[發明專利]用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人

在審

• 申請號: 202011308494.1
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN114521849A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 鐘柯松;蔡贊贊;鄭錫斌
• 申請（專利權）人: 余姚舜宇智能光學技術有限公司
• 主分類號: A47L11/40
• 分類號: A47L11/40;G01S17/10;G01S17/931;G01S7/4865
• 代理公司: 上海領洋專利代理事務所(普通合伙) 31292
• 代理人: 羅曉飛

一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人。該用于掃地機器人的TOF光學系統包括：至少一TOF模組，其中該至少一TOF模組適于被設置于一掃地機器人本體的側部，并且每該TOF模組包括用于投射輸出光場的一投射模塊和用于接收被反射回的接收光場的一接收模塊，其中該投射模塊的垂直投射視場角在8°至44°之間，并且該投射模塊的水平投射視場角大于100°；和一自動控制系統，其中該自動控制系統可通信地連接于該至少一TOF模組，并且該自動控制系統適于可控制地連接于該掃地機器人本體，用于根據經由該至少一TOF模組采集的深度信息，自動地控制該掃地機器人本體的運動，以實現掃地機器人的自動避障。

技術領域

本發明涉及掃地機器人技術領域，更具體地涉及一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，掃地機器人也逐漸進入了大眾的視野，并且扮演著越來越重要的角色。由于掃地機器人不可避免地遇到避障和/或建圖的問題，因此目前市場上的掃地機器人主要通過LDS與VSLAM的方式進行避障或建圖，但一方面因LDS價格昂貴而導致現有的掃地機器人價格居高不下，且需要額外配置視覺模塊以處理避障問題；另一方面又因VSLAM技術需要被動光照射而導致應用場景被嚴格限制，且精度較差。

眾所周知，由于飛行時間法(Time Of Flight，TOF)是通過測量投射模組發出的脈沖信號從發射到接收的時間間隔t(常被稱為脈沖測距法)或激光往返環境目標一次所產生的相位(相位差測距法)來實現對環境目標的三維結構或三維輪廓的測量，因此TOF模組作為一種精度較高的測距儀器，被廣泛應用在體感控制、行為分析、監控、自動駕駛、人工智能、機器視覺和自動3D建模等諸多領域。

然而，在掃地機器人的投射接收模組實現方案中，目前大多數掃地機器人的TOF模組位于該掃地機器人的上方，并且其在豎直方向(即V方向)上的視場角窗口在水平線以上，使得該視場角窗口位于掃地機器人的上方，這導致掃地機器人對諸如門檻、樓梯等高度較低的地面障礙物無法做出鑒別，進而影響掃地機器人的清掃效果和安全性能；而如果采用在水平線以下的設計，則掃地機器人本身的結構將會擋住投射接收模組所投射的光線，無法準確測距，更無法實現近距離的避障功能，嚴重影響掃地機器人的工作性能。

發明內容

本發明的一優勢在于提供一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人，其能夠解決現有的掃地機器人存在的近距離避障問題。

本發明的另一優勢在于提供一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人，在本發明的一實施例中，所述TOF光學系統中的TOF模組適于被安裝于掃地機器人本體的側部，有助于實現所述掃地機器人對諸如樓梯、糞便等位置的避障功能。

本發明的另一優勢在于提供一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人，在本發明的一實施例中，所述TOF光學系統的通用性強，能夠適用于不同類型的掃地機器人。

本發明的另一優勢在于提供一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人，在本發明的一實施例中，所述TOF光學系統能夠替代現有的LDS和VSLAM技術，降低硬件成本，以便在實現避障和/或建圖功能的同時，大幅地降低掃地機器人的成本。

本發明的另一優勢在于提供一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人，在本發明的一實施例中，所述TOF光學系統能夠使掃地機器人擺脫各種應用場景的限制，有助于拓展掃地機器人所適用的應用場景范圍。

本發明的另一優勢在于提供一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人，在本發明的一實施例中，所述TOF光學系統的水平視場角大、測距遠，以便實現高效建圖。

本發明的另一優勢在于提供一種用于掃地機器人的TOF光學系統和掃地機器人，在本發明的一實施例中，所述TOF光學系統能夠實現障礙物的有效像素分辨，以便有效地進行避障操作。