[发明专利]一种镜面清洁机器人进行三维重构与定位的系统及方法

权利要求书

1.一种镜面清洁机器人进行三维重构与定位的系统，其特征在于，用于安装在所述镜面清洁机器人的车头部分，其进一步包括激光测距传感器、电机、偏心轮、摇摆支架、绝对值编码器、MEMS惯性传感器、上位机及里程计，其中，

偏心轮固定在电机上，并传动在所述摇摆支架上，用于将电机的旋转运动转化为支架的摇摆运动；

所述激光测距传感器，固定连接摇摆支架，用于随摇摆支架的摇摆运动而运动，并获得激光扫描数据；

所述绝对值编码器，设置在激光测距传感器的摇摆轴上，用于直接测量相对于车体的摇摆角度；

MEMS惯性传感器，用于测量车体在不平整地面运动时相对于地理水平面的横滚角和俯仰角；

里程计：安装在镜面清洁机器人上；

上位机：分别连接激光测距传感器、绝对值编码器、MEMS惯性传感器和里程计，用于接收包括激光测距传感器在内发送的传送数据，构建一3D轮廓图，提取三维数据点中的共面数据点，确定出衍架位置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光测距传感器沿着摇摆支点摇摆，所述摇摆支点固定在所述镜面清洁机器人上。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述摇摆支架至少包括上支架和下支架，所述上支架和下支架构成一中空的长方形状，所述偏心轮设置在所述中空的长方形内，所述偏心轮落在所述下支架上，下支架的左竖支条与所述激光测距传感器固定连接，所述下支架的下横支条与所述左竖支条连接，所述偏心轮在下支架的半包围圈内运动，带动下支架的摇摆运动。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述偏心轮的直径等于所述下支架的左竖支条的高。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括一支撑条，所述支撑条的一端连接所述上支架的右竖支条的下端，另一端活动连接激光测距传感器上。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光测距传感器设置在摇摆支架上或电机的一端。

7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光测距传感器采用二维激光测距传感器。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述MEMS惯性传感器包括陀螺仪和加速度计，所述上位机进一步包括：

车体姿态测量计算单元，用于根据陀螺仪和加速度计的输出，计算出镜面清洁机器人这个载体的姿态；

车体姿态融合计算单元，用于将镜面清洁机器人这个载体的姿态，再考虑绝对值编码器获取摇摆云台的俯仰角α，最终计算出激光扫描器相对于当地地理水平面的实际姿态的横滚角γ和俯仰角θ；

激光数据姿态投投影修正计算单元，用于计算激光数据点在地理水平面的投影坐标信息；

激光数据平移修正计算单元，用于通用测量时间间隔内里程仪的增量进行修正，并将修正后的数据描绘到一三绘坐标系中，形成一扫描点云图；

定位计算单元，用于在该扫描点云图上定位上预设定的点。

9.一种镜面清洁机器人进行三维重构与定位的方法，其特征在于，包括：

接收陀螺仪和加速度计的输出，计算出镜面清洁机器人这个载体的姿态；

将镜面清洁机器人这个载体的姿态，再考虑绝对值编码器获取摇摆云台的俯仰角α，最终计算出激光扫描器相对于当地地理水平面的实际姿态的横滚角γ和俯仰角θ；

计算激光数据点在地理水平面的投影坐标信息；

通用测量时间间隔内里程仪的增量进行修正，并将修正后的数据描绘到一三绘坐标系中，形成一扫描点云图；

在该扫描点云图上定位上预设定的点。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在该扫描点云图上定位上预设定的点进一步包括：

在3D轮廓云图上提取特征平面；

确定载体相对两侧衍架的位置和载体前向与衍架方向的夹角。