移动机器人的制作方法

本发明涉及智能设备领域，尤其涉及一种移动机器人。

背景技术：

移动机器人是自主控制移动、自动执行工作的智能装置，它可以在地面上或其他表面上移动，它既可以接受用户的指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。随着科学技术的进步，移动机器人在诸如生产、军事、服务等领域均有应用，尤其在家居服务领域应用越来越广，例如吸尘、扫地、拖地、擦玻璃等清洁机器人以及用于割草的割草机器人等。目前，在国内外的家用及公共场所均有所应用。

为了使移动机器人更好的执行任务，通常希望移动机器人有定位和导航功能，这样，许多厂商在移动机器人中添加了摄像头和SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)模块，以使移动机器人能够自动定位并创建地图，从而达到导航的目的。然而，现有技术中，摄像头设置于移动机器人的中心或设置于靠近所述移动机器人中心的位置，移动机器人转向时，环境中的三维空间点在摄像头里所形成的视差很小或者视差甚至为零，使得移动机器人无法用三角化方法计算三维空间点的深度(距离)，使得移动机器人转向时定位失败或场景识别失败，从而导致地图或导航出错，极大程度降低了移动机器人的性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种移动机器人，所述移动机器人在转向时摄像头视差较大，采集图像的方向变化也大，可提高定位精度和场景识别精度，避免移动机器人转向时无法计算三维空间点的深度，从而避免由此引起的定位失败或场景识别失败。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种移动机器人，包括：

机器人主体，设置有带动所述移动机器人在一行走表面移动的行驶组件，所述机器人主体还具有相对的上表面和下表面，所述下表面在所述移动机器人正常工作时朝向所述行走表面；

摄像头，设置于所述机器人主体上，用于为所述移动机器人采集周围环境的图像；

中央处理器，与所述机器人主体及所述摄像头连接，用于处理所述摄像头所采集的图像的图像数据，并根据处理后的图像数据控制所述机器人主体的行驶组件作出回应；

其中，所述摄像头的光心远离所述机器人主体的中心，且所述摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与经过所述机器人主体的中心及摄像头的主点的直线在所述上表面的正投影成大于0°的第一夹角。

可选地，所述机器人主体大体上呈圆柱状或椭圆柱，所述摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与所述机器人主体的经过所述摄像头的主点的直径、长轴或短轴在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的所述第一夹角。

可选地，所述摄像头是鱼眼摄像头。

可选地，所述摄像头斜向上安装于所述机器人主体上，使所述摄像头的主光轴与所述机器人主体的上表面成大于0°的第二夹角。

可选地，所述中央处理器包括SLAM模块，所述SLAM模块用于根据经过处理的所述图像数据为所述移动机器人进行定位及创建地图。

另一方面，本发明的实施例还提供另一种移动机器人，包括：

机器人主体，设置有带动所述移动机器人在一行走表面移动的行驶组件，所述机器人主体还具有相对的上表面和下表面，所述下表面在所述移动机器人正常工作时朝向所述行走表面；

第一摄像头和第二摄像头，设置于所述机器人主体上，用于为所述移动机器人采集周围环境的图像；

中央处理器，与所述机器人主体、所述第一摄像头及所述第二摄像头连接，用于处理所述第一摄像头及所述第二摄像头所采集的图像数据，并根据处理后的图像数据控制所述机器人主体的行驶组件作出回应；

其中，所述第一摄像头的光心及所述第二摄像头的光心远离所述机器人主体的中心，所述第一摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与经过所述机器人主体的中心及所述第一摄像头的图像平面上的主点的直线在所述上表面的正投影成大于0°的第三夹角；所述第二摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与经过所述机器人主体的中心及所述第二摄像头的图像平面上的主点的直线在所述上表面的正投影成大于0°的第四夹角。

可选地，所述机器人主体大体上呈圆柱状或椭圆柱，所述第一摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与所述机器人主体的经过所述第一摄像头的主点的直径、长轴或短轴在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的所述第三夹角；

