自移动设备

技术领域

本发明实施例涉及机器人领域，尤其涉及一种自移动设备。

背景技术

随着科技的高速发展，越来越多的智能生活电器进入了人们的生活，大大提高了生活的舒适性和便捷性。

目前，自移动设备，例如扫地机器人等，已经广泛应用在人们的日常生活中。在一些自移动设备中，使用了线激光测距方案，来测量自移动设备与障碍物之间的距离。线激光测距方案的原理是利用三角测距的方法，使用线激光发射器发射激光束，通过接收器接收反射的激光束在互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)上的成像位置，计算得到自移动设备与障碍物之间的距离。

发明内容

本发明实施例解决的是自移动设备测距精度较低。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种自移动设备，包括：设备主体；设置在所述设备主体前端的第一线激光发射接收装置，其中：所述第一线激光发射接收装置包括第一线激光发射器以及第一接收器，所述第一线激光发射器设置在所述设备主体前端的第一区域，所述第一接收器设置在所述设备主体前端的第二区域；所述设备主体前端的第一区域与所述设备主体前端的第二区域在所述设备主体前进方向上对称设置。

可选的，所述第一线激光发射器和所述第一接收器在所述设备主体前进方向上对称设置。

可选的，所述自移动设备还包括：第二线激光发射接收装置；所述第二线激光发射接收装置包括第二线激光发射器以及第二接收器，所述第二线激光发射器设置在所述设备主体前端的第二区域，所述第二接收器设置在所述设备主体前端的第一区域。

可选的，所述第二线激光发射器和所述第二接收器在所述设备主体前进方向上对称设置。

可选的，在所述设备主体上端面指向下端面的方向上，所述第一线激光发射器垂直设置在所述第二接收器的上方；所述第一接收器垂直设置在所述第二线激光发射器的上方。

可选的，在所述设备主体上端面指向下端面的方向上，所述第一线激光发射器垂直设置在所述第二接收器的上方；所述第二线激光发射器垂直设置在所述第一接收器的上方。

可选的，所述第一接收器与所述第二接收器中的任一满足如下条件：接收水平视场角度的范围为10°～150°，接收水平安装角度的范围为-60°～80°，接收垂直视场角度的范围为10°～150°，接收垂直安装角度的范围为20°～160°；所述第一线激光发射器与所述第二线激光发射器中的任一满足如下条件：发射垂直角度的范围为10°～150°，发射垂直安装角度的范围为20°～160°，水平安装角度的范围为5°～80°。

可选的，在所述第一线激光发射器发射激光束时，所述第二线激光发射器停止发射激光束，且所述第一接收器接收障碍物反射的激光束，所述第二线激光发射器停止接收所述障碍物反射的激光束。

可选的，在所述第一线激光发射器发射激光束时，所述第二线激光发射器停止发射激光束，且所述第一接收器以及所述第二接收器均接收所述障碍物反射的激光束。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

自移动设备包括设备主体以及第一线激光发射接收装置，第一线激光发射接收装置的第一线激光发射器与第一接收器分别设置在设备主体前端的第一区域以及第二区域，增加第一线激光发射器与第一接收器之间的距离，从而增加第一线激光发射接收装置的基线长度，进而可以提高自移动设备的测距精度。此外，第一线激光发射器与第一接收器设置在设备主体前端的两个区域，故而可以灵活地设置第一线激光发射器与第一接收器之间的距离。此外，仅使用一个线激光发射器和一个接收器即可实现测距，还可以降低自移动设备的成本。

进一步，自移动设备还包括第二线激光发射接收装置，第二线激光发射接收装置中的线激光发射器和接收器也分别设置在设备主体前端的不同区域。因此，每一组线激光发射接收装置对应的基线均较长，且基线的长度可以灵活设置，进而提高自移动设备的测距精度。并且，通过增加每一组线激光发射接收装置对应的基线，当线激光发射接收装置产生形变时，其所产生的误差也会降低。

进一步，第一线激光发射器与第二线激光发射器分时发射激光束。在第一线激光发射器发射激光束时，或第二线激光发射器发射激光束时，第一接收器与第二接收器同时接收障碍物反射的激光束，可以减小测距盲区的面积。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种机器人主体的俯视图；

图2是图1对应的机器人主体的俯视图的详细示意图；

图3是本发明实施例中的一种扫地机器人的正视图；

图4是本发明实施例中的另一种扫地机器人的正视图；

图5是本发明实施例中的一种线激光测距的原理示意图；

图6是本发明实施例中的一种长基线与短基线的成像比较示意图；

图7是本发明实施例中的一种线激光发射接收装置形变时不同长度基线的成像比较示意图。

具体实施方式

现有技术中，自移动设备上通常设置有两组线激光发射器和一组接收器，接收器设置在两组线激光发射器中间。两组线激光发射器分时发射激光束，接收器接收两组线激光发射器发射的激光束，以测量与障碍物之间的距离。

