CN208188676U - 一种基于视觉slam技术的自主行驶小车装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，包括：所述红外测距模块及超声波测距模块用于小车测距及避障，并与控制器信号连接；所述双目摄像头布置于小车底板顶部，用于室内外场景的捕捉和传输，通过控制器对双目摄像头采集的图像信息进行数据对比分析获得小车方位及速度信息，并记录实时检测到的环境信息；所述车轮模块包括小车底板前部左右两侧的防滑车轮以及小车底板后侧中部的万向轮，所述控制器通过电机模块实现防滑车轮的自主驱动。本实用新型通过各信息采集模块实时捕捉周围的环境信息，完成SLAM地图构建，与实际环境情况做出实时交互，从而能在各种情况下适应环境变化，实现自主平稳驾驶。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，属于定位信息采集装置技术领域。
背景技术
由于在某些室内环境或信号比较差的位置下接收不到卫星定位信号(包括GPS、北斗)，现有的绝大部分搭载GPS的移动机器人，由于其定位信息来源单一，采集信息不够全面，无法定位自身的位置，对实际环境情况无法做出实时交互。因而需要借助摄像头、激光雷达等仪器，通过观察和测量室内环境的特征，构成室内地图，进而依据测量值与生成地图的相对位置，进行室内的定位和导航，这种技术称之为实时地图生成技术(SLAM)。SLAM技术已经被广泛应用于无人驾驶定位融合、机器人室内导航、无人机路径规划和VR/AR真实感构建等诸多应用。从而能在各种情况下，对自身的定位做出准确判断，实现自主平稳驾驶。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，通过各信息采集模块实时捕捉周围的环境信息，完成SLAM地图构建，能够实现在未知的环境下实现自动行驶的功能，且采集信息全面，来源丰富，与实际环境情况做出实时交互，有效提高定位精度。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，包括小车底板及小车底板上搭载的控制器、双目摄像头、红外测距模块、超声波测距模块、电机模块、车轮模块；
其中，所述红外测距模块设置于小车底板的前端，用于小车测距及避障，并与控制器信号连接；所述超声波测距模块通过云台搭载于小车底板上，用于探测左前右三个方向的障碍距离信息并实时发送给控制器；
所述双目摄像头布置于小车底板顶部，用于室内外场景的捕捉和传输，通过控制器对双目摄像头采集的图像信息进行数据对比分析获得小车方位及速度信息，并记录实时检测到的环境信息；
所述车轮模块包括小车底板前部左右两侧的防滑车轮以及小车底板后侧中部的万向轮，所述控制器通过电机模块实现防滑车轮的自主驱动。
优选的，所述双目摄像头采用ZED双目摄像头。为了应对小车行驶过程中的剧烈抖动以及场景的快速切换，选用了ZED Stereo Camera这一款双目摄像头，这款摄像头能够捕捉高分辨率和高帧率3D视频，同时能够深度感知室内和室外高达20米3.6-DoF位置，其视角也达到了110°(D)max，非常适合室内外场景的捕捉和传输。它的供电和数据传输使用了同一条数据线，通过数据线与控制器相连，并将其固定于小车顶部。
优选的，所述电机模块采用强磁碳刷减速电机，用于接收控制器的信号指令，并驱动两侧防滑车轮的进退、转向、掉头等动作(通过PWM脉宽调制就能控制小车前后移动的速度以及转向掉头等动作)。
优选的，所述小车底板上还搭载有舵机模块，舵机模块采用电压驱动的永磁直流电动机，用于驱动搭载超声波测距模块的云台转动，在小车运动的过程中，随着舵机的左右转动，小车的左前右三个方向的障碍情况数据实时发送给控制器。
优选的，所述红外测距模块采用左右对称分布的红外循迹探头，且超声波测距模块采用超声避障探头。由于超声波检测物体的距离比较短，所以超声波检测装置更多用于实时报告小车的左右两边障碍物情况，并发送数据给控制器。
优选的，所述小车底板上还搭载有电源模块，且电源模块包括电池盒及相连的稳压电路，实现各模块的有效供电。
优选的，所述控制器上设置有无线网卡模块、蓝牙模块，能让我们更加方便的连接网络并进行调试。
有益效果：本发明提供的基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，相对于现有技术，具有以下优点：1、通过各信息采集模块实时捕捉周围的环境信息，完成SLAM地图构建，与实际环境情况做出实时交互，从而能在各种情况下适应环境变化，实现自主平稳驾驶；2、采集信息全面，来源丰富，与实际环境情况做出实时交互，有效提高定位精度；3、通过多种信息传输通道高效连接网络及客户端设备，既可实现小车的手动控制，也可自主调整小车的行动状态。
附图说明
图1为本发明实施例中小车底板的结构示意图；
图2为本发明实施例的控制原理框图；
图中包括：1、小车底板，2、控制器，3、红外测距模块，4、超声波测距模块，5、舵机模块，6、电机模块，7、防滑车轮，8、万向轮，9、电池盒，10、稳压电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，包括小车底板1及小车底板1上搭载的控制器2、ZED双目摄像头、红外测距模块3、超声波测距模块4、电机模块6、车轮模块；
其中，所述红外测距模块3设置于小车底板1的前端，用于小车测距及避障，并与控制器2信号连接；所述超声波测距模块4通过云台5搭载于小车底板1上，用于探测左前右三个方向的障碍距离信息并实时发送给控制器2；
所述ZED双目摄像头布置于小车底板1顶部，用于室内外场景的捕捉和传输，通过控制器2对ZED双目摄像头采集的图像信息进行数据对比分析获得小车方位及速度信息，并记录实时检测到的环境信息；
所述车轮模块包括小车底板1前部左右两侧的防滑车轮7以及小车底板1后侧中部的万向轮8，所述控制器2通过电机模块6实现防滑车轮7的自主驱动。
本实施例中，所述电机模块6采用强磁碳刷减速电机，用于接收控制器2的信号指令，并驱动两侧防滑车轮7的前后行驶；所述小车底板1上还搭载有舵机模块，舵机模块采用永磁直流电动机，用于驱动搭载超声波测距模块4的云台5转动。
