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CN112976013A - 一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人 - Google Patents

一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人 Download PDF

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CN112976013A
CN112976013A CN202110356401.0A CN202110356401A CN112976013A CN 112976013 A CN112976013 A CN 112976013A CN 202110356401 A CN202110356401 A CN 202110356401A CN 112976013 A CN112976013 A CN 112976013A
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CN
China
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laser ranging
robot
sensor
laser
ranging sensor
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CN202110356401.0A
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王韬略
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Shanghai Hande Detection Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Hande Detection Technology Co ltd
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
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Abstract

本发明公开了一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，涉及到机器人技术领域，包括机器人车身、机器人控制器、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器和第三激光测距传感器，机器人车身上设有第一激光测距传感器，第一激光测距传感器的一侧设有第二激光测距传感器，第一激光测距传感器、激光测距传感器以及第三激光测距传感器之间形成一三角形区域，且第一激光测距传感器、第二激光测距传感器以及第三激光测距传感器位于三角形区域的三个顶角处。本申请中，通过三个激光测距传感器的设置，能够得到目标物在三个激光测距传感器所在的固定坐标系中坐标位置，进而通过机器人驱动轮进行控制实现移动机器人的自主移动。

Description

一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人
技术领域
本发明涉及到机器人技术领域，尤其涉及到一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人。
背景技术
基于规则图形定位的移动机器人因其能够通过识别外界环境中的特定标识信息，来代替人们完成一些特定的工作，所以被广泛应用在各种控制领域当中。
然而现有技术中，移动机器人在实际的运行过程中，不仅会受到移动机器人自身机械阻尼和地面平整度等因素的干扰，而且移动机器人在运动状态下定位精度也较低，进而导致移动机器人出现一定的到位精度误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，包括机器人车身、机器人控制器、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器和第三激光测距传感器，其中，所述机器人车身内设有所述机器人控制器，所述机器人车身上设有所述第一激光测距传感器，所述第一激光测距传感器的一侧设有所述第二激光测距传感器，所述第三激光测距传感器位于所述第一激光测距传感器和所述第二激光测距传感器的上侧，且所述第一激光测距传感器、所述激光测距传感器以及所述第三激光测距传感器之间形成一三角形区域，且所述第一激光测距传感器、所述第二激光测距传感器以及所述第三激光测距传感器位于所述三角形区域的三个顶角处。
作为优选，还包括三关节摄像头支撑架，所述三关节摄像头支撑架呈“┻”型结构，所述第一激光测距传感器、所述第二激光测距传感器和所述第三激光测距传感器设于所述三关节摄像头支撑架的三个自由端上。
作为进一步的优选，还包括第一数字摄像头，所述第一数字摄像头设于所述第一激光测距传感器的一侧。
作为进一步的优选，还包括第二数字摄像头，所述第二数字摄像头设于所述第二激光测距传感器的一侧。
作为进一步的优选，还包括第三数字摄像头，所述第三数字摄像头设于所述第三激光测距传感器的一侧，所述第一数字摄像头、所述第二数字摄像头以及所述数字摄像头位于所述三关节摄像头支撑架的三个自由端上。
作为优选，还包括机器人驱动轮，所述机器人车身的下端设有若干所述机器人驱动轮。
作为优选，所述第一激光测距传感器与所述第二激光测距传感器之间的距离为第一距离。
作为优选，所述第二激光测距传感器与所述第三激光测距传感器之间的距离为第二距离。
作为优选，所述第一激光测距传感器与所述第三激光测距传感器之间的距离为第三距离。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明中，通过三个激光测距传感器测量目标物与机器人之间的距离，且三个激光测距传感器之间呈三角区域，三个激光测距传感器之间的距离以及激光测距传感器测量的目标物与机器人之间的距离构成已知尺寸的三棱锥体，机器人控制器通过几何计算，可以得到目标物在三个激光测距传感器所在的固定坐标系中坐标位置，进而通过机器人驱动轮进行控制实现移动机器人的自主移动。
附图说明
图1是本发明中利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人的正视图；
图2是本发明中利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人的结构示意图。
