空間測量機器人及其空間測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種空間測量機器人及其空間測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]測量機器人又叫自動全站儀，目前已經(jīng)有應(yīng)用，是一種集自動目標識別、自動照準、自動測角與測距、自動目標跟蹤、自動記錄于一體的測量平臺。
[0003]然而，現(xiàn)有技術(shù)中的測量機器人的應(yīng)用場合只能是小范圍的室內(nèi)環(huán)境，其被測量的數(shù)據(jù)只能是角度和距離，在被測量的環(huán)境很大的情況下，現(xiàn)有的測量機器人就不能發(fā)揮作用了。
[0004]因此，現(xiàn)有技術(shù)有待進一步完善和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種測距的距離更廣，速度更快，精確度更高，可以形成三維效果圖的空間測量機器人及其空間測量方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種空間測量機器人，用于測量室內(nèi)環(huán)境，包括機器人本體，以及安裝于機器人本體上的行走機構(gòu)、激光測距傳感器和處理器；所述行走機構(gòu)和激光測距傳感器分別與處理器連接；
[0008]所述行走機構(gòu)用于驅(qū)動機器人本體進行移動；
[0009]所述激光測距傳感器用于掃描其所在水平面，并測量該水平面上的墻壁和障礙物到機器人本體的距離；
[0010]所述處理器用于協(xié)調(diào)控制行走機構(gòu)和激光測距傳感器進行工作；
[0011]當激光測距傳感器在量程內(nèi)無法檢測到墻壁時，行走機構(gòu)驅(qū)動機器人本體運動，直至激光測距傳感器檢測到墻壁后，行走機構(gòu)向墻壁靠近并沿墻壁行走；
[0012]所述處理器根據(jù)機器人本體的行走路徑和激光測距傳感器采集的距離信息建立室內(nèi)環(huán)境的空間模型。
[0013]所述空間測量機器人還包括安裝于機器人本體上的升降機構(gòu)和高度測量傳感器，所述升降機構(gòu)和高度測量傳感器分別與處理器連接；所述激光測距傳感器安裝于升降機構(gòu)上；
[0014]所述升降機構(gòu)用于支撐激光測距傳感器進行升降運動，以調(diào)整激光測距傳感器的高度，使激光測距傳感器測量多個不同高度的水平面上的墻壁和障礙物到機器人本體的距離；
[0015]所述高度測量傳感器用于測量機器人本體到天花板的距離；
[0016]所述處理器還用于控制升降機構(gòu)的升降高度。
[0017]所述空間測量機器人，還包括安裝于機器人本體上的避障系統(tǒng)，所述避障系統(tǒng)與處理器連接，用于在機器人本體移動的過程中，根據(jù)激光測距傳感器測得的距離，使機器人本體與墻壁或障礙物保持距離。
[0018]所述空間測量機器人還包括安裝于機器人本體上的無線通訊系統(tǒng)，所述無線通訊系統(tǒng)與處理器連接，用于將空間測量機器人采集到的數(shù)據(jù)或建立的空間模型發(fā)送給遠程接收端。
[0019]所述行走機構(gòu)為輪式底盤，所述輪式底盤安裝于機器人本體底部。
[0020]一種使用所述的空間測量機器人進行室內(nèi)空間測量的方法，包括以下步驟:
[0021]S1、高度測量傳感器測量機器人本體到天花板的距離；
[0022]S2、處理器根據(jù)機器人本體到天花板的距離，確定多個不同高度的水平面；
[0023]S3、升降機構(gòu)將激光測距傳感器調(diào)整到其中一個未測量的水平面所在的高度；
[0024]S4、激光測距傳感器測量當前所在水平面上的墻壁和障礙物到機器人本體的距離；
[0025]S5、判斷是否完成所有水平面的測量；如果未完成所有水平面的測量，則返回S3繼續(xù)依次執(zhí)行；如果已完成所有水平面的測量，則進行S6 ；
[0026]S6、處理器根據(jù)激光測距傳感器從所有水平面上采集到的距離信息，建立室內(nèi)環(huán)境的空間模型。
[0027]所述S4具體包括以下步驟:
[0028]S401、激光測距傳感器判斷其量程內(nèi)是否能夠檢測到墻壁；
[0029]S402、當激光測距傳感器在量程內(nèi)無法檢測到墻壁或障礙物時，行走機構(gòu)驅(qū)動機器人本體運動，直至檢測到墻壁；
[0030]S403、激光測距傳感器在量程內(nèi)檢測到墻壁后，行走機構(gòu)驅(qū)動機器人本體向墻壁靠近，并沿墻壁行走；