现有的自移动设备存在测距精度较低的技术问题。

在本发明实施例中，自移动设备包括设备主体以及第一线激光发射接收装置，第一线激光发射接收装置的第一线激光发射器与第一接收器分别设置在设备主体前端的第一区域以及第二区域，增加第一线激光发射器与第一接收器之间的距离，从而增加第一线激光发射接收装置的基线长度，进而可以提高自移动设备的测距精度。此外，第一线激光发射器与第一接收器设置在设备主体前端的两个区域，故而可以灵活地设置第一线激光发射器与第一接收器之间的距离。此外，仅使用一个线激光发射器和一个接收器即可实现测距，还可以降低自移动设备的成本。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例提供了一种自移动设备，包括设备主体，以及设置在设备主体前端的第一线激光发射接收装置。在本发明实施例中，设备主体前端是相对于设备主体后端而言的，在设备主体前进时，在前进方向上，设备主体前端位于设备主体后端之前。

在具体实施中，自移动设备可以为扫地机器人，也可以为其他能够自行移动的智能设备。

下面以自移动设备为扫地机器人为例，对本发明实施例提供的自移动设备进行详细说明。当自移动设备为扫地机器人时，设备主体即为机器人主体。

参照图1，给出了本发明实施例中的一种机器人主体的俯视图。图1中，机器人主体3的行进方向为图1中的箭头方向。机器人主体3中的区域1为机器人主体前端，区域2为机器人主体后端。

可以理解的是，图1中的举例仅为对机器人主体前端和机器人主体后端的相对位置关系的示例性说明。在实际应用中，机器人主体前端和机器人主体后端所对应的区域并不仅限于图1中所示。图1中所示的机器人主体3的形状也仅为示例性说明。

在具体实施中，第一线激光发射接收装置可以包括第一线激光发射器以及第一接收器，其中：第一线激光发射器可以设置在机器人主体前端的第一区域，第一接收器可以设置在机器人主体前端的第二区域。

在具体实施中，机器人主体前端的第一区域与机器人主体前端的第二区域可以在机器人主体前进方向上对称设置。

参照图2，是图1对应的机器人主体的俯视图的详细示意图。图2中，区域11为机器人主体前端的第一区域，区域12为机器人主体前端的第二区域，且区域11与区域12沿线13对称设置，线13与机器人主体3的前进方向平行。

在具体实施中，第一线激光发射器设置在第一区域中的位置，可以与第一接收器设置在第二区域中的位置对称。也就是说，第一线激光发射器可以与第一接收器相对于机器人主体前进方向对称设置。

通过将线激光发射器与接收器对称设置，可以有利于激光束的发射和接收，并有利于机器人主体内部的硬件布局和机器人主体外观的美观。

可以理解的是，第一线激光发射器与第一接收器也可以非对称设置。在实际应用中，可以根据具体的应用需求以及机器人主体内部的空间，对应设置第一线激光发射器与第一接收器的位置。

参照图3，给出了本发明实施例中的一种扫地机器人的正视图。第一线激光发射器31设置在机器人主体前端的第一区域，第一接收器32设置在机器人主体前端的第二区域，且第一线激光发射器31与第一接收器32在机器人主体前进方向上对称设置。

在具体实施中，自移动设备还可以包括第二线激光发射接收装置。在本发明实施例中，第二线激光发射接收装置可以包括第二线激光发射器以及第二接收器，其中：第二线激光发射器可以设置在设备主体前端的第二区域，第二接收器可以设置在设备主体前端的第一区域。

在具体实施中，第二线激光发射器设置在第二区域中的位置，可以与第二接收器设置在第一区域中的位置对称。也就是说，第二线激光发射器可以与第二接收器相对于设备主体前进方向对称设置。

可以理解的是，第二线激光发射器与第二接收器也可以非对称设置。在实际应用中，可以根据具体的应用需求以及设备主体内部的空间，对应设置第二线激光发射器与第二接收器的位置。

当自移动设备包括第一线激光发射接收装置以及第二线激光发射接收装置时，在第一区域，第一线激光发射器与第二接收器之间的位置关系可以存在多种；相应地，在第二区域，第二线激光发射器与第一接收器之间的位置关系也可以存在多种。