所述第二摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与所述机器人主体的经过所述第二摄像头的主点的直径、长轴或短轴在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的所述第四夹角。

可选地，所述第一摄像头及所述第二摄像头设置于所述机器人主体的前部，并朝向不同的方向，所述第一摄像头和/或所述第二摄像头是鱼眼摄像头。

可选地，所述第一摄像头及所述第二摄像头斜向上安装于所述机器人主体上，使所述第一摄像头的主光轴与所述机器人主体的上表面成大于0°的第五夹角，且使所述第二摄像头的主光轴与所述机器人主体的上表面成大于0°的第六夹角。

可选地，所述中央处理器包括SLAM模块，所述SLAM模块用于根据经过处理的所述图像数据为所述移动机器人进行定位及创建地图。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果：

本发明的实施例中，由于移动机器人的摄像头的光心远离所述机器人主体的中心，因此，在移动机器人转向时，所述摄像头经历了较大的位移，形成了较大的视差，利于使用三角化法计算出移动机器人周围环境中三维空间点或障碍物的深度(距离)；并且，由于所述摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与经过所述机器人主体的中心及摄像头的主点的直线在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的第一夹角，进一步增大了视差，从而保证视差足够大，使采用三角化法计算出的移动机器人周围环境中的三维空间点或障碍物的深度(距离)更准确，从而提高定位精度和场景识别能力。

此外，在一个实施例中，所述摄像头的主光轴与所述机器人主体的上表面成大于0°的夹角，使得摄像头采集图像的方向有较大的变化，能拍摄到更多的不同场景的图像，加之第二摄像头提供了更多信息，极大地提高了场景识别成功率，从而极大程度提高移动机器人的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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变形形式。

图1是本发明的一个实施例中移动机器人的俯视结构示意图；及

图2是本发明的另一个实施例中移动机器人的结构示意图。

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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或科学术语应对作为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序、数量或者重要性。同样，“一个”、“一”或“该”等类似词语也不表示数量限制，而只是用来表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词语前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或物件。“连接”或者相连等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包含电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本发明的一个实施例中移动机器人的结构示意图。本实施例中，所述移动机器人包括机器人主体100以及设置于机器人主体100上的摄像头200及中央处理器300。

其中，机器人主体100，设置有带动所述移动机器人在一行走表面移动的行驶组件110，行驶组件110与中央处理器300连接，以便中央处理器110随时根据情况控制所述行驶组件110。所述行驶组件110可以包括轮子、驱动马达及驱动电路(图1中未示出)，行驶组件110通过驱动电路与中央处理器300通信连接。所述机器人主体100还具有相对的上表面和下表面，所述下表面在所述移动机器人正常工作时朝向所述行走表面。所述行走表面是指移动机器人正常工作时在其上移动的表面，例如，清洁机器人清洁地面时，待清洁地面就是行走表面，清洁机器人的下表面是指朝向待清洁地面的表面，清洁机器人的与下表面相对的表面即是上表面。

所述摄像头200，设置于机器人主体100上，用于为所述移动机器人采集其周围环境的图像。所采集的图像经摄像头200的处理单元(图中未示出)转换形成图像数据(光电信号)传输给所述中央处理器300，可以理解的是所述处理单元也可以集成于所述中央处理器300内。

中央处理器300与所述机器人主体100及所述摄像头200连接，用于处理所述摄像头200所采集的图像的图像数据，并根据处理后的图像数据控制所述机器人主体的行驶组件作出回应，例如，中央处理器300根据图像数据计算出环境中三维空间点或某障碍物就在前方时，控制机器人主体100的行驶组件110进行转向、后退、增速或减速等操作。