图中：1、机器人车身；2、机器人控制器；3、第一激光测距传感器；4、第二激光测距传感器；5、第三激光测距传感器；6、三关节摄像头支撑架；7、第一数字摄像头；8、第二数字摄像头；9、第三数字摄像头；10、旋转支架；11、机器人驱动轮。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明中利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人的正视图；图2是本发明中利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人的结构示意图，请参见图1至图2示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，包括机器人车身1、机器人控制器2、第一激光测距传感器3、第二激光测距传感器4和第三激光测距传感器5，其中，机器人车身1内设有机器人控制器2，机器人车身1上设有第一激光测距传感器3，第一激光测距传感器3的一侧设有第二激光测距传感器4，第三激光测距传感器5位于第一激光测距传感器3和第二激光测距传感器4的上侧，且第一激光测距传感器3、激光测距传感器以及第三激光测距传感器5之间形成一三角形区域，且第一激光测距传感器3、第二激光测距传感器4以及第三激光测距传感器5位于三角形区域的三个顶角处。本实施例中，如图2所示，机器人车身1包括机器人前车身和机器人后车身，且机器人前车身和机器人后车身之间可拆卸地连接。其中，机器人控制器2设于机器人后车身内，而第一激光测距传感器3、第二激光测距传感器4和第三激光测距传感器5均设于机器人后车身上。本实施例中，三个激光测距传感器之间的距离可根据需要进行调整，且三个激光测距传感器用于测量机器人车身1与目标物之间的距离。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括三关节摄像头支撑架6，三关节摄像头支撑架6呈“┻”型结构，第一激光测距传感器3、第二激光测距传感器4和第三激光测距传感器5设于三关节摄像头支撑架6的三个自由端上。本实施例中，如图2所示，三关节摄像头支撑架6用于安装三个激光测距传感器，且在三关节摄像头支撑架6的三个自由端上设有旋转支架10，用于控制激光测距传感器的旋转，实现激光测距传感器的角度以及三个激光测距传感器之间的距离的调整。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第一数字摄像头7，第一数字摄像头7设于第一激光测距传感器3的一侧。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第二数字摄像头8，第二数字摄像头8设于第二激光测距传感器4的一侧。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第三数字摄像头9，第三数字摄像头9设于第三激光测距传感器5的一侧，第一数字摄像头7、第二数字摄像头8以及数字摄像头位于三关节摄像头支撑架6的三个自由端上。本实施例中，三个数字摄像头以及三个激光测距传感器均是通过旋转支架10安装在三关节摄像头支撑架6的自由端上，其中，数字摄像头用于检测目标物，而机器人控制器2用于获取三个激光测距传感器和三个数字摄像头的传感器信号，并进行信号处理。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括机器人驱动轮11，机器人车身1的下端设有若干机器人驱动轮11。机器人驱动轮11用驱动移动机器人进行移动，且在机器人车身1内还设有驱动电机用于控制机器人驱动轮11，而机器人控制器2用于控制驱动电机。本实施例中的机器人控制器2与驱动电机、第一激光测距传感器3、第二激光测距传感器4、第三激光测距传感器5、第一数字摄像头7、第二数字摄像头8以及第三数字摄像头9信号连接。
进一步，作为一种较佳的实施方式，第一激光测距传感器3与第二激光测距传感器4之间的距离为第一距离(L1)。
进一步，作为一种较佳的实施方式，第二激光测距传感器4与第三激光测距传感器5之间的距离为第二距离(L2)。
进一步，作为一种较佳的实施方式，第一激光测距传感器3与第三激光测距传感器5之间的距离为第三距离(L3)。
本实施例中，机器人控制器2读取三个激光测距传感器和三个数字摄像头的传感器信号，并进行信号处理后得到三个距离信息，第一激光测距传感器3与目标物之间的距离L4，第二激光测距传感器4与目标物之间的距离L5，第三激光测距传感器5与目标物之间的距离L6，并根据距离L1、L2和L3构成已知尺寸的三棱锥体，控制器通过几何计算，可以得到目标物在三个激光测距传感器所在的固定坐标系中坐标位置。进而对机器人驱动轮11进行控制实现移动移动机器人的自主移动。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，包括机器人车身、机器人控制器、第一激光测距传感器、第二激光测距传感器和第三激光测距传感器，其中，所述机器人车身内设有所述机器人控制器，所述机器人车身上设有所述第一激光测距传感器，所述第一激光测距传感器的一侧设有所述第二激光测距传感器，所述第三激光测距传感器位于所述第一激光测距传感器和所述第二激光测距传感器的上侧，且所述第一激光测距传感器、所述激光测距传感器以及所述第三激光测距传感器之间形成一三角形区域，且所述第一激光测距传感器、所述第二激光测距传感器以及所述第三激光测距传感器位于所述三角形区域的三个顶角处。
2.如权利要求1所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，还包括三关节摄像头支撑架，所述三关节摄像头支撑架呈“┻”型结构，所述第一激光测距传感器、所述第二激光测距传感器和所述第三激光测距传感器设于所述三关节摄像头支撑架的三个自由端上。
3.如权利要求2所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，还包括第一数字摄像头，所述第一数字摄像头设于所述第一激光测距传感器的一侧。
4.如权利要求3所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，还包括第二数字摄像头，所述第二数字摄像头设于所述第二激光测距传感器的一侧。
5.如权利要求4所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，还包括第三数字摄像头，所述第三数字摄像头设于所述第三激光测距传感器的一侧，所述第一数字摄像头、所述第二数字摄像头以及所述数字摄像头位于所述三关节摄像头支撑架的三个自由端上。
6.如权利要求1所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，还包括机器人驱动轮，所述机器人车身的下端设有若干所述机器人驱动轮。
7.如权利要求1所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，所述第一激光测距传感器与所述第二激光测距传感器之间的距离为第一距离。
8.如权利要求1所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，所述第二激光测距传感器与所述第三激光测距传感器之间的距离为第二距离。
9.如权利要求1所述的利用激光测距和空间算法实现自动寻找目标的机器人，其特征在于，所述第一激光测距传感器与所述第三激光测距传感器之间的距离为第三距离。
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