继续以自移动设备为扫地机器人为例进行说明。

在本发明一实施例中，在机器人主体上端面指向下端面的方向上，第一线激光发射器垂直设置在第二接收器的上方，第一接收器垂直设置在第二线激光发射器的上方。

在本发明另一实施例中，在机器人主体上端面指向下端面的方向上，第一线激光发射器垂直设置在第二接收器的上方，第二线激光发射器设置在第一接收器的上方。

在具体实施中，在机器人主体上端面指向下端面的方向上，第一线激光发射器与第二接收器之间的位置相对垂直、第二线激光发射器与第一接收器之间的位置相对垂直，可以减少两组线激光发射接收装置在机器人主体上所占用的空间，提高机器人主体内部的空间利用效率。

参照图4，给出了本发明实施例中的一种扫地机器人的正视图。在机器人主体上端面指向下端面的方向(图4中箭头所示)上，第一线激光发射器31垂直设置在第二接收器42的上方，第二线激光发射器41垂直设置在第一接收器32的上方。

可以理解的是，在具体应用中，第一线激光发射器与第二接收器之间还可以存在其他位置关系。例如，在图4中，将第一线激光发射器31的位置相对于第二接收器42左移、右移、上移等。又如，在图4中，将第二线激光发射器41的位置相对第一接收器32左移、右移、下移等。

在具体实施中，第一线激光发射器31与第一接收器32之间的距离可以为5mm～400mm，第二线激光发射器41与第二接收器42之间的距离也可以为5mm～400mm。可以理解的是，在实际应用中，第一线激光发射器31与第一接收器32之间的距离、第二线激光发射器41与第二接收器42之间的距离还可以为其他值，可以根据具体的应用场景进行设定。在实际应用中，可以根据具体的机器人主体内空间的大小以及测距需求，来设置第一线激光发射器与第二接收器之间的距离、第一接收器与第二线激光发射器之间的距离。

在具体实施中，线激光发射接收装置可以采用支架固定。当扫地机器人仅设置第一线激光发射接收装置时，只需要采用一个支架固定第一线激光发射器，采用另一个支架固定第一接收器即可。当扫地机器人设置有第一线激光发射接收装置以及第二线激光发射接收装置时，可以采用一个支架固定第一线激光发射器以及第二接收器，采用另一个支架固定第二线激光发射器以及第一接收器。可见，本发明实施例中，只需要采用两个支架，即可实现线激光发射接收装置的固定。

在具体实施中，第一线激光发射器可以通过螺钉固定在机器人主体前端，也可以通过卡扣固定在机器人主体前端，还可以通过黏合的方式固定在机器人主体前端。第一线激光发射器还可以通过其他的固定方式固定在机器人主体前端，本发明不做赘述。

可以理解的是，第一线激光发射器与第一接收器也可以通过不同的固定方式固定在机器人主体前端。例如，第一线激光发射器通过螺钉固定在机器人主体前端的第一区域，第一接收器通过黏合的方式固定在机器人主体前端的第二区域。

在具体实施中，第二线激光发射器也可以通过螺钉固定在机器人主体前端，或通过卡扣固定在机器人主体前端，或通过黏合的方式固定在机器人主体前端。第二线激光发射器还可以通过其他的固定方式固定在机器人主体前端，本发明不做赘述。

可以理解的是，第二线激光发射器与第二接收器也可以通过不同的固定方式固定在机器人主体前端。例如，第二线激光发射器通过螺钉固定在机器人主体前端的第二区域，第二接收器通过黏合的方式固定在机器人主体前端的第一区域。

通过螺钉、卡扣或黏合的方式，将两组线激光发射接收装置固定在机器人主体前端，无需设置额外的支架固定线激光发射接收装置，从而可以节省占用的机器人主体的空间。

在本发明实施例中，第一线激光发射接收装置以及第二线激光发射接收装置均以螺钉固定在机器人主体前端。通过螺钉固定的方式，可以尽量减少线激光发射接收装置的形变的可能，避免测距结果产生误差。

在具体实施中，第一线激光发射器与第二线激光发射器可以分时发射激光束。扫地机器人还可以包括控制器，控制器可以控制第一线激光发射器和第二线激光发射器发射激光束的时刻。控制器可以控制第一线激光发射器和第二线激光发射器交替发射激光束，例如，在t1时刻～t2时刻，控制器控制第一线激光发射器发射激光束；在t2～t3时刻，控制器控制第二线激光发射器发射激光束，以此类推。

