一种阿克曼线控机器人导航装置、控制系统及机器人的制作方法

1.本实用新型属于机器人导航技术领域，具体而言涉及一种阿克曼线控机器人导航装置、控制系统及机器人。


背景技术：

2.为了在未知环境中进行导航，移动机器人需要构建环境地图并且同时定位自身在地图中的位置，像这样同时解决这两个问题的过程就称为同步定位与地图构建(simultaneously localization and mapping，slam)。当机器人处于室外环境的时候，这个问题可以通过高精度的gps来解决。但是，当机器人处于室内环境时，或当gps不够精确无法满足高精度的需求时，或者当机器人所处环境涉密时，人们就必须使用其他方法来精确估计机器人的位置并且同时构建环境地图。移动机器人要真正走向应用，一个关键功能在于自主导航，而实现移动机器人自主导航的核心技术是slam、避障和自主路径规划。目前，采用slam技术的机器人为一体化装置，结构复杂，不便于用户开发自己的机器人，同时存在相机视角受限、建图信号不稳定的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种阿克曼线控机器人导航装置、控制系统及机器人，具有结构简单、获取全局视角、信号稳定且便于开发的特点，以解决背景技术中的问题。
4.本实用新型实施例1提供了一种阿克曼线控机器人导航装置，包括机器人底盘和导航装置，所述机器人底盘包括车架以及车架两侧的安装部，所述导航装置包括由第一支架、第二支架和第三支架组成的框架，所述第一支架与车架固定连接，所述第二支架和第三支架与安装部固定连接，所述第一支架的外侧设有相机，所述相机的下方设有显示屏，所述导航装置还包括多线激光雷达和与多线激光雷达通信连接的天线。
5.进一步地，所述第一支架包括第一主板，所述第一主板的两侧设有与第三支架连接的第一侧板和与车架连接的第二侧板，所述第一主板上设有用于安装相机的通孔，所述第二侧板上设有散热器。
6.进一步地，所述第二支架包括第一底板，所述第一底板的两侧设有均与安装部连接的第二底板和第三底板，所述第一底板上还设有用于安装散热器的缺口，所述第二支架还包括用于连接第一支架和第三支架的第三侧板和第四侧板。
7.进一步地，所述第三支架包括第二主板，所述第二主板上设有位于散热器上方的电源块。
8.进一步地，所述第一主板上设有用于安装显示屏的第四支架，所述第四支架包括底部带有凹槽的第三主板，所述第三主板的两侧分别设有带有凹槽的固定板。
9.进一步地，所述相机的两侧分别设有用于安装天线的第五支架。
10.进一步地，所述电源块与多线激光雷达、相机、天线和显示屏之间电连接。
11.进一步地，所述多线激光雷达包括多个激光发射器和一个旋转扫描仪。
12.本实用新型还提供一种导航装置控制系统，包括控制中心以及导航装置，所述系统还包括惯性传感器、里程计和数据处理装置，所述数据处理装置包括存储模块和处理模块，所述多线激光雷达、相机、显示屏和天线均与所述数据处理装置连接。
13.本实用新型还提供一种机器人，包括机器人底盘、机器人本体以及导航装置，所述机器人本体与机器人底盘连接。
14.本实用新型的有益效果包括：
15.1.相较于现有技术中的机器人导航装置，本实用新型通过多线激光雷达和双目相机获取准确的空间三维信息，使机器人定位更加精准；多传感器的融合能够提升机器人在复杂场景下的探测精度；双天线的设计信号更加稳定；导航装置占用空间小、结构简单易拆卸和维修。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
17.图1为本实用新型实施例1提供的机器人导航装置主视图；
18.图2为本实用新型实施例1提供的机器人导航装置俯视图；
19.图3为本实用新型实施例1提供的第一支架结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例1提供的第二支架结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例1提供的第三支架结构示意图；
22.图6为本实用新型实施例1提供的第四支架结构示意图。
23.图标：1-车架，2-安装部，3-第一支架，4-第二支架，5-第三支架，6
‑ꢀ
相机，7-显示屏，8-多线激光雷达，9-天线，10-散热器，11-电源块，12-第四支架，13-第五支架，100-第一主板，101-第一侧板，102-第二侧板，103
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通孔，104-第一底板，105-第二底板，106-第三底板，107-第三侧板，108
