模块化移动机器人的制作方法

1.本公开涉及机器人技术领域，尤其涉及一种模块化移动机器人。


背景技术：

2.移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统，其可以协助或者替代人类完成部分工作，被广泛应用于快递运输、零部件运输、送餐、消杀等领域中。
3.然而，移动机器人的开模成本很高，研发通常需要针对不同应用场景的移动机器人的结构/外形进行相应调优，导致移动机器人的开发成本较高，移动机器人定型后一般仅用于特定的单一场景，无法满足不同应用场景的功能需求。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种模块化移动机器人。
5.本公开提供了一种模块化移动机器人，包括底盘模块和感知控制模块，所述感知控制模块呈直立的板状，所述感知控制模块可拆卸地安装在所述底盘模块的上方的前端部位；所述底盘模块包括底盘框架，所述底盘框架的上表面的前端部位设有第一电气接口；所述感知控制模块包括模块框架及安装在所述模块框架上的感知系统和控制器，所述模块框架的底部设有第二电气接口，所述第二电气接口与所述第一电气接口匹配设置。
6.可选地，所述底盘框架的上表面的前端部位设有第一导向定位结构，所述模块框架的底部设有第二导向定位结构，所述第一导向定位结构和所述第二导向定位结构中的一者为导向定位销、另一者为导向定位孔，所述导向定位销与所述导向定位孔匹配设置。
7.可选地，所述模块框架包括上部框架和下部箱体，所述下部箱体的内部用于安装所述控制器，所述感知系统包括多个感知传感器，所述下部箱体的外侧及所述上部框架上用于安装所述感知传感器。
8.可选地，所述感知系统包括多线激光雷达、前视摄像头和后视摄像头，所述多线激光雷达设于所述模块框架的顶端，所述前视摄像头设于所述模块框架的前端的上部，所述后视摄像头设于所述模块框架的后端的上部。
9.可选地，所述感知系统还包括固态激光雷达，所述固态激光雷达设于所述模块框架的前端的下部。
10.可选地，所述感知系统还包括安装在所述模块框架上的两个gps天线，两个所述gps天线对称设置于所述多线激光雷达的两侧，且所述gps天线的安装高度低于所述多线激光雷达的安装高度。
11.可选地，所述模块框架的顶部设有第一安装台座，所述模块框架的顶部的两端分别形成向下倾斜的斜面，每个所述斜面上设有第二安装台座，所述多线激光雷达安装在所述第一安装台座上，所述gps天线安装在所述第二安装台座上。
12.可选地，所述模块框架的下部设有安装腔室，所述安装腔室具有形成于所述模块框架的后端的开口，所述控制器设于所述安装腔室内，所述安装腔室的开口处设有用于封闭所述开口的挡板。
13.可选地，所述模块框架的中部具有中空区域，所述中空区域处安装有具有提示作用的显示屏。
14.可选地，所述底盘模块的上方形成有位于所述感知控制模块的后方的安装区域，所述安装区域用于安装功能模块。
15.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
16.本公开提供的模块化移动机器人，包括底盘模块和感知控制模块，感知控制模块呈直立的板状，感知控制模块可拆卸地安装在底盘模块的上方的前端部位，且感知控制模块和底盘模块上设有适配的电气接口，感知控制模块通过电气接口与底盘模块进行对接，从而实现感知控制模块与底盘模块的电气联通和信息交互，以利用感知控制模块对周围环境进行探测感知及对底盘模块的移动进行控制，从而实现模块化移动机器人的自主移动；通过将移动机器人进行模块化划分，将移动机器人的底盘作为独立的底盘模块，将移动机器人的感知系统及控制器设置在同一模块框架上，作为独立的感知控制模块，如此便于针对不同的应用场景选择需要的底盘模块，也即同一感知控制模块可适配不同尺寸的底盘模块，从而提高感知控制模块的通用性，如此可降低移动机器人的开模成本，研发无需针对不同应用场景的移动机器人的结构/外形进行相应调优，从而大大降低移动机器人的开发成本；同时，还可以针对不同的应用场景在底盘模块上安装需要的功能模块，从而满足不同的功能需求；此外，感知控制模块呈直立的板状，感知控制模块的造型简单，体积小，运输方便，当移动机器人出现系统异常时，便于将整个感知控制模块拆下进行整体替换，并且由于感知控制模块上各感知传感器的位置固定，使得对整个感知控制模块进行替换后，感知系统的现场标定方便，如此可提高维修速度，降低维修成本。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
