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CN113419253A - 一种基于视觉slam的室内移动平台 - Google Patents

一种基于视觉slam的室内移动平台 Download PDF

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CN113419253A CN202110675197.9A CN202110675197A CN113419253A CN 113419253 A CN113419253 A CN 113419253A CN 202110675197 A CN202110675197 A CN 202110675197A CN 113419253 A CN113419253 A CN 113419253A
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Abstract

本发明公开一种基于视觉SLAM的室内移动平台，包括底盘和安装板，安装板底端中心固定连接有转杆，转杆中部固定套接有齿轮二，底盘中心开设有通孔，滑杆滑动连接在滑槽中，底盘顶部固定安装有减速电机一，减速电机一输出轴上固定连接有与齿轮二啮合的齿轮一，齿轮二另一侧上啮合有齿轮三，通过安装板通过转杆转动连接在底盘上，通过转杆带动安装板水平转动180度，从而可以快速对安装板进行首尾调换，从而实现快速掉头，方便快捷，安装板在支撑机构的支撑下可以平稳的转动，利用支撑机构顶端的滚轮可以减小与安装板的摩擦，延长安装板的实用寿命，同时支撑机构中的弹簧可以减小安装板的晃动，有利于保护安装板上的器件。

Description

一种基于视觉SLAM的室内移动平台
技术领域
本发明属于智能化移动平台技术领域，尤其涉及一种基于视觉SLAM的室内移动平台。
背景技术
机器人在术知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位,同时在自身定位的基础上建造增量式地图，实现机器人的自主定位和导航，这种方法称为SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，同步定位与建图)，是机器人领域中的一项关键技术，可以根据作业环境的改变进行路径规划、自主避障和导航，是实现移动机器人完全自主控制和智能化的核心和基础。近年来，引起了研究人员的广泛关注，成为移动机器人领域的非常活跃的方向。在当代工业中，机器人指能自动运行任务的人造机器设备，用以取代或协助人类工作，一般会是机电设备，由计算机程序或是电子电路控制。
对于医护、餐饮、物流等应用需求的服务机器人来说，其运动环境通常为室内、高动态环境，要求服务机器人具有高效、快速的环境感知、决策和运动执行能力，进而要求机器人的移动平台具有较高的灵活性和平稳性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于视觉SLAM的室内移动平台。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于视觉SLAM的室内移动平台，包括：底盘(1)、安装板(2)、转杆(3)、工控机(4)、支撑机构(5)、激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)；
所述底盘(1)中心开有通孔(20)，底盘(1)的下方设有两连接板(21)，两连接板(21)分别位于所述通孔(20)的两侧；两连接板(21)的下端均设有滑杆(22)；所述滑杆(22)均位于两连接板(21)间；
所述转杆(3)贯穿通孔(20)，其上端与安装板(2)下方连接，其底端设有卡接板(26)；所述卡接板(26)的外侧面设有一与滑杆(22)相配合的环状滑槽(23)，卡接板(26)位于底盘(1)的下方。
所述底盘(1)上安装有减速电机一(11)、角度编码器(12)，所述减速电机一(11)输出轴连接有与齿轮二(9)啮合的齿轮一(8)，所述齿轮二(9)另一侧上啮合有齿轮三(10)，所述齿轮三(10)与角度编码器(12)转动轴固定连接；所述齿轮二(9)套设在转杆(3)上，且位于安装板(2)与底盘(1)间；
