一种用于SLAM视觉的自主导航小车装置的制作方法

本实用新型属于定位信息采集和移动导航领域，具体涉及一种用于slam视觉的自主导航小车装置。

背景技术：

随着社会的快速发展，建筑物的规模与面积日益增大，由于gps在室内环境下接收不到准备的卫星定位信号，人们在室内很难找到目的地，对实际环境情况无法做出实时交互。因而需要借助激光雷达、摄像头等传感器，通过感知周围环境特征构建室内地图，从而进行室内定位和导航，这种技术称为同时定位与建图技术(slam--simultaneouslocalizationandmapping)。为了将slam技术应用于实践，需要借助于硬件实验平台。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本装置提供了一种用于slam视觉的自主导航小车装置，能够用于slam视觉技术，提供了硬件实验平台。

本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的小车包括上下水平平行布置的小车顶板和小车底板，小车顶板和小车底板之间通过竖直的支撑柱进行连接；小车顶板的上方安装有电脑控制器、深度摄像头和激光雷达，电脑控制器固定在小车顶板的上表面，电脑控制器一侧的小车顶板的正上方沿竖直方向依次固定有深度摄像头和激光雷达，小车顶板和小车底板之间固定有电机驱动控制器和航模电池；小车底板的下方安装有防滑轮、万向轮、可升降连接器和霍尔减速电机，两个霍尔减速电机分别固定安装到小车底板下表面相对的两侧，每个霍尔减速电机的输出轴均同轴连接一个防滑轮，霍尔减速电机驱动防滑轮转动继而带动小车移动或转动；小车底板下表面的另外两侧分别安装有沿竖直方向升降的可升降连接器，可升降连接器的上端固定连接在小车底板的下表面，可升降连接器的下端与万向轮连接，可升降连接器通过竖直方向的升降使万向轮与防滑轮同时接触地面；深度摄像头、激光雷达和电机驱动控制器均与电脑控制器连接，电机驱动控制器与霍尔减速电机连接用于驱动霍尔减速电机旋转，航模电池与驱动控制器连接用于为霍尔减速电机供电。

所述的深度摄像头水平固定在深度摄像头托板上，深度摄像头托板通过铜柱固定连接在小车顶板的上表面，所述的激光雷达固定在激光雷达托板上，激光雷达托板通过铜柱固定连接在深度摄像头托板的上表面。

所述的电机驱动控制器固定在水平电机驱动控制器托板上，水平电机驱动控制器托板位于小车顶板和小车底板之间并通过铜柱固定连接在小车底板上，航模电池固定在水平电机驱动控制器托板和小车底板之间。

所述的支撑柱为铜柱，调节铜柱的高度使小车顶板和小车底板之间的距离增大或者减小。

所述的霍尔减速电机分别通过各自的碳钢安装支架固定安装到小车底板下表面相对的两侧。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型装置采用器件垂直布局方式，增加了小车上下底板表面的空余面积。前后两端采用可升降器连接的万向轮，以适应不同型号的防滑轮需求。结构实用，适应性强。

附图说明

图1为装置的正视图；

图2为装置的左视图；

图3为装置的俯视图。

图中，激光雷达1，激光雷达托板2，深度摄像头3，深度摄像头托板4，电脑控制器5，小车顶板6，电机驱动控制器托板7，航模电池8，小车底板9，碳钢安装支架10，防滑轮11，万向轮12，可升降连接器13，霍尔减速电机14，电机驱动控制器15。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更详细的说明。

如图1所示，小车的小车顶板6和小车底板9之间通过竖直的支撑柱进行连接。小车顶板6的上方安装有电脑控制器5、深度摄像头3和激光雷达1，电脑控制器5固定在小车顶板6的上表面，电脑控制器5一侧的小车顶板6的正上方沿竖直方向依次固定有深度摄像头3和激光雷达1，小车顶板6和小车底板9之间固定有电机驱动控制器15和航模电池8。

具体实施中，支撑柱可以为铜柱，选用孔径为2mm的铜柱和m6型号的六角螺丝进行固定连接。铜柱的高度根据实际可以进行调节。调节铜柱的高度使小车顶板6和小车底板9之间的距离增大或者减小。小车外设与小车均通过孔径2mm的铜柱和m6型号的六角螺丝进行固定连接。

如图2所示，小车底板9的下方安装有防滑轮11、万向轮12、可升降连接器13和霍尔减速电机14，两个霍尔减速电机14分别通过各自的碳钢安装支架10固定安装到小车底板9下表面相对的两侧(左右两侧)，每个霍尔减速电机14的输出轴均通过铜制联轴器同轴连接一个防滑轮11，霍尔减速电机14驱动防滑轮11转动继而带动小车移动或转动。每个霍尔减速电机14的输出轴半径为35mm。

