一种设有导航雷达的清洁机器人的制作方法

1.本技术涉及清洁机器人技术领域，特别是涉及一种设有导航雷达的清洁机器人。


背景技术：

2.目前，扫地机器人、拖地机器人、扫拖一体机器人等清洁机器人通常采用线激光雷达进行导航。然而，激光雷达探测视角与安装角度不匹配通常会导致激光雷达在较短的距离内会受地面或机身遮挡，使得激光雷达的有效探测距离达不到要求。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种一种设有导航雷达的清洁机器人，可以使雷达保持有效的探测距离。具体技术方案如下：
4.一种设有导航雷达的清洁机器人，包括机器人主体、凸设在机器人主体上的雷达装置，所述雷达装置包括旋转的雷达组件，所述雷达组件的探测视角相对旋转面呈预设仰角α设置，所述雷达组件与水平面成预设安装角β安装在机器人主体上，所述预设仰角α与所述预设安装角β相匹配以限定雷达组件的探测距离，所述预设仰角α与所述预设安装角β的匹配关系依据机器人主体的高度h1和/或雷达装置凸设的高度h2设置；其中，机器人主体底部两侧分设有可浮动的减震驱动轮，两个减震驱动轮中心点连线的中点、雷达装置在水平面上的投影皆位于机器人主体的前后中轴线。
5.可选的，-β1＜β，(h1+h2)
÷
sin(β1-α)＝4米。
6.可选的，-β2＜β，h2/l1＝tan(β2-α)，其中l1为雷达装置与机器人主体最远的水平距离。
7.可选的，所述清洁机器人还包括分设于机器人主体底部左右两侧的左驱动轮和右驱动轮，每个驱动轮设置有防滑结构，所述防滑结构包括凸设于驱动轮周面的防滑块，左驱动轮和右驱动轮接触地面的防滑块的位置不同所引起的机身倾斜角度为γ，-β1＜β，(h1+h2)
÷
sin(β1-α+γ)＝4米。
8.可选的，-β1＜β，(h1+h2)
÷
sin(β1-α+arctan(h3/l2))＝4米，其中，l2为左驱动轮与右驱动轮之间的轮距，h3左驱动轮和右驱动轮接触地面的防滑块的位置不同所引起的高度差。
9.可选的，-β3＜β＜β4，4-4*cos(β3-α)＝0.03，4-4*cos(β4+α)＝0.03。
10.可选的，0.2度≤α≤1度，-0.8度≤β≤0.8度，1cm≤h2≤3cm，50cm≤h1≤120cm。
11.可选的，所述机器人主体后侧底部设有拖擦件，所述雷达装置设于所述机器人主体前侧。
12.可选的，所述拖擦件包括两个旋转拖擦件，且分设于机器人主体两侧。
13.可选的，两个旋转拖擦件中心点连线的中点以及雷达装置在水平面上的投影皆位于机器人主体的前后中轴线上。
14.相比于现有技术，本技术至少具有如下有益效果：
15.1、雷达组件的探测视角相对旋转面呈预设仰角α设置，雷达组件与水平面成预设安装角β安装在机器人主体上，预设仰角α与预设安装角β相匹配以限定雷达组件的探测距离，预设仰角α与预设安装角β的匹配关系依据机器人主体的高度h1和/或雷达装置凸设的高度h2设置，可以使得雷达组件保持有效的探测距离。其中，机器人主体底部两侧分设有可浮动的减震驱动轮，两个减震驱动轮中心点连线的中点、雷达装置在水平面上的投影皆位于机器人主体的前后中轴线，可以降低地面不平对雷达组件探测距离的影响。
16.2、-β1＜β，(h1+h2)
÷
sin(β1-α)＝4米，可以尽量使得4米内雷达不会打到地面，可以保持4米的有效探测距离。
17.3、清洁机器人还包括分设于机器人主体底部左右两侧的左驱动轮和右驱动轮，每个驱动轮设置有防滑结构，防滑结构包括凸设于驱动轮周面的防滑块，左驱动轮和右驱动轮接触地面的防滑块的位置不同所引起的机身倾斜角度为γ，-β1＜β，(h1+h2)
÷
sin(β1-α+γ)＝4米。这样，考虑了驱动轮移动的影响，尽量使得4米内雷达不会打到地面，可以保持4米的有效探测距离。
18.4、-β3＜β＜β4，4-4*cos(β3-α)＝0.03，4-4*cos(β4+α)＝0.03。可以使得4米内的探测距离内雷达的探测距离误差在3厘米内。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本技术实施例提供的一种清洁机器人的俯视图；
21.图2为本技术实施例提供的一种表面清洁机的仰视图；
22.图3为本技术实施例提供的一种雷达组件的结构示意图；
23.图4为本技术实施例提供的一种雷达组件安装于机器人主体的示意图；
24.图5为本技术实施例提供的另一种雷达组件安装于机器人主体的示意图；
25.图6为本技术实施例提供的另一种雷达组件安装于机器人主体的示意图；
26.图7为本技术实施例提供的另一种雷达组件安装于机器人主体的示意图。
27.附图标记说明：
28.1、前后中轴线；10、机器人主体；11、雷达装置；20、旋转拖擦件；21、两个拖擦件中心点的连线；30、驱动轮；31、两个驱动轮中心点连线；40、万向轮；50、清扫主刷；111、雷达组件；112、旋转轴线；113、探测线；114、旋转面；115、地面。
具体实施方式
29.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
30.如图1和图2所示，本技术实施例提供了一种设有导航雷达的清洁机器人，包括机
器人主体10、以及凸设在机器人主体上的雷达装置11。