其中，所述摄像头200的光心远离所述机器人主体100的中心C，使得所述移动机器人转向时，摄像头200位移大，从而形成较大的视差，可以使用三角化法计算移动机器人周围环境的空间点的深度距离，以定位，避免由于转向过程中视差小而导致的定位失败或定位错误。并且，所述摄像头200的主光轴S在所述机器人主体100的上表面的正投影与经过所述机器人主体100的中心C及摄像头200的主点O的直线在所述上表面的正投影成大于0°的第一夹角β1。可以理解，当摄像头200的主光轴S与机器人主体100的中心C处于同一高度或处于同一水平面时，摄像头200的主光轴S与经过所述机器人主体100的中心C及摄像头200的主点O的直线成大于0°的第一夹角β1，即：主光轴S不与经过所述机器人主体100的中心C及摄像头200的图像平面上的主点O的直线重叠，从而使得摄像头200的主光轴S不经过移动机器人的旋转中心，从而在机器人转向时摄像头200摄取到环境中三维空间点或障碍物的不同方向的图片，增加辨识度，形成较大视差的同时提高定位精度，从而避免移动机器人转向时定位失败或出错。

所述摄像头的主点是指摄像头的感应芯片上的图像平面上的主点。

其中，所述摄像头200的光心远离所述机器人主体100的中心C，可以是将摄像头200设置于机器人主体100的边缘或靠近边缘的位置。摄像头200可以设置于机器人主体100的内部，也可以设置于机器人主体100的上表面，出于各种需要，也可以将摄像头200设置于机器人主体的下表面。优选地，将摄像头200设置于机器人主体100的前部靠近边缘的部位。

所述机器人主体100的中心C是指所述移动机器人的旋转中心，可以理解的是，旋转中心通常也是机器人主体100的几何中心，因此，所述机器人主体100的中心C也可以是机器人主体100的几何中心。例如，以所述机器人主体100大体上呈圆柱状为例，所述机器人主体100的几何中心是圆盘的圆心，此情况下，所述摄像头200的主光轴S在所述机器人主体的上表面的正投影与所述机器人主体的经过所述摄像头的图像平面上的主点的直径(或半径)在所述机器人主体100的上表面的正投影成大于0°的所述第一夹角。又例如，以所述机器人主体100大体上呈椭圆柱状为例，所述摄像头200的主光轴S在所述机器人主体的上表面的正投影与所述机器人主体的经过所述摄像头的主点的长轴或短轴在机器人主体100的上表面的正投影成大于0°的所述第一夹角β1。所述长轴和所述短轴是指所述椭圆柱的底面或横截面(底面和横截面大体上为椭圆)的长轴和短轴，需要说明的是，虽然图1示出的机器人主体100是圆柱状的，但此仅为示例性的，本实施例中机器人主体还可以是其他形状，亦即本实施例所述的移动机器人还可以是其他形状。

进一步地，所述摄像头200是鱼眼摄像头，鱼眼摄像头的视场角大，其视场角可以是180°或大于180°，当然也可以小于180°。鱼眼摄像头的视场角大，可进一步提升所述移动机器人的场景识别能力。

所述摄像头200斜向上安装于所述机器人主体上，使所述摄像头100的主光轴与所述机器人主体的上表面成大于0°的第二夹角，所述斜向上是相对于所述移动机器人正常工作时的行走表面的方位。

所述中央处理器包括SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)模块，所述SLAM模块用于根据经过处理的所述图像数据为所述移动机器人进行定位及创建地图，该SLAM模块可以采用现有技术中的任意方案，不在此处赘述。

请参阅图2，图2是本发明的另一个实施例中移动机器人的结构示意图。本实施例中所述的移动机器人，包括机器人主体100、第一摄像头210、第二摄像头220及中央处理器300。如图2所示，由机器人主体100的前方和后方限定一前后轴F-R，F所指的方向是移动机器人的前方，亦即所述移动机器人前进的方向。

机器人主体100设置有带动所述移动机器人在一行走表面移动的行驶组件110，行驶组件110与中央处理器300连接，以便中央处理器300随时根据情况控制所述行驶组件110。所述行驶组件110可以包括轮子、驱动马达及驱动电路(图1中未示出)，行驶组件110通过驱动电路与中央处理器300通信连接。所述机器人主体100还具有相对的上表面和下表面，所述下表面在所述移动机器人正常工作时朝向所述行走表面。所述行走表面是指移动机器人正常工作时在其上移动的表面，例如，清洁机器人清洁地面时，待清洁地面就是行走表面，清洁机器人的下表面是指朝向待清洁地面的表面，清洁机器人的与下表面相对的表面即是上表面。