下面以第一线激光发射接收装置为例，对本发明实施例中提供的扫地机器人的测距原理进行说明。参照图5，给出了本发明实施例中提供的一种线激光测距的原理示意图。

图5中，第一线激光发射器设置在a点，第一接收器的接收镜头设置在c点，a点与c点之间的距离即为第一线激光发射接收装置的基线，b点与d点之间的距离即为测量距离。在扫地机器人前进方向的水平面上，第一线激光发射器的水平发射角度为α。第一线激光发射器发射的激光束照射到障碍物平面B上的b点之后反射，第一接收器的接收镜头接收到发射后的激光束。第一接收器的接收镜头与第一接收CMOS之间的距离即为第一接收器的焦距f。b点在第一接收CMOS平面上的成像范围为像素点e～像素点g，也即b点在第一接收CMOS平面上的成像的长度x为像素点e与像素点g之间的距离。

根据图5，得到的测量距离q＝f×s/x，x＝f/tan(α)+hg，q即为b点到d点的距离；hg为像素点h与像素点g之间的距离，hg为像素偏移量，且hg可以由像素点h与像素点g之间的像素点个数与像素点长度相乘得到。

参照图6，给出了本发明实施例中的一种长基线与短基线的成像比较示意图。继续以第一线激光发射器以及第一接收器为例进行说明。

图6中，第一线激光发射器设置在a点，当第一接收器的镜头设置在c点时，对应第一线激光发射接收装置的基线为长基线的场景；当第一接收镜头设置在c’点时，对应第一线激光发射接收装置的基线为短基线的场景。第一线激光发射器发射的激光束照射到障碍物平面B上的b点之后反射，第一接收器的接收镜头接收到发射后的激光束。

在测量距离相等的情况下，当第一线激光发射接收装置的基线为长基线时，b点在第一CMOS平面上的成像范围为像素点e～像素点g；当第一线激光发射接收装置的基线为短基线时，b点在第一CMOS平面上的成像范围为像素点e’～g’。

从图6中可知，在测量距离相等的情况下，当第一线激光发射接收装置的基线为短基线时，在第一CMOS平面上的成像范围较小；当第一线激光发射接收装置的基线为长基线时，在第一CMOS平面上的成像范围较大。

当基线边长时，长基线对应的像素偏移量hg大于短基线对应的像素偏移量h’g’，因此，长基线对应的分辨率更高。当分辨率更高时，对应的测距精度越高。因此，长基线对应的测距精度要高于短基线对应的测距精度。

在现有技术中，扫地机器人上通常设置有两组线激光发射器和一组接收器，接收器设置在两组线激光发射器中间。两组线激光发射器分时发射激光束，接收器接收两组线激光发射器发射的激光束。对于任一组线激光发射器而言，与接收器组成线激光发射接收装置后，所组成的线激光发射接收装置对应的基线长度为两组线激光发射器之间距离的1/2。

而在本发明实施例中，第一线激光发射接收装置的第一线激光发射器与第一接收器分别设置在设备主体前端的第一区域以及第二区域，增加第一线激光发射器与第一接收器之间的距离，从而增加第一线激光发射接收装置的基线长度，进而可以提高自移动设备的测距精度。此外，第一线激光发射器与第一接收器设置在设备主体前端的两个区域，故而可以灵活地设置第一线激光发射器与第一接收器之间的距离。此外，仅使用一个线激光发射器和一个接收器即可实现测距，还可以降低自移动设备的成本。

此外，在设备主体前端设置第一线激光发射接收装置以及第二线激光发射接收装置，第一线激光发射器与第二线激光发射器均存在一一对应的接收器，因此，第一线激光发射接收装置对应的基线的长度为第一线激光发射器与第一接收器之间的距离，第二线激光发射接收装置对应的基线的长度为第二线激光发射器与第二接收器之间的距离。

由于第一接收器与第二接收器均不是设置在两个线激光发射器之间，因此，在同等长度的设备主体前端，本发明实施例中提供的两组线激光发射接收装置的基线均长于现有技术中的线激光发射接收装置的基线。也就是说，相对于现有技术而言，本发明实施例中提供的自移动设备的中的线激光发射接收装置的基线更长。

由此可见，本发明实施例中，扫地机器人的测距精度得到较大的提升。

参照图7，给出了本发明实施例中的一种线激光发射接收装置形变时，不同长度基线的成像比较示意图。以线激光发射接收装置为第一线激光发射接收装置为例。当第一线激光发射接收装置形变时，长基线与短基线的成像比较示意图。

