移动机器人的光流里程传感系统的制作方法

本实用新型涉及移动机器人领域，具体涉及一种移动机器人的光流里程传感系统。

背景技术：

行走机器人的定位技术是机器人技术的基础部分，机器人只有“知道自己在哪里”，才能做其他智能化的行为。目前的机器人定位技术有很多种，包括有激光定位、视觉定位、惯性导航定位、卫星导航定位、无线电定位等等。不依赖于外部信号（如卫星、基站信号等）的定位成为自主定位，适应性更好，例如各种家用的机器人。激光定位和视觉定位精度高，但是机器需要额外的结构来装配这些部件，同时成本也比较高。随着技术的发展，惯性导航长时间的漂移得到了很大的改善，但是这个技术对于一些特殊的地面，如地毯、有水的瓷砖等容易打滑的地面，适应性就会很差，需要应用额外的传感器进行纠正。有些应用视频处理来计算光流的方式解决这个问题，如专利“一种面向室内移动机器人的光流场视觉/INS组合导航方法（CN201310369354.9）”，直接采用图像处理的方式来分析光流，缺点有很多：1.系统复杂，需要一个高帧率的图像传感器和一个高处理能力的芯片；2.图像的帧率难以提升，一般都在50帧以内。

目前也有使用了光流技术来解决不同地面的问题，例如“用于移动机器人中的光学量程传感器的使用的系统和方法（CN201580039003.9）”，可以解决掉一些问题，但是这个专利采用垂直采集图像的方式，要求模具结构有一定的高度，比较薄的结构不能够应用此技术。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种移动机器人的光流里程传感系统，可以在保证光流检测性能的同时，降低移动机器人的厚度。本实用新型的具体技术方案如下：

一种移动机器人的光流里程传感系统，包括：

光流成像传感器，用于获取运动的图像；

成像透镜，用于将外界光线聚焦成像后投射在所述光流成像传感器上，所述外界光线为外界物体所反射出来的光线；

反射镜，所述反射镜与所述成像透镜和所述光流成像传感器呈同一水平线设置，用于将外界射入的光线进行反射后，投射至所述成像透镜；

入射口，外界的光线通过所述入射口投射至所述反射镜。

进一步地，所述系统还包括：壳体，所述壳体内形成有第一光路通道，所述反射镜、所述成像透镜和所述光流成像传感器依次排列在所述第一光路通道中。

进一步地，所述壳体内还形成有第二光路通道，所述第二光路通道和所述第一光路通道以预设角度相互连通，所述反射镜设置在连通交接处，所述入射口设置在所述第二光路通道的远离所述连通交接处的一端。

进一步地，所述预设角度为90°。

进一步地，在所述反射镜和所述入射口之间设有平面镜。

进一步地，在所述入射口处设有LED灯。

进一步地，所述 LED灯为多个，所述多个LED灯以入射口的中心为轴心进行环绕布置。

本实用新型的有益效果在于：通过采用反射镜，并将反射镜与成像透镜和光流成像传感器呈同一水平线设置，使得反射镜可以把光线进行反射后，投射至所述成像透镜，这种弯折的光流系统，改变了现有的垂直结构，使得移动机器人的光流里程传感系统在保证光流检测性能的同时，降低移动机器人的厚度，避免现有结构所带来的移动机器人厚度过大的问题。

附图说明

图1为本实用新型所述机器人的底部结构示意图。

图2为本实用新型所述光流里程传感系统的结构示意图。

图3为本实用新型所述景深调整方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示的移动机器人底部结构，包括：能够自主移动的机器人机体101，前面有用于检测碰撞的传感器105，机器人内部装置有惯性传感器，包括加速度计、陀螺仪，轮子102上面有里程计（一般是码盘）。光流里程传感系统104放置于机器人的底部。

光流里程传感系统依赖于地面207投影到传感器的成像，机器人在地面207移动时，由于地面207状况的复杂性，一般不能保证地面207到光流里程传感系统的距离保持恒定，所以，需要光学成像的景深比较大。而物距越远，景深越大。现有的机器人设计为了增大物距，一般都是通过增加机器人的厚度来实现，这种方式会增大机器人的体积，使得机器人看起来比较笨重，不利于提升用户的使用体验。