所述安装板(2)一端顶部安装有减速电机二(18)，所述减速电机二(18)输出轴与转盘(25)连接；所述转盘(25)两端均设有与转盘(25)垂直设置的夹板(17)，两个所述夹板(17)之间通过连接轴连接有深度摄像机(7)，其中连接轴一端与减速电机三(24)输出轴连接；
所述安装板(2)靠近深度摄像机(7)侧的底部安装有激光雷达传感器(6)；
所述底盘(1)底端设有多个万向轮(15)，所述底盘(1)两侧设有驱动轮(14)安装槽(19)，所述驱动轮(14)安装槽(19)中转动连接有驱动轮(14)，所述驱动轮(14)与驱动电机(13)输出轴连接。
所述底盘(1)上固定连接有多个支撑机构(5)，所述支撑机构(5)顶端与安装板(2)底端连接；所述支撑机构(5)包括上支杆(501)、下支杆(502)、弹簧(503)；所述上支杆(501)底端开设有凹槽(507)，所述上支杆(501)两侧均开设有与凹槽(507)相互连通的限位槽(506)；所述下支杆(502)顶端中心连接有套杆(504)，所述套杆(504)顶端设有与限位槽(506)相配合的限位杆(505)；所述套杆(504)伸入上支杆(501)的凹槽(507)内，且限位杆(505)位于限位槽(506)；所述弹簧(503)的一端与上支杆(501)底端边缘连接，另一端与下支杆(502)顶端边缘连接，且套杆(504)位于弹簧(503)内。
所述上支杆(501)顶端开有弧形凹槽，该弧形凹槽内设有滚珠(508)；所述滚珠(508)位于安装板(2)的底端，实现支撑机构(5)与安装板(2)的活动连接。
所述工控机(4)设置在底盘(1)上，用于控制激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)、减速电机一(11)、角度编码器(12)、驱动电机(13)、减速电机二(18)、减速电机三(24)，并接收激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)反馈的信息。
进一步地，卡接板(26)的最大直径大于通孔(20)的直径；两连接板(21)的间距大于卡接板(26)的最大直径。
进一步地，所述滑杆端部呈圆弧状，其外表光滑。
进一步地，所述底盘(1)上设有电源模块，为工控机(4)、激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)、减速电机一(11)、角度编码器(12)、驱动电机(13)、减速电机二(18)、减速电机三(24)供电。
进一步地，所述卡接板(26)通过滑杆(22)活动卡接在底盘(1)底端，所述卡接板(26)为圆形板。
进一步地，所述减速电机二(18)、减速电机三(24)和驱动电机(13)均带有编码器。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、安装板通过转杆转动连接在底盘上，通过转杆带动安装板水平转动180度，从而可以快速对安装板进行首尾调换，从而实现快速掉头，方便快捷，安装板在支撑机构的支撑下可以平稳的转动，利用支撑机构顶端的滚轮可以减小与安装板的摩擦，延长安装板的实用寿命，同时支撑机构中的弹簧可以减小安装板的晃动，有利于保护安装板上的器件。
2、通过搭载激光雷达传感器和深度摄像机对平台进行定位和建图，确定平台的位姿，从而使移动平台智能化，可以根据环境自行改变路径，方便使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的整体结构剖面示意图；
图2为本发明提出的支撑机构剖视图；
图3为本发明提出的底盘俯视图；
图4为本发明提出的上支杆示意图；
图5为本发明提出的A放大示意图；
图6为本发明提出的卡接板、连接板和滑杆示意图；
图7为本发明提出的深度摄像机连接示意图。
图中：1底盘、2安装板、3转杆、4工控机、5支撑机构、501上支杆、502下支杆、503弹簧、504套杆、505限位杆、506限位槽、507凹槽、508滚珠、6激光雷达传感器、7深度摄像机、8齿轮一、9齿轮二、10齿轮三、11减速电机一、12角度编码器、13驱动电机、14驱动轮、15万向轮、16蓄电池、17夹板、18减速电机二、19驱动轮安装槽、20通孔、21连接板、22滑杆、23滑槽、24减速电机三、25转盘、26卡接板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-7，一种基于视觉SLAM的室内移动平台，包括：底盘1、安装板2、转杆3、工控机4、支撑机构5、激光雷达传感器6、深度摄像机7；
