示單元用于將數據處理單元得到的結果進行顯示，實現人機交互；主體外殼為機器人其他單元提供支撐以及進行保護；電源單元為機器人提供電能；位姿捕獲單元用來捕獲SLAM機器人的位置與姿態信息，環境掃描單元、運動單元、數據處理單元、顯示單元和電源單元均固定在主體外殼上；數據處理單元分別與環境掃描單元、運動單元、顯示單元、電源單元和位姿捕獲單元連接，獲取相關數據并協調控制各部件之間的工作。

3.根據權利要求2所述的室內地圖構建和定位的SLAM機器人，其特征在于，所述相機模塊固定在環境掃描單元支座前進方向一側，用于獲取環境圖像數據，所述相機模塊包括TOF深度相機、雙目立體相機、結構光深度相機和避障相機，TOF深度相機、雙目立體相機和結構光深度相機，自下而上固定在相機架外側，避障相機斜向下傾斜安裝在主體外殼前方，用于掃描檢測機器人正前方的障礙以及地面的紋理信息，在環境掃描單元支座內部腔體內還設有掃描單元風扇，在靠近掃描單元風扇的激光雷達架處設置出風口，助于步進電機散熱。

4.根據權利要求3所述的室內地圖構建和定位的SLAM機器人，其特征在于，主體外殼包括機身，頂板和底板，頂板和底板分別固定在機身上下兩側，形成主腔室。

5.根據權利要求4所述的室內地圖構建和定位的SLAM機器人，其特征在于，運動單元包括底盤板、輪軸、滾珠軸承單元、主輪、主電機驅動、驅動輪、驅動輪支架、第二滾珠軸承、轉向電機耦合器、伺服電機支座和轉向伺服電機，驅動輪內置主電機，主電機與主電機驅動電連接，底盤板四周固定在機身上，驅動輪固定在底盤板下部前側的驅動輪支架上，驅動輪支架通過第二滾珠軸承與底盤板轉動連接，轉向伺服電機通過伺服電機支座固定在底盤板上部，轉向伺服電機通過轉向電機耦合器與驅動輪支架連接，對稱設置的兩輪軸分別通過滾珠軸承單元固定在底盤板下部后側，輪軸一端分別固定一主輪，主輪置于機身左右兩側的輪槽內。

6.根據權利要求5所述的室內地圖構建和定位的SLAM機器人，其特征在于，數據處理單元包括小型計算機和微控制器，小型計算機用于圖像數據處理、3D建圖、精確定位、障礙物確認、人工智能軟件安裝和運行，微控制器與轉向伺服電機、主電機驅動和步進電機驅動連接，控制相應設備的直接運行，微控制器與小型計算機連接，實現兩者的數據交互，通過寫入指令，小型計算機能夠控制微控制器，同時能夠處理監視其接收處理的數據，相機模塊通過USB集線器與小型計算機連接，3D激光雷達通過以太網交換機與小型計算機連接，將采集的環境數據發送到小型計算機。