一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车
技术领域
1.本实用新型涉及移动机器人技术领域，具体涉及一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车。
背景技术：
2.在很多场景中，经常需要在未知狭小封闭空间中执行环境探测任务。传统的四轮独立驱动的移动机器人通常存在转向不灵活、不能全方向平移等问题，机动性能相对较差；此外，环境探测任务需要移动机器人具备一定的环境感知能力，利用同时定位与建图技术（slam技术），可以使机器人在未知环境中自主定位，并构建相应的环境地图，从而使得移动机器人在预先未知的环境中执行自主探测任务。因此，使机器人拥有较好的机动性能的同时，具备一定的环境感知能力成为移动机器人领域研究中的一个重要问题。
技术实现要素：
3.针对以上问题，本实用新型的目的在于提供一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，结构简单，体积小巧，可以实现任意半径转向以及全方向平移，同时具备激光测距定位和建图的能力，可满足在狭小封闭空间中进行环境探测的需求。其具体技术方案如下：
4.一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，其特征在于：包括有车体、车轮模组、底层控制板、上位机和激光测距雷达；所述车体由底板、轴承、螺柱、下安装板和上安装板组成，所述下安装板通过四个垂直的螺柱固定于底板上方，所述上安装板通过四个螺柱与下安装板固定。
5.作为本实用新型进一步的描述，所述底板下方安装有四个车轮模组；所述车轮模组由车轮、支架、驱动电机、联轴器、连接板和转向电机组成；所述车轮与驱动电机的输出轴固定，所述驱动电机固定于支架上，所述支架通过轴承与底板连接，所述支架通过联轴器与转向电机的输出轴连接，所述转向电机通过连接板固定于底板上。
6.作为本实用新型进一步的描述，所述底层控制板固定于底板上；所述底层控制板与车轮模组的转向电机、驱动电机相连；所述底层控制板内置有可以实时检测小车位姿信息的imu芯片；所述底层控制板与上位机相连，用于相互传输数据。
7.作为本实用新型进一步的描述，所述上位机固定于下安装板上；所述上位机与底层控制板相连；所述上位机与激光测距雷达相连，可以获取激光测距雷达采集到的外部环境数据；所述上位机通过内置的激光slam算法系统融合底层控制板和激光测距雷达数据，生成小车外部环境地图，进而为小车规划最佳运行路线，控制小车自主运行。
8.作为本实用新型进一步的描述，所述激光测距雷达固定于上安装板上；所述激光测距雷达具有可以高速旋转的激光测距传感器，可以检测外部障碍物并计算小车与障碍物的距离；所述激光测距雷达与上位机相连，可以将采集到的外部环境数据发送给上位机。
9.综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过组合四个独立驱动、独立转向的车轮模组形成的小车，具有结构简单、体积小巧、运动灵活的优点，可以实现任意半径转向及
全方向平移；通过内置激光slam算法系统融合底层控制板和激光测距雷达数据，可以使小车具备环境感知能力，从而在狭小的封闭空间中实现自主探测的功能。
附图说明
10.图1是本实用新型整体结构示意图。
11.图2是本实用新型车轮模组结构示意图。
12.图3是本实用新型局部剖面示意图。
13.图中，1、车体；11、底板；12、轴承；13、螺柱；14、下安装板；15、上安装板；2、车轮模组；21、车轮；22、支架；23驱动电机；24、联轴器；25、连接板；26、转向电机；3、底层控制板；4、上位机；5、激光测距雷达。
具体实施方式
14.以下结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
15.参考图1-3所示，为本实用新型公开的一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，包括有车体1、车轮模组2、底层控制板3、上位机4和激光测距雷达5。车体1由底板11、轴承12、螺柱13、下安装板14和上安装板15组成，下安装板14通过四个垂直的螺柱13固定于底板11上方，上安装板15通过四个螺柱13与下安装板14固定。底板11下方安装有四个车轮模组2；底层控制板3固定于底板11上；上位机4固定于下安装板14上；激光测距雷达5固定于上安装板15上。
16.车轮模组2由车轮21、支架22、驱动电机23、联轴器24、连接板25和转向电机26组成；车轮21与驱动电机23的输出轴固定，驱动电机23固定于支架22上，支架22通过轴承12与底板11连接，支架22通过联轴器24与转向电机26的输出轴连接，转向电机26通过连接板25固定于底板11上。车轮21在转向电机26的动力作用下可实现原地全向旋转，驱动电机23的动力通过输出轴传递到车轮21上，以实现小车的行走作业，在转向电机26和驱动电机23的配合下，单个车轮模组可以实现独立驱动、独立转向的功能，由四个车轮模组组成的小车可以实现任意半径转向和全方向平移。