在本实施例的一种实施方式中，所述第一摄像头210和第二摄像头220分别位于所述前后轴F-R的两侧，并且所述第一摄像头210和第二摄像头220的朝向不同，所述第一摄像头210的主光轴S1和第二摄像头220的主光轴S2成一夹角α。所述第一摄像头210和第二摄像头220均用于为所述移动机器人采集其周围环境的图像，亦即采集其周围三维空间点或障碍物的图像。

所述中央处理器300与所述机器人主体100、所述第一摄像头210及所述第二摄像头220连接，用于处理第一摄像头210及第二摄像头220所采集的图像数据，并根据处理后的图像数据控制所述机器人主体100的行驶组件110作出回应。例如，中央处理器300根据图像数据计算出环境中三维空间点或某障碍物就在前方时，控制机器人主体100的行驶组件110进行转向、后退、增速或减速等操作。

其中，所述第一摄像头210或第二摄像头220是鱼眼摄像头，可以理解的是，所述第一摄像头210和第二摄像头220可以设置为均是鱼眼摄像头，从而极大程度增加了移动机器人的视场角。传统的移动机器人仅设置一个摄像头，通常仅用于导航，未用采集的图像进行场景识别，使得其全局重定位较弱(例如，在清扫过程中搬起扫地机放到另一个较远的地方时则必须重新建立整个地图，对之前清扫过的地方的记忆被清除)，而采用双鱼眼进行场景识别则可以大幅提高全局重定位成功的概率。传统的移动机器人中，若仅采用单个顶视鱼眼摄像头，由于其视场角大，运动时图像变化小，这会降低定位精度，而且此时画面中若出现大面积运动物体(如人或宠物从移动机器人附近经过)，场景识别的成功率会降低。而本实施例设置了两个摄像头，即第一摄像头210和第二摄像头220，该两个摄像头被斜向上安装于所述机器人主体100上，使所述第一摄像头210的主光轴与所述机器人主体100的上表面成大于0°的第五夹角，且使所述第二摄像头220的主光轴与所述机器人主体的上表面成大于0°的第六夹角；所述第五夹角与所述第六夹角根据需要可以设置为大小相等或不相等；并且，所述第一摄像头210及所述第二摄像头220的朝向不同，两鱼眼摄像头的视锥体面朝不同方向，所述移动及其他运动时两摄像头拍摄的图像变化较大，有利于提升定位精度，另外两画面同时被大面积运动物体占据的概率也大福下降，从而提升了系统鲁棒性。

进一步地，所述第一摄像头210的光心及所述第二摄像头220的光心均设置为远离所述机器人主体100的中心C，使得所述移动机器人转向时，摄像头200位移大，从而形成较大的视差，可以使用三角化法计算移动机器人周围环境的空间点的深度距离，以精确定位，避免由于转向过程中视差小而导致的定位失败或定位错误。并且，第一摄像头210的主光轴S1在所述机器人主体100的上表面的正投影与经过所述机器人主体100的中心C及所述第一摄像头210的图像平面上的主点O1的直线在所述上表面的正投影成大于0°的第三夹角β3；所述第二摄像头220的主光轴S2在所述机器人主体100的上表面的正投影与经过所述机器人主体的中心C及所述第二摄像头220的图像平面上的主点O2的直线在所述上表面的正投影成大于0°的第四夹角β4。应当理解的是，当第一摄像头210的主光轴S1和/或第二摄像头220的主光轴S2与机器人主体100的中心C处于同一高度或处于同一水平面时，第一摄像头210的主光轴S1与经过所述机器人主体100的中心C及第一摄像头210的图像平面上的主点O1的的直线成大于0°的第三夹角β3，和/或第二摄像头210的主光轴S2与经过所述机器人主体100的中心C及第二摄像头220的图像平面上的主点O2的直线成大于0°的第四夹角β4，即：各个摄像头的主光轴均不与经过所述机器人主体100的中心C及摄像头的主点O1或O2的直线重叠，从而使得摄像头210、220的主光轴S1、S2均不经过移动机器人的旋转中心C，从而在机器人转向时第一摄像头210和第二摄像头220摄取到环境中三维空间点或障碍物的不同方向的图片，极大增加辨识度，形成的较大视差的同时提高定位精度，从而避免移动机器人转向时定位失败或出错，进一步提高场景识别能力。