所述底盘1中心开有通孔20，底盘1的下方固定设有两与底盘1垂直设置的连接板21，两连接板21分别位于所述通孔20的两侧；两连接板21的下端均固定设有与连接板21垂直设置的滑杆22；所述滑杆22均位于两连接板21间；
所述转杆3贯穿通孔20，其上端与安装板2下方中心位置固定连接，其底端固定设有卡接板26；所述卡接板26的外侧面设有一与滑杆22相配合的环状滑槽23，卡接板26位于底盘1的下方。
所述卡接板26的最大直径大于通孔20的直径；两连接板21的间距大于卡接板26的最大直径。
所述底盘1上安装有减速电机一11、角度编码器12，所述减速电机一11输出轴连接有与齿轮二9啮合的齿轮一8，所述齿轮二9另一侧上啮合有齿轮三10，所述齿轮三10与角度编码器12转动轴连接；所述齿轮二9套设在转杆3上，且位于安装板2与底盘1间；
所述安装板2一端顶部安装有减速电机二18，所述减速电机二18输出轴与转盘25连接；所述转盘25两端均设有与转盘25垂直设置的夹板17，两个所述夹板17之间通过连接轴连接有深度摄像机7，其中连接轴一端与减速电机三24输出轴连接；
所述安装板2靠近深度摄像机7侧的底部安装有激光雷达传感器6；
所述底盘1底端设有四个万向轮15，所述底盘1两侧开设有驱动轮14安装槽19，所述驱动轮14安装槽19中转动连接有驱动轮14，所述驱动轮14与驱动电机13输出轴连接，所述底盘1上安装有工控机4。
所述底盘1上固定连接有三个支撑机构5，三个所述支撑机构5顶端与安装板2底端活动连接；所述支撑机构5的上端位于安装板2的下方，下端位于底盘1的上方，用以实现支撑的效果，具体包括上支杆501、下支杆502、弹簧503、滚珠508；所述上支杆501底端开设有凹槽507，所述上支杆501两侧均开设有与凹槽507相互连通的限位槽506；所述下支杆502顶端中心连接有套杆504，所述套杆504顶端设有与限位槽506相配合的限位杆505；所述套杆504伸入上支杆501的凹槽507内，且限位杆505位于限位槽506；所述弹簧503的一端与上支杆501底端边缘连接，另一端与下支杆502顶端边缘连接，且套杆504位于弹簧503内，通过限位杆505限制上支杆501转动，防止安装板2转动时因摩擦带动上支杆501转动从而导致弹簧503扭曲的问题。所述上支杆501顶端开有弧形凹槽，该弧形凹槽内放置有滚珠508；所述滚珠508位于安装板2的底端，实现支撑机构5与安装板2的转动连接，用以实现支撑安装板2同时不影响安装板2转动。
所述滑杆端部呈圆弧状，其外表光滑，减小摩擦延长使用寿命。
所述底盘1上设有电源模块16，具体可以采用蓄电池，为工控机4、激光雷达传感器6、深度摄像机7、减速电机一11、角度编码器12、驱动电机13、减速电机二18、减速电机三24供电。
所述工控机4用于控制激光雷达传感器6、深度摄像机7、减速电机一11、角度编码器12、驱动电机13、减速电机二18、减速电机三24，并接收激光雷达传感器6、深度摄像机7反馈的信息。
所述卡接板26通过滑杆22活动卡接在底盘1底端，所述卡接板26为圆形板，用于限制稳固卡接板26，从而可以稳固住转杆3以及转杆3上的安装板2，防止转杆3和安装板2上下晃动，起到稳固的效果。
所述减速电机二18、减速电机三24和驱动电机13均带有编码器，编码器与工控机4连接，减速电机二18、减速电机三24型号为2IK6GN-C。
本发明的工作原理及使用流程：通过减速电机二18带动转盘25转动从而可以带动转盘25上的深度摄像机7转动，减速电机三24带动连接轴，从而可以调节深度摄像机7的角度，通过深度摄像机7和激光雷达传感器6进行定位和建图，确定平台的位姿；通过减速电机一11带动齿轮一8转动，从而带动齿轮二9和转杆3转动，转杆3顶端固定连接在安装板2底端，从而可以带动安装板2以及安装板2上的器件转动，可以使安装板水平转动180度更换前端尾端，用于快速掉头，驱动电机13控制驱动轮14原地反转，从而以平台尾端前进端来进行移动。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于包括：底盘(1)、安装板(2)、转杆(3)、工控机(4)、支撑机构(5)、激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)；
