[发明专利]应用于服务机器人的异步式地图构建与定位系统及方法

摘要

应用于服务机器人的异步式地图构建与定位系统及方法，属于机器人导航技术领域。解决了现有周围环境感知的技术易受到光线，湿度等物理环境因素的影响，适用范围小且成本较高的问题。本发明的基座的中空结构内设有横向的圆形隔板，2D激光雷达驱动电机设置在圆形隔板的下侧，外轴角度编码器用于采集2D激光雷达驱动电机的转速，一号传动齿轮套设在2D激光雷达驱动电机的转动轴上，一号传动齿轮与三号传动齿轮咬合，三号传动齿轮套设在旋转主轴外轴的外侧，旋转主轴外轴与旋转主轴内轴同轴设置，且所述旋转主轴外轴的顶端与2D激光雷达固定连接，旋转主轴内轴穿过2D激光雷达与3D激光雷达的下表面固定连接。本发明适用于机器人导航高精度定位使用。

主权项

1.应用于服务机器人的异步式地图构建与定位系统，其特征在于，它包括基座（1）、2D激光雷达（2）、3D激光雷达（3）、板卡（4）、一号传动齿轮（5）、2D激光雷达驱动电机（6）、外轴角度编码器（7）、二号传动齿轮（8）、3D激光雷达驱动电机（9）、内轴角度编码器（10）、旋转主轴外轴（11）、旋转主轴内轴（12）、三号传动齿轮（14）和四号传动齿轮（13）；/n基座（1）为中空结构的柱体，沿基座（1）的柱面开有矩形扫描口， 2D激光雷达（2）设置在所述矩形扫描口内；基座（1）的顶端为中空的圆台形结构，所述3D激光雷达（3）设置在所述圆台形结构内，3D激光雷达（3）设置在2D激光雷达（2）的上侧；/n一号传动齿轮（5）、2D激光雷达驱动电机（6）、外轴角度编码器（7）、二号传动齿轮（8）、3D激光雷达驱动电机（9）、内轴角度编码器（10）、三号传动齿轮（14）和四号传动齿轮（13）均设置在基座（1）的中空结构内；/n基座（1）的中空结构内设有横向的圆形隔板，2D激光雷达驱动电机（6）设置在圆形隔板的下侧，外轴角度编码器（7）用于采集2D激光雷达驱动电机（6）的转速，一号传动齿轮（5）套设在2D激光雷达驱动电机（6）的转动轴上，一号传动齿轮（5）与三号传动齿轮（14）咬合，三号传动齿轮（14）套设在旋转主轴外轴（11）的外侧，旋转主轴外轴（11）与旋转主轴内轴（12）同轴设置，且所述旋转主轴外轴（11）的顶端与2D激光雷达（2）固定连接，旋转主轴内轴（12）穿过2D激光雷达（2）与3D激光雷达（3）的下表面固定连接，且旋转主轴内轴（12）与2D激光雷达（2）之间设有缝隙；旋转主轴内轴（12）与旋转主轴外轴（11）之间设有缝隙，旋转主轴外轴（11）的底端固定在隔板上；/n四号传动齿轮（13）套设在旋转主轴内轴（12）的外侧，二号传动齿轮（8）套接在3D激光雷达驱动电机（9）的转动轴上，内轴角度编码器（10）用于采集3D激光雷达驱动电机（9）的转速；2D激光雷达（2）用于采集自身安装平面内的环境信息， 3D激光雷达（3）用于扫描自身所在平面向上夹角为0°~45°范围内的环境信息；/n板卡（4）设置在基座（1）的侧面，所述板卡（4）用于安装板卡电源电路（41）、2D激光雷达数据处理器（42）、电机驱动控制器（43）、编码器数据处理器（44）和3D激光雷达数据处理器（45）；/n板卡电源电路（41）用于为2D激光雷达数据处理器（42）、电机驱动控制器（43）、编码器数据处理器（44）和3D激光雷达数据处理器（45）供电；/n电机驱动控制器（43）的一个控制信号输出端连接2D激光雷达驱动电机（6）的控制信号输入端，电机驱动控制器（43）的另一个控制信号输出端连接3D激光雷达驱动电机（9）的控制信号输入端；/n编码器数据处理器（44）的内轴转速信号输入端连接内轴角度编码器（10）转速信号输出端，编码器数据处理器（44）的外轴转速信号输入端连接外轴角度编码器（7）转速信号输出端；/n2D激光雷达（2）的扫描信号输出端连接2D激光雷达数据处理器（42）的环境数据信号输入端；/n3D激光雷达（3）的扫描信号输出端连接3D激光雷达数据处理器（45）的环境数据信号输入端；/n2D激光雷达（2）和3D激光雷达（3）各自独立运行，互不干扰，构成异步结构，扫描转动速度根据需要分别设置；当扫描系统工作旋转时，3D激光雷达（3）及2D激光雷达（2）均旋转，但是转速不同；2D激光雷达（2）与3D激光雷达（3）扫描区域互不重叠。/n