图7中，第一线激光发射接收装置发生形变，第一线激光发射器的水平发射角度由α变为α’。此时，第一线激光发射器发射的激光束照射到障碍物平面B上的b’点。当第一线激光发射接收装置的基线为短基线时，在第一CMOS平面上，由于形变所导致的偏移量为像素点m’到像素点n’的距离；当第一线激光发射接收装置的基线为长基线时，在第一CMOS平面上，由于形变所导致的偏移量为像素点m到像素点n的距离。由三角形相似的原理可知，像素点m’到像素点n’的距离与像素点m到像素点n的距离相等。

从图7中可知，当第一线激光发射接收装置形变时，无论第一线激光发射接收装置的基线为长基线或短基线，其对应的偏移量相等。但是，第一线激光发射接收装置的基线为短基线时所对应的成像范围为像素点e’～像素点n’，而第一线激光发射接收装置的基线为长基线时所对应的成像范围为像素点e～像素点n。像素点m到像素点n的距离与像素点e～像素点n的距离的比值，小于像素点m’到像素点n’的距离与像素点e’～像素点n’的距离的比值。

因此，第一线激光发射接收装置的基线为长基线时，若第一线激光发射接收装置发生形变，其所造成的误差亦小于短基线的场景。

在具体实施中，第一接收器对应的接收水平视场角度的范围可以为10°～150°，接收水平安装角度的范围为-60°～80°，接收垂直视场角度的范围为10°～150°，接收垂直安装角度的范围为20°～160°。第一线激光发射器的发射垂直角度的范围为10°～150°，发射垂直安装角度的范围为20°～160°，水平安装角度的范围为5°～80°。

在具体实施中，第二接收器对应的接收水平视场角度的范围可以为10°～150°，接收水平安装角度的范围为-60°～80°，接收垂直视场角度的范围为10°～150°，接收垂直安装角度的范围为20°～160°。第二线激光发射器的发射垂直角度的范围为10°～150°，发射垂直安装角度的范围为20°～160°，水平安装角度的范围为5°～80°。

在具体实施中，上述的第一线激光发射器、第二线激光发射器、第一接收器、第二接收器的角度的设置，可以与具体的应用场景以及测量距离大小确定。

例如，所要实现的测量距离为2m，水平探测视场宽度为350mm。设置任一线激光发射器的发射垂直角度为94°，发射垂直安装角度为77°，水平安装角度为10°；设置任一接收器的接收水平视场角度为78°，接收水平安装角度为41°，接收垂直视场角度为78°，接收垂直安装角度为84°。

又如，所要实现的测量距离为1m，水平探测视场宽度为350mm。设置任一线激光发射器的发射垂直角度为94°，发射垂直安装角度为77°，水平安装角度为17°；设置任一接收器的接收水平视场角度为78°，接收水平安装角度为38°，接收垂直视场角度为78°，接收垂直安装角度为85°。

第一接收器对应的角度可以与第二接收器对应的角度相同，也可以不同。在实际使用时，可以根据实际的应用场景对第一线激光收发装置、第二线激光收发装置的角度进行相应设置。

在具体实施中，扫地机器人还可以包括控制器，控制器可以内置于机器人主体，并分别与第一线激光发射接收装置、第二发射接收装置电连接。控制器可以控制第一线激光发射器和第二线激光发射器分时发射激光束，以及获取第一接收器以及第二接收器对应的CMOS平面的成像范围，以获取机器人主体与障碍物之间的距离。

在本发明实施例中，第一线激光发射器与第二线激光发射器分时发射激光束是指：当第一线激光发射器发射激光束时，第二线激光发射器停止发射激光束；反之，当第二线激光发射器发射激光束时，第一线激光发射器停止发射激光束。

当第一线激光发射器发射激光束时，存在两种场景：1)第一接收器工作，第二接收器不工作，也即：第一接收器接收障碍物反射的激光束，第二接收器不接收障碍物反射的激光束；2)第一接收器与第二接收器均工作，也即第一接收器与第二接收器均接收障碍物反射的激光束。

当使用第一接收器与第二接收器均接收障碍物反射的激光束时，可以获取到第一接收器接收到的激光束对应的测距宽度以及第二接收器接收到的激光束对应的测距宽度，从而可以提升总体的测距宽度。相比于仅采用第一接收器接收障碍物反射的激光束，采用两个接收器接收障碍物反射的激光束能够有效减小测距盲区的面积。

在具体实施中，扫地机器人还可以包括驱动机构，驱动机构可以内置于机器人主体，且与控制器电连接。控制器可以根据机器人主体与障碍物之间的距离，向驱动机构输出驱动控制指令以控制驱动机构，使得驱动机构驱动机器人主体前进、后退或转弯。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。