[实用新型]一种基于激光雷达的智能移动机器人

说明书

本实用新型提出一种基于激光雷达的智能移动机器人，包括设置于机器人底部的前轮和后轮，所述前轮为全向轮以便于机器人灵活转向；设置于机器人下层的控制电路板和电池，以使得所述机器人整体重心降低，同时所述电池为机器人的行动提供动力；设置于机器人中层的放置树莓派，所述机器人下层和机器人中层之间的平板上具有一个过线孔，以使得所述电池的接线头由下至上接入下位机驱动控制电路板的电源端口；设置于机器人中层的下位机驱动控制电路板，用于给树莓派供电时避免出现接线露出机器人外部；设置于所述机器人上层的激光雷达，所述激光雷达用于扫描、探测周围环境，获取距离和位置信息。

技术领域

本实用新型属于自动行驶技术领域，特别地涉及一种基于激光雷达的智能移动机器人。

背景技术

随着计算机技术和人工智能的飞速发展，移动机器人的研究发展也得到了长足的进步。移动机器人以其自主行动、感知和“思考”等特点在军事、搜救、探险、宇宙探测等领域都发挥着不可替代的作用，帮人们做了很多繁琐、高强度、高危险的工作。近些年，随着服务机器人的兴起，移动机器人开始进入民用市场。更加复杂的工作环境，民用市场的成本竞争和产品的兼容性、可移植性成为移动机器人行业需要重新考虑的问题。

现有技术中，采用红外探测技术的机器人成本最低，但测量距离不足，需要发射和接收端同时工作，且智能化水平不高，最好作为辅助探测；使用深度相机的机器人成本较高，虽然可以通过图像的方式展示周围环境，但对上位机处理能力要求较高，且容易受到环境影响，抗干扰性不强，而深度相机的时间飞行(TOF)方案抗干扰性强，但精度较低而且还需要配合散热器，增加了系统的复杂性。

现有的机器人避障小车大多采用红外探测或者深度摄像机(RBGD)进行避障探测。基于红外探测的避障小车通过发射和接受反射的红外线，通过时间差对周围障碍物进行距离的计算，再通过上位机处理器向下位机动力控制系统发出指令，绕过障碍物。深度相机最稳定的方案则是通过双目摄像头，结合算法得出深度信息，反馈给上位机，下位机再执行相应的命令动作。但红外探测距离较短，摄像头则需要处理器拥有很强大的处理能力，而且深度相机容易受到环境影响，精度不高。现有的使用激光雷达进行避障的机器人，但造价比较昂贵，比如北洋(hokuyo)激光雷达，零售价格很高，甚至远远高于一些常用机器人比如扫地机器人的价格。另一方面，使用单片机比如STM32F103作为上位机处理器的智能机器人小车能完成避障、导航操作，但功能有限，不能满足大部分机器人的需求，兼容性和可移植性不强。现有的研究，大部分针对某一部分功能的深化，缺少整体结构和功能实现的改进。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型第一方面，提供一种基于激光雷达的智能移动机器人，包括：设置于机器人底部的前轮和后轮，所述前轮为全向轮以便于机器人灵活转向；设置于机器人下层的控制电路板和电池，以使得所述机器人整体重心降低，同时所述电池为机器人的行动提供动力；设置于机器人中层的放置树莓派，所述机器人下层和机器人中层之间的平板上具有一个过线孔，以使得所述电池的接线头由下至上接入下位机驱动控制电路板的电源端口；设置于机器人中层的下位机驱动控制电路板，用于给树莓派供电时避免出现接线露出机器人外部；设置于所述机器人上层的激光雷达，所述激光雷达用于扫描、探测周围环境，获取距离和位置信息。

优选地，所述树莓派作为核心处理模块的上位机，搭载机器人操作系统(ROS)，进行传感器整合、供电，驱动控制和信息交流。

优选地，所述下位机驱动控制电路板，有多个不同输出电压的扩展接口，用于驱动电机转动和核心处理电路供电，读取编码器参数，发出蜂鸣和搭载惯性传感器。

优选地，使用集成编码器的直流电机作为机器人的后轮驱动，前轮安装两个全向轮，辅助转向。