所述底盘(1)中心开有通孔(20)，底盘(1)的下方设有两连接板(21)，两连接板(21)分别位于所述通孔(20)的两侧；两连接板(21)的下端均设有滑杆(22)；所述滑杆(22)均位于两连接板(21)间；
所述转杆(3)贯穿通孔(20)，其上端与安装板(2)下方连接，其底端设有卡接板(26)；所述卡接板(26)的外侧面设有一与滑杆(22)相配合的环状滑槽(23)，卡接板(26)位于底盘(1)的下方；
所述底盘(1)上安装有减速电机一(11)、角度编码器(12)，所述减速电机一(11)输出轴连接有与齿轮二(9)啮合的齿轮一(8)，所述齿轮二(9)另一侧上啮合有齿轮三(10)，所述齿轮三(10)与角度编码器(12)转动轴固定连接；所述齿轮二(9)套设在转杆(3)上，且位于安装板(2)与底盘(1)间；
所述安装板(2)一端顶部安装有减速电机二(18)，所述减速电机二(18)输出轴与转盘(25)连接；所述转盘(25)两端均设有与转盘(25)垂直设置的夹板(17)，两个所述夹板(17)之间通过连接轴连接有深度摄像机(7)，其中连接轴一端与减速电机三(24)输出轴连接；
所述底盘(1)上固定连接有多个支撑机构(5)，所述支撑机构(5)顶端与安装板(2)底端连接；所述支撑机构(5)包括上支杆(501)、下支杆(502)、弹簧(503)；所述上支杆(501)底端开设有凹槽(507)，所述上支杆(501)两侧均开设有与凹槽(507)相互连通的限位槽(506)；所述下支杆(502)顶端中心连接有套杆(504)，所述套杆(504)顶端设有与限位槽(506)相配合的限位杆(505)；所述套杆(504)伸入上支杆(501)的凹槽(507)内，且限位杆(505)位于限位槽(506)；所述弹簧(503)的一端与上支杆(501)底端边缘连接，另一端与下支杆(502)顶端边缘连接，且套杆(504)位于弹簧(503)内；
所述上支杆(501)顶端开有弧形凹槽，该弧形凹槽内设有滚珠(508)；所述滚珠(508)位于安装板(2)的底端，实现支撑机构(5)与安装板(2)的活动连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于所述工控机(4)用于控制激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)、减速电机一(11)、角度编码器(12)、驱动电机(13)、减速电机二(18)、减速电机三(24)，并接收激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)反馈的信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于所述底盘(1)底端设有多个万向轮(15)，所述底盘(1)两侧设有驱动轮(14)安装槽(19)，所述驱动轮(14)安装槽(19)中转动连接有驱动轮(14)，所述驱动轮(14)与驱动电机(13)输出轴连接，所述底盘(1)上安装有工控机(4)。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于卡接板(26)的最大直径大于通孔(20)的直径；两连接板(21)的间距大于卡接板(26)的最大直径。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于所述滑杆端部呈圆弧状。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于所述底盘(1)上设有电源模块，为工控机(4)、激光雷达传感器(6)、深度摄像机(7)、减速电机一(11)、角度编码器(12)、驱动电机(13)、减速电机二(18)、减速电机三(24)供电。
7.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于所述卡接板(26)为圆形板。
8.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM的室内移动平台，其特征在于所述减速电机二(18)、减速电机三(24)和驱动电机(13)均带有编码器。
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