17.底层控制板3与车轮模组2的转向电机26、驱动电机23相连，用于实时监测转向电机26和驱动电机23运行状态，并控制车轮21转向及驱动输出；底层控制板3内置有imu芯片，用于实时检测小车运行的位姿信息；底层控制板3与上位机4相连，可以接收上位机4的控制指令，同时向上位机4发送小车的位姿数据以及转向电机26、驱动电机23的运行数据。
18.激光测距雷达5具有可以高速旋转的激光测距传感器，其转速约为3000转/分钟，可以检测小车外部的障碍物并计算小车与障碍物距离；激光测距雷达5与上位机4相连，可以将采集到的外部环境数据发送给上位机4用于数据融合。
19.上位机4与底层控制板3相连，可以向底层控制板3发送控制指令，同时接收由底层控制板3发送的小车位姿数据和转向电机26、驱动电机23运行数据；上位机4与激光测距雷达5相连，可以获取激光测距雷达5采集到的外部环境数据；上位机4内置激光slam算法系统，通过融合底层控制板3和激光测距雷达5数据，可以生成小车外部环境地图，进而为小车规划最佳运行路线，生成转向电机26、驱动电机23的控制指令，控制小车自主运行。
20.通过组合四个独立驱动、独立转向的车轮模组2形成的小车，具有结构简单、体积
小巧、运动灵活的优点，可以实现任意半径转向及全方向平移；通过内置激光slam算法系统融合底层控制板和激光测距雷达5数据，可以使小车具备环境感知能力，从而在狭小的封闭空间中实现自主探测的功能。
21.本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
技术特征：
1.一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，其特征在于：包括有车体（1）、车轮模组（2）、底层控制板（3）、上位机（4）和激光测距雷达（5）；所述车体（1）由底板（11）、轴承（12）、螺柱（13）、下安装板（14）和上安装板（15）组成，所述下安装板（14）通过四个垂直的螺柱（13）固定于底板（11）上方，所述上安装板（15）通过四个螺柱（13）与下安装板（14）固定；所述底板（11）下方安装有四个车轮模组（2），所述底层控制板（3）固定于底板（11）上，所述上位机（4）固定于下安装板（14）上，所述激光测距雷达（5）固定于上安装板（15）上。2.根据权利要求1所述的一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，其特征在于：所述车轮模组（2）由车轮（21）、支架（22）、驱动电机（23）、联轴器（24）、连接板（25）和转向电机（26）组成；所述车轮（21）与驱动电机（23）的输出轴固定，所述驱动电机（23）固定于支架（22）上，所述支架（22）通过轴承（12）与底板（11）连接，所述支架（22）通过联轴器（24）与转向电机（26）的输出轴连接，所述转向电机（26）通过连接板（25）固定于底板（11）上；所述车轮（21）在转向电机（26）的动力作用下可实现原地全向旋转，所述驱动电机（23）的动力通过输出轴传递到车轮（21）上以实现小车的行走作业。3.根据权利要求1所述的一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，其特征在于：所述底层控制板（3）与车轮模组（2）的转向电机（26）、驱动电机（23）相连；所述底层控制板（3）内置有可以实时检测小车运行的位姿信息imu芯片；所述底层控制板（3）与上位机（4）相连，用于相互传输数据。4.根据权利要求1所述的一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，其特征在于：所述上位机（4）与底层控制板（3）相连；所述上位机（4）与激光测距雷达（5）相连，可以获取激光测距雷达（5）采集到的外部环境数据；所述上位机（4）通过内置的激光slam算法系统融合底层控制板（3）和激光测距雷达（5）数据，生成小车外部环境地图，进而为小车规划最佳运行路线，控制小车自主运行。5.根据权利要求1所述的一种基于激光slam的四驱四转全向移动小车，其特征在于：所述激光测距雷达（5）具有可以高速旋转的激光测距传感器，可以检测外部障碍物并计算小车与障碍物的距离；所述激光测距雷达（5）与上位机（4）相连，可以将采集到的外部环境数据发送给上位机（4）。
技术总结
本实用新型公开了一种基于激光SLAM的四驱四转全向移动小车，包括车体、车轮模组、底层控制板、上位机和激光测距雷达。所述车体由底板、轴承、螺柱、下安装板和上安装板组成，所述下安装板通过四个垂直的螺柱固定于底板上方，所述上安装板通过四个螺柱与下安装板固定；底板下方安装有四个车轮模组，所述底层控制板固定于底板上，所述上位机固定于下安装板上，所述激光测距雷达固定于上安装板上。本实用新型的一种基于激光SLAM的四驱四转全向移动小车，结构简单，体积小巧，可以实现任意半径转向及全方向平移，可以灵活便捷地对狭小封闭空间进行环境探测。行环境探测。行环境探测。
技术研发人员：温春雨 高雅娜
受保护的技术使用者：浙江农林大学
技术研发日：2022.09.13
技术公布日：2022/11/29