[0031 ] S404、處理器記錄行走機構(gòu)的行走路徑以及激光測距傳感器采集的距離信息。
[0032]所述方法還包括:
[0033]S7、通過一無線通訊系統(tǒng)，將建立的空間模型發(fā)送給遠程接收端。
[0034]本發(fā)明提供的空間測量機器人及其空間測量方法可以應(yīng)用到具有遮擋物的室內(nèi)環(huán)境?？臻g測量機器人帶有升降機構(gòu)，能夠?qū)Ω呖盏膲Ρ谶M行測量。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點為:測距的距離更廣，速度更快，精確度更高，可以形成三維效果圖，并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠程的接收端，在復(fù)雜的被測環(huán)境中，不存在因遮擋而無法測量到的區(qū)域。采用本發(fā)明提供的空間測量機器人及其空間測量方法，在對房間的精確建模工作中，可省去大量的人力、時間；只需把空間測量機器人放入房間后，空間測量機器人能夠自動對房間進行測量，得到房間的精確空間數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0035]圖1本發(fā)明實施例提供的空間測量機器人的功能模塊示意圖。
[0036]圖2為被測量房間的布局圖。
[0037]圖3為本發(fā)明實施例提供的空間測量機器人對圖2所示的房間進行測量的效果圖。
[0038]圖4為本發(fā)明實施例提供的一種空間測量方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0039]下面將結(jié)合附圖和具體的實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0040]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的空間測量機器人包括機器人本體，以及安裝于機器人本體上的行走機構(gòu)、激光測距傳感器、升降機構(gòu)、高度測量傳感器、無線通訊系統(tǒng)、避障系統(tǒng)和處理器。所述行走機構(gòu)、激光測距傳感器、升降機構(gòu)、高度測量傳感器、無線通訊系統(tǒng)和避障系統(tǒng)分別與處理器連接。所述激光測距傳感器安裝于升降機構(gòu)上。
[0041 ] 具體地，所述行走機構(gòu)用于驅(qū)動機器人本體進行移動。本發(fā)明實施例中，所述行走機構(gòu)為輪式底盤，安裝于機器人本體底部。
[0042]所述激光測距傳感器用于掃描其所在水平面，并測量該水平面上的墻壁和障礙物到機器人本體的距離。
[0043]所述升降機構(gòu)用于支撐激光測距傳感器進行升降運動，以調(diào)整激光測距傳感器的高度，使激光測距傳感器測量多個不同高度的水平面上的墻壁和障礙物到機器人本體的距離。升降機構(gòu)的升降高度由處理器發(fā)出的指令進行控制。
[0044]所述高度測量傳感器用于測量機器人本體到天花板的距離。
[0045]所述處理器用于協(xié)調(diào)控制行走機構(gòu)和激光測距傳感器進行工作。具體地，當激光測距傳感器在量程內(nèi)無法檢測到墻壁時，行走機構(gòu)驅(qū)動機器人本體運動，直至激光測距傳感器檢測到墻壁后，行走機構(gòu)向墻壁靠近并沿墻壁行走；所述處理器根據(jù)機器人本體的行走路徑和激光測距傳感器采集的距離信息建立室內(nèi)環(huán)境的空間模型。
[0046]所述避障系統(tǒng)用于在機器人本體移動的過程中，根據(jù)激光測距傳感器測得的距離，使機器人本體與墻壁或障礙物保持距離。
[0047]所述無線通訊系統(tǒng)用于將空間測量機器人采集到的數(shù)據(jù)或建立的空間模型發(fā)送給遠程接收端。
[0048]如圖2所示，本發(fā)明實施例提供的空間測量機器人在陌生的環(huán)境中行走，在行走的過程中能夠?qū)χ車沫h(huán)境進行測量，測量的數(shù)據(jù)加上機器人行走的位移量，即可得到機器人周圍環(huán)境的平面圖形。機器人圍繞墻壁行走一周后可得到被測房間的一個完整的平面圖,如圖3所示,為測量效果圖。
[0049]本發(fā)明的目的是使空間測量機器人在寬廣的室內(nèi)環(huán)境中進行自動測量，機器人的激光測距傳感器有一定的測量范圍的，當被測量的環(huán)境大于激光測距傳感器的量程時，行走機構(gòu)可以驅(qū)動機器人本體自動行走