31.可选的，机器人主体10底部可以设有行进轮组件，行进轮组件至少包括两个驱动轮30，两个驱动轮30分设在机器人主体10底部的两侧。驱动轮可以为可上下浮动的减震驱动轮。行进轮组件还可以包括万向轮40。
32.可选的，机器人主体10底部还可以设有至少包括两个旋转拖擦件20，两个旋转拖擦件20分设在机器人主体10的两侧。
33.可选的，机器人主体10底部还可以设有清扫主刷50、清扫主刷50从吸尘口向下伸出。
34.可选的，两个可浮动的减震驱动轮中心点连线31的中点、雷达装置11在水平面上的投影皆位于机器人主体10的前后中轴线1，和/或，两个旋转拖擦件中心点连线21的中点以及雷达装置11在水平面上的投影皆位于机器人主体10的前后中轴线1上，可以降低因地面不平导致雷达装置倾斜对探测的影响。
35.可选的，如图3所示，雷达装置11包括旋转的雷达组件111，雷达组件111相对旋转轴线112旋转，雷达组件111的探测视角相对旋转面呈预设仰角α设置，即探测线113相对旋转面114呈预设仰角α设置，旋转面为与旋转轴线112垂直的面。
36.可选的，如图4所示，雷达组件与水平面成预设安装角β安装在机器人主体上，其中，预设安装角β指的是旋转面114相对水平面的倾斜角，β小于零，表示雷达组件向下倾斜安装，大于零表示雷达组件向上倾斜安装。
37.其中，预设仰角α与所述预设安装角β相匹配以限定雷达组件的探测距离，所述预设仰角α与所述预设安装角β的匹配关系依据机器人主体的高度h1和/或雷达装置凸设的高度h2设置。
38.一种实现方式中，应用于家庭中的清洁机器人至少需使雷达装置能够探测4米的有效数据，以保证清洁机器人可以沿边界行进过程中可以通过探测的雷达数据进行建图，保持4米有效探测数据，可以使得清洁机器人只要所沿区域相对最远边小于8米，皆可以沿边一次实现建图避免区域中间无法探测到，可以满足家庭环境的建图。为了实现这一目的，雷达组件的预设仰角α与预设安装角β需要相互匹配。
39.如图5所示，假定雷达组件有效探测距离为4米时，即在雷达组件111探测到4米刚好探测到地面115时，雷达组件的预设安装角β为-β1，即雷达组件的旋转面114向下倾斜安装的角度为β1，此时雷达组件的探测视角相对水平面向下倾斜为β1-α，β1-α满足以下关系式(h1+h2)
÷
sin(β1-α)＝4米，则雷达组件的预设安装角β》-β1，可以使得雷达组件有效探测距离大于等于4米，也就是在4米内不会探测到地面，h1为机器人主体的高度，h2为雷达装置凸设的高度。
40.可选的，分设于机器人主体底部左右两侧的左驱动轮和右驱动轮，每个驱动轮设置有防滑结构，所述防滑结构包括凸设于驱动轮周面的防滑块，左驱动轮和右驱动轮接触地面的防滑块的位置不同会引起的机身倾斜角度为γ，例如，左驱动轮的防滑块的边界位置与地面接触，右驱动轮的防滑块的中间位置与地面接触，会使得机器人主体左侧较高。
41.考虑到机身倾斜角度γ的影响，假定雷达组件有效探测距离为4米时，雷达组件的预设安装角β为-β1，此时雷达组件的探测视角相对水平面向下倾斜最大为β1-α+γ，β1-α+γ满足以下关系式(h1+h2)
÷
sin(β1-α+γ)＝4米，则雷达组件的预设安装角β》-β1，可以使
得雷达组件有效探测距离大于等于4米，h1为机器人主体的高度，h2为雷达装置凸设的高度。
42.其中，γ＝arctan(h3/l2)，l2为左驱动轮与右驱动轮之间的轮距，h3左驱动轮和右驱动轮接触地面的防滑块的位置不同所引起的高度差，也就是-β1＜β，(h1+h2)
÷
sin(β1-α+arctan(h3/l2))＝4米。
43.另一种实现方式中，为了限定雷达组件有效探测距离，雷达组件的探测不能受到机器人主体的遮挡，为了实现这一目的，雷达组件的预设仰角α与预设安装角β需要相互匹配。如6所示，假定雷达组件的探测恰好受机器人主体遮挡时雷达组件的预设安装角β为-β2，此时雷达组件的探测视角相对水平面向下倾斜为β2-α，β2-α满足以下关系式h2/l1＝tan(β2-α)，其中l1为雷达装置与机器人主体最远的水平距离，则雷达组件的预设安装角β》-β2，可以使得雷达组件探测不受机器人主体遮挡。
44.另一种实现方式中，雷达组件安装于机器人主体上时，探测视角相对水平面倾斜时，雷达组件对障碍物的探测距离略大于激光雷达与障碍物的真实水平距离，两者之间的差值即为误差，误差的大小与探测视角相对水平面的倾斜角正相关，为了使得在4米的探测距离使误差保持在3厘米内，参见图7，即4m-l3≤3cm，需要使雷达组件的预设仰角α与预设安装角β需要相互匹配，-β3≤β≤β4，也就是使雷达组件安装于机器人主体上时，雷达组件的探测视角相对水平面向下最大倾斜角β3-α，向上最大倾斜角β4+α，在4米的探测距离使误差保持在3厘米内，满足以下关系式：-β3＜β＜β4，4-4*cos(β1-α)＝0.03，4-4*cos(β2+α)＝0.03。
45.可选的，0.2度≤α≤1度，-0.8度≤β≤0.8度，1cm≤h2≤3cm，50cm≤h1≤120cm。其中，β也可以小于零度。
46.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
47.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并非用于限定本技术的保护范围。凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本技术的保护范围内。