本实施例中，所述红外测距模块3采用左右对称分布的循迹探头，且超声波测距模块4采用超声避障探头；所述小车底板1上还搭载有电源模块，且电源模块包括电池盒9及相连的稳压电路10；所述控制器2上设置有无线网卡模块、蓝牙模块，能让我们更加方便的连接网络并进行调试。
本发明的具体实施方式如下：
如图2所示，将ZED双目摄像头捕捉的环境图像信息传输给控制器，控制器在接收到图像信息后会和上一次捕捉到的图形进行比对，寻找相同的部分，以找出小车自身的位置和当前的速度方向等情况，并记录下根据当前检测到的环境信息生成的地图信息；通过对于这些数据的分析，控制器会将控制指令转发到各个可以控制的组件上，与之同时，***会随着小车的移动不停的定位自身并更新地图，进而对小车做出实时的控制。
底板上搭载的红外和超声波模块，可以实时将身边的物体距离传输到控制器上，以便能够对小车行驶做出调整，进行转弯减速等动作；无线网卡模块能让我们更加方便的连接网络并进行相应调试，蓝牙模块可以轻松的将位置速度状态等信息发送到身边的蓝牙设备，如手机电脑，因此既可实现小车的手动控制，也可自主调整小车的行动状态。
本发明既可以作为高校机器人实验教学需求，也可以代替人类从事危险环境下的探测工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，其特征在于，包括小车底板(1)及小车底板(1)上搭载的控制器(2)、双目摄像头、红外测距模块(3)、超声波测距模块(4)、电机模块(6)、车轮模块；
其中，所述红外测距模块(3)设置于小车底板(1)的前端，用于小车测距及避障，并与控制器(2)信号连接；所述超声波测距模块(4)通过云台(5)搭载于小车底板(1)上，用于探测左前右三个方向的障碍距离信息并实时发送给控制器(2)；
所述双目摄像头布置于小车底板(1)顶部，用于室内外场景的捕捉和传输，通过控制器(2)对双目摄像头采集的图像信息进行数据对比分析获得小车方位及速度信息，并记录实时检测到的环境信息；
所述车轮模块包括小车底板(1)前部左右两侧的防滑车轮(7)以及小车底板(1)后侧中部的万向轮(8)，所述控制器(2)通过电机模块(6)实现防滑车轮(7)的自主驱动。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，其特征在于，所述双目摄像头采用ZED双目摄像头。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，其特征在于，所述电机模块(6)采用强磁碳刷减速电机，用于接收控制器(2)的信号指令，并驱动两侧防滑车轮(7)的行驶。
4.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，其特征在于，所述小车底板(1)上还搭载有舵机模块，舵机模块采用永磁直流电动机，用于驱动搭载超声波测距模块(4)的云台(5)转动。
5.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，其特征在于，所述红外测距模块(3)采用左右对称分布的循迹探头，且超声波测距模块(4)采用超声避障探头。
6.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，其特征在于，所述小车底板(1)上还搭载有电源模块，且电源模块包括电池盒(9)及相连的稳压电路(10)。
7.根据权利要求1所述的一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，其特征在于，所述控制器(2)上设置有无线网卡模块、蓝牙模块。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201820854809.4U CN208188676U (zh) | 2018-06-04 | 2018-06-04 | 一种基于视觉slam技术的自主行驶小车装置 |
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| CN201820854809.4U CN208188676U (zh) | 2018-06-04 | 2018-06-04 | 一种基于视觉slam技术的自主行驶小车装置 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN201820854809.4U Active CN208188676U (zh) | 2018-06-04 | 2018-06-04 | 一种基于视觉slam技术的自主行驶小车装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208188676U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113266726A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-17 | 武汉工程大学 | 一种定位管道机器人 |
| CN115384657A (zh) * | 2022-09-16 | 2022-11-25 | 中国民航大学 | 一种基于激光定位的智能机器人 |
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2018
- 2018-06-04 CN CN201820854809.4U patent/CN208188676U/zh active Active
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| CN113266726A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-17 | 武汉工程大学 | 一种定位管道机器人 |
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