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第四侧板，109-第二主板，110-第三主板，111-固定板。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.需要说明的是，本实用新型中的机器人底盘具有两种操控模式，分别为遥控模式和命令模式，遥控模式是利用无线遥控器与机器人底盘进行无线通信，命令模式是采用上
位机输入计算机命令控制机器人底盘。
27.实施例1
28.参见附图1至附图6，本实施例一种阿克曼线控机器人导航装置，包括机器人底盘和导航装置，所述机器人底盘包括车架1以及车架1两侧的安装部2，所述导航装置包括由第一支架3、第二支架4和第三支架5组成的框架，所述第一支架3与车架1固定连接，所述第二支架4和第三支架5 与安装部2固定连接，所述第一支架3的外侧设有相机6，所述相机6的下方设有显示屏7，所述导航装置还包括多线激光雷达8和与多线激光雷达8 通信连接的天线9，所述多线激光雷达8包括旋转扫描仪和旋转扫描仪内的多个激光发射器。
29.在上述结构中，如图1和图2所示，所述相机6为双目立体相机，所述双目立体式相机能够模拟人类双眼获取图像，该技术通过两个摄像头从不同的角度拍摄同一区域，可以分别确定图像像素坐标和图像位置坐标，所述天线9设有两个，分别在设在导航装置的两侧，其工作原理为首先用无线遥控器控制机器人底盘至安全区域并使机器人底盘进入命令模式，然后控制机器人底盘多次扫描整个需要建图的区域。
30.优选的，如图3所示，所述第一支架3包括第一主板100，所述第一主板100的两侧设有与第三支架5连接的第一侧板101和与车架1连接的第二侧板102，所述第一主板100上设有用于安装相机6的通孔103，所述第二侧板102上设有散热器10。如图4所示，所述第二支架4包括第一底板 104，所述第一底板104的两侧设有均与安装部2连接的第二底板105和第三底板106，所述第一底板104上还设有用于安装散热器10的缺口，所述第二支架4还包括用于连接第一支架3和第三支架5的第三侧板107和第四侧板108。如图5所示，所述第三支架5包括第二主板109，所述第二主板109上设有位于散热器10上方的电源块11，所述电源块11与多线激光雷达8、相机6、天线9和显示屏7之间电连接。如图6所示，所述第一主板100上设有用于安装显示屏7的第四支架12，所述第四支架12包括底部带有凹槽的第三主板110，所述第三主板110的两侧分别设有带有凹槽的固定板111。
31.在上述结构中，所述第二侧板102远离第一主板100的一侧还设有垂直向上与第一底盘螺栓连接延伸部；所述第一侧板101设有用于安装多线激光雷达8的安装座；第一侧板101垂直向下设有与第三直接螺栓连接的延伸部；所述第二底板105和第三底板106均设有向下且与安装部2侧面连接的延伸部，以此增强了导航装置与安装部2之间的稳定性；所述第三侧板107和第四侧板108靠近第一底板104的一侧均设有三个用于与第一主板100和第二主板109螺栓连接部；所述第三支架5的底部两侧设有与安装部2螺栓连接的连接块，所述第三支架5与第二支架4、第一支架3安装后形成了导航装置的整体框架，该框架便于用户安装和拆卸，安装后占用底盘面积小的同时具有更高的稳定性，也便于安装导航装置其它的相关组件。
32.本实用新型还提供一种导航装置控制系统，包括控制中心以及导航装置，所述系统还包括惯性传感器、里程计和数据处理装置，所述数据处理装置包括存储模块和处理模块，所述多线激光雷达8、相机6、显示屏7和天线9均与所述数据处理装置连接。
33.在上述系统中，所述底盘头部为转向轮组所在一端，底盘前进方向为前进方向，底盘坐标系原点为转向轮组左右两个轮子几何中心的连接重点，所述里程计用于基于内部传感器信息计算出每一采样时刻车体的位姿相对于参考坐标系的位姿，从而实现位姿的实时估计，所述计算所述存储模块用于储存雷达、惯性传感器、里程计等传感器的数据，所述处
理模块用于处理相机6及多线激光雷达8采集的数据。
34.本实用新型还提供一种机器人，包括机器人底盘、机器人本体以及导航装置，所述机器人本体与机器人底盘连接。
35.需要说明的是，所述导航装置具有可维修性，出现故障后可及时进行排查、维护，若属于软件损坏，只需更新软件即可，若属于硬件损坏，只需更换相同型号的设备即可，本实用新型中，无线通信、双目相机、多线激光雷达等控制程序均为现有技术中的成熟常规技术，本领域技术人员根据现有技术中相同功能的原理均可实现本实用新型的应用，该程序部分不是本实用新型的创新点所在。
36.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。