如图3所示，小车底板9下表面的另外两侧(前后两侧)分别安装有沿竖直方向升降的可升降连接器13，可升降连接器13的上端通过六角螺丝固定连接在小车底板9的下表面，可升降连接器13的下端与万向轮12连接，万向轮12实现不同方向的移动，可升降调节器可以适应不同型号的防滑轮11，当防滑轮11的直径尺寸增大，可升降连接器13下降直至使万向轮12与防滑轮11可以同时接触地面，反之当防滑轮11的直径尺寸减小，可升降连接器13上升带动万向轮12上向移动，从而使小车保持稳定性。可升降连接器13通过竖直方向的升降使万向轮12与防滑轮11同时接触地面。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提供了一种可以用于视觉slam的自主导航小车装置。深度摄像头3、激光雷达1和电机驱动控制器15均与电脑控制器5连接，电机驱动控制器15与霍尔减速电机14连接用于驱动霍尔减速电机14旋转，航模电池8固定在水平电机驱动控制器托板7和小车底板9之间，航模电池8与驱动控制器15连接用于为霍尔减速电机14供电。

具体实施中，深度摄像头3水平固定在深度摄像头托板4上用于感知周围环境，深度摄像头托板4通过铜柱固定连接在小车顶板6的上表面，所述的激光雷达1固定在激光雷达托板2上，激光雷达托板2通过铜柱固定连接在深度摄像头托板4的上表面。激光雷达托板2与深度摄像头托板4采用垂直方式布局，增加小车顶板6表面的空余面积，用于放置电脑控制器5。

深度摄像头托板4的长度为100mm，宽度为100mm，布置于所述小车顶板6后部，并通过铜柱固定连接于所述小车顶板6后部上表面，所述深度摄像头托板4通过六角螺丝固定所述intelrealsensed435深度摄像头3。

深度摄像头托板4通过铜柱固定连接小车顶板6后部上表面，深度摄像头托板4通过六角螺丝固定深度摄像头3。具体实施中，深度摄像头3选用intelrealsensed435，深度摄像头3用于采集彩色图像和深度图像，通过usb3.0传送至电脑控制器5。

激光雷达托板2通过铜柱固定连接于深度摄像头托板4的上表面，激光雷达托板2通过六角螺丝固定激光雷达1，激光雷达1用于小车测距及避障。激光雷达1选用的型号为yplidar2.0，激光雷达用于小车测距及避障，通过usb3.0传送至所述电脑控制器5。激光雷达托板2的长度为100mm，宽度为100mm，布置于所述深度摄像头托板4上部，并通过铜柱固定连接，激光雷达托板2通过铜柱固定连接于所述深度摄像头托板4上表面，激光雷达托板2通过六角螺丝所述yplidar2.0的激光雷达1。

具体实施中，小车底板9、小车顶板6、电机驱动控制器托板7、深度摄像头托板4、激光雷达托板2的材质均选用亚克力板，厚度为15mm，其中小车顶板6和小车底板9选用半径为200mm的圆形结构。

具体实施中，电机驱动控制器15固定在电机驱动控制器托板7上，用于解析电脑控制器5控制驱动霍尔减速电机14转动，其中，所述电机驱动控制器15选用以stm32f407为主控芯片的kibot-v2。

小车底板9和电机驱动控制器托板7通过m6型号的六角螺丝固定连接，所述电机驱动控制器托板7的长度为100mm，宽度为100mm。电机驱动控制器托板7水平布置在小车顶板6和小车底板9之间并通过铜柱固定连接在小车底板9上，在小车底板9与电机驱动控制器托板7之间通过扎带固定电源模块即航模电池8，航模电池8的上表面固定连接在电机驱动控制器托板7的下表面，航模电池8的下表面固定连接到小车底板9的上表面。小车两底板之间的部件以垂直布局的形式增加了下底板表面的空余面积。航模电池8选用方形的航模电池，电池型号为达普5200mah-25c。

本实用新型的具体工作过程如下：

intelrealsensed435的深度摄像头3采集的彩色图像和深度图像与yplidar2.0的激光雷达1采集的雷达传感数据均传输至电脑控制器5，电脑控制器5生成导航地图，同时发送控制信号给kibot-v2电机驱动控制器15，kibot-v2电机驱动控制器15驱动两个霍尔减速电机14分别旋转工作，当两个霍尔减速电机14转速相同，小车实现前进或后退，当两个霍尔减速电机14转速不相同，小车实现转动。小车根据导航地图采用双轮差分式驱动结构，控制小车前进后退或者转动，从而实现小车移动导航。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。