所述第三夹角β3和第四夹角β4可以根据需要设置为大小相等或大小不相等。

所述第一摄像头210光心及第二摄像头220的光心远离所述机器人主体100的中心C，可以是将第一摄像头210及第二摄像头220设置于机器人主体100的边缘或靠近边缘的位置。所述第一摄像头210与第二摄像头220可以分别设置于前后轴F-R的两侧，也可以根据需要设置于前后轴F-R的同一侧；应当理解的是，根据需要，设置第一摄像头210与第二摄像头220可以分别设置于机器人主体100的前部和后部，也可以均设置于机器人主体100的前部，或者均设置于机器人主体100的后部。优选地，第一摄像头210及第二摄像头220分别设置于前后轴F-R的两侧。第一摄像头210和第二摄像头220可以设置于机器人主体100的内部，也可以设置于机器人主体100的上表面，出于各种需要，也可以将摄像头200设置于机器人主体100的下表面。优选地，将摄像头200设置于机器人主体100的前部靠近边缘的部位。

所述机器人主体100的中心C是指所述移动机器人的旋转中心，可以理解的是，旋转中心通常也是机器人主体100的几何中心，因此，也可以认为所述机器人主体100的中心C是机器人主体100的几何中心。

其中，当所述机器人主体100大体上呈圆柱状时，所述第一摄像头210的主光轴S1在所述机器人主体100的上表面的正投影与所述机器人主体100的经过所述第一摄像头210的图像平面上的主点O1的直径在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的所述第三夹角β3；所述第二摄像头220的主光轴S2在所述机器人主体100的上表面的正投影与所述机器人主体100的经过所述第二摄像头220的图像平面上的主点O2的直径在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的所述第四夹角β4。

当所述机器人主体100大体上呈椭圆柱时，所述第一摄像头210的主光轴S1在所述机器人主体100的上表面的正投影与所述机器人主体100的经过所述第一摄像头210的图像平面上的主点O1的长轴或短轴在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的所述第三夹角β3；所述第二摄像头220的主光轴S2在所述机器人主体100的上表面的正投影与所述机器人主体100的经过所述第二摄像头220的图像平面上的主点O2的长轴或短轴在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的所述第四夹角β4。

需要说明的是，虽然图2示出的机器人主体100是圆柱状的，但此仅为示例性的，本实施例中机器人主体还可以是其他形状，亦即本实施例所述的移动机器人还可以是其他形状。

本实施例中，由于移动机器人的摄像头的光心远离所述机器人主体的中心，因此，在移动机器人转向时，所述摄像头经历了较大的位移，形成了较大的视差，利于使用三角化法计算出移动机器人周围环境中三维空间点或障碍物的深度(距离)；并且，由于所述摄像头的主光轴在所述机器人主体的上表面的正投影与经过所述机器人主体的中心及摄像头的主点的直线在所述机器人主体的上表面的正投影成大于0°的第一夹角，进一步增大了视差，从而保证视差足够大，使采用三角化法计算出的移动机器人周围环境中的三维空间点或障碍物的深度(距离)更准确，从而提高定位精度和场景识别能力。

此外，所述摄像头的主光轴与所述机器人主体的上表面成大于0°的夹角，使得摄像头采集图像的方向有较大的变化，能拍摄到更多的不同场景的图像，加之第二摄像头提供了更多信息，极大地提高了场景识别成功率，从而极大程度提高移动机器人的性能。

应当理解的是，所述中央处理器300还包括SLAM模块，所述SLAM模块用于根据经过处理的所述图像数据为所述移动机器人进行定位及创建地图。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。