如图2所示的机器人的光流里程传感系统，可以在保证光流检测性能的同时，降低移动机器人的厚度。所述系统，包括：用于获取运动的图像的光流成像传感器204；用于将外界物体所反射出来的光线聚焦成像后投射在所述光流成像传感器204上的成像透镜203；用于将外界射入的光线进行反射后，投射至所述成像透镜203的反射镜202；用于接收外界光线的入射口209，外界的光线通过所述入射口209投射至所述反射镜202；用于容置这些光学器件的壳体201。

所述壳体201内形成有第一光路通道，所述反射镜202、所述成像透镜203和所述光流成像传感器204呈同一水平线设置，且依次排列在所述第一光路通道中。所述壳体201内还形成有第二光路通道，所述第二光路通道和所述第一光路通道以预设角度相互连通，所述反射镜202设置在连通交接处，所述入射口209设置在所述第二光路通道的远离所述连通交接处的一端。所述预设角度可以根据不同的产品需求进行相应设置，只要使从入射口209进入的光线经过反射镜202的反射后，能够顺利投射到成像透镜203上即可。当然，如图2所示，假设以反射镜202为角的顶点，第一光路通道为角的一条边，第二光路通道为角的另一条边，则第一光路通道和第二光路通道之间的夹角即为预设角度。为了让入射口209能够接收从地面207射入的光线，所以，预设角应该大于0°，小于180°，且入射口209始终向下或者斜向下对着地面207。

优选的，所述预设角度为90°，则入射口209可以正对着地面207，便于接收地面207向上反射的光线，提高检测的准确性。

优选的，在所述反射镜202和所述入射口209之间设有平面镜208，这样可以对第一光路通道进行保护，防止异物进入第一光路通道内，而影响光流传感系统的正常工作。

优选的，在所述入射口209处设有LED灯205，这样可以增加入射口209的进光量，提高检测的准确性。

优选的，可以根据需要设置多个LED灯205，多个LED灯205以入射口209的中心为轴心进行环绕布置，由此可以进一步增加进光量，进一步提高检测的准确性。可以设置2个或者4个LED，围绕轴心进行对称布置，使得光线均匀，提高检测准确性。

如图2和图3所示，移动机器人的光流里程传感系统的景深调整方法，包括如下步骤：

确定光圈的大小为F；

确定弥散圆直径为a；

确定镜头焦距为f；

确定所述入射口209到所述反射镜202之间的第二光路通道的长度为DV；

调整所述反射镜202到所述成像透镜203的距离以改变所述反射镜202到所述光流成像传感器204之间的第一光路通道的长度为DH，使景深落在所述入射口209之外。

所述方法通过调整反射镜202到成像透镜203的距离以改变所述反射镜202到光流成像传感器204之间的第一光路通道的长度为DH，可以在不改变机器人厚度的基础上，轻易地增大物距的值，从而改变景深K的值，使得景深K可以落在入射口209之外，使得机器人在复杂的表面移动时，也能进行实时有效的光流检测，提高地面的适应性，扩大了机器人的应用场景。

优选的，所述景深。

以一个应用为例，镜片的焦距是1.15cm，光圈是2.8，光流芯片的允许的弥散圆直径是0.0015cm，需要的景深数值是1.3cm（这个景深位于入射口209之外），所以，要求光路长度是14.3cm，也就是说在DV确定的情况下，调整DH，使得DH加上DV的距离为14.3cm即可。

综上所述，本实用新型所述的系统，通过采用反射镜202，并将反射镜202与成像透镜203和光流成像传感器204呈同一水平线设置，使得反射镜202可以把光线进行反射后，投射至所述成像透镜203，这种弯折的光流系统，改变了现有的垂直结构，使得移动机器人的光流里程传感系统在保证光流检测性能的同时，降低移动机器人的厚度，避免现有结构所带来的移动机器人厚度过大的问题。同时，该系统还能够适应不同的地面情况，减少机器人行走偏差。此外，本实用新型所述的景深调整方法，通过调整反射镜202到成像透镜203的距离以改变所述反射镜202到光流成像传感器204之间的第一光路通道的长度为DH，可以在不改变机器人厚度的基础上，轻易地增大物距的值，从而改变景深K的值，使得景深K可以落在入射口209之外，使得机器人在复杂的表面移动时，也能进行实时有效的光流检测，提高地面的适应性，扩大了机器人的应用场景。

以上实施例仅为充分公开而非限制本实用新型，凡基于本实用新型的创作主旨、未经创造性劳动的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。