18.为了更清楚地说明本公开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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本公开一些实施例所述模块化移动机器人的结构示意图；
20.图2为本公开一些实施例所述模块化移动机器人的感知控制模块的结构示意图；
21.图3为图2所示感知控制模块的另一视角的结构示意图；
22.图4为本公开一些实施例所述模块化移动机器人的感知控制模块与底盘模块的装配结构示意图；
23.图5为图4所示感知控制模块与底盘模块的局部装配结构示意图；
24.图6为本公开另一些实施例所述模块化移动机器人的结构示意图；
25.图7为本公开又一些实施例所述模块化移动机器人的结构示意图。
26.其中，1
‑
底盘模块；11
‑
底盘框架；111
‑
第一电气接口，112
‑
导向定位销；
[0027]2‑
感知控制模块；21
‑
模块框架；211
‑
第二电气接口；212
‑
导向定位孔；213
‑
安装腔室；214
‑
挡板；22
‑
多线激光雷达；23
‑
前视摄像头；24
‑
后视摄像头；25
‑
固态激光雷达；26
‑
gps天线；27
‑
控制器；28
‑
显示屏；29
‑
第一安装台座；30
‑
第二安装台座；
[0028]3‑
功能模块。
具体实施方式
[0029]
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0030]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0031]
如图1所示，本公开实施例提供了一种模块化移动机器人，包括：底盘模块1和感知控制模块2，感知控制模块2呈直立的板状，感知控制模块2可拆卸地安装在底盘模块1的上方的前端部位。具体地，底盘模块1包括底盘框架11，底盘框架11的上表面的前端部位设有第一电气接口111；感知控制模块2包括模块框架21及安装在模块框架21上的感知系统和控制器27，模块框架21的底部设有第二电气接口211，第二电气接口211与第一电气接口111匹配设置。
[0032]
上述实施例提供的模块化移动机器人，通过将移动机器人进行模块化划分，将移动机器人的底盘作为独立的底盘模块1，将移动机器人的感知系统及控制器设置在同一模块框架21上，作为独立的感知控制模块2，且感知控制模块2和底盘模块1上设有适配的电气接口，感知控制模块2通过电气接口与底盘模块1进行对接，从而实现感知控制模块2与底盘模块1的电气联通和信息交互，以利用感知控制模块2的感知系统对周围环境进行探测感知、利用感知控制模块2的控制器27对底盘模块1的移动进行控制，从而实现模块化移动机器人的自主移动。
[0033]
通过将移动机器人进行模块化划分，便于针对不同的应用场景选择需要的底盘模块1，也即同一感知控制模块2可适配不同尺寸的底盘模块1(如图1和图6所示，图6所示的底盘模块1的长度大于图1所示的底盘模块1的长度)，从而提高感知控制模块2的通用性，如此可降低移动机器人的开模成本，研发无需针对不同应用场景的移动机器人结构/外形进行相应调优，从而大大降低移动机器人的开发成本；同时，还可以针对不同的应用场景在底盘模块1上安装需要的功能模块3，从而满足不同的功能需求；此外，感知控制模块2呈直立的板状，感知控制模块2的造型简单，体积小，运输方便，当移动机器人出现系统异常时，便于将整个感知控制模块2拆下进行整体替换，并且由于感知控制模块2上各感知传感器的位置固定，使得对整个感知控制模块2进行替换后，感知系统的现场标定方便，如此可提高维修速度，降低维修成本。
[0034]
在本公开的一些实施例中，如图1至图3所示，模块框架21整体呈直立的板状。具体地，模块框架21包括上部框架和下部箱体，下部箱体的内部用于安装控制器27，感知系统包括多个感知传感器，下部箱体的外侧及上部框架上用于安装感知传感器。模块框架21采用上述结构，以在为控制器及感知系统的各感知传感器提供合适的安装位置的同时，尽可能
地简化模块框架21的结构，使得模块框架21更加小型化，便于运输，以便在模块化移动机器人出现系统异常时，方便地对模块框架21进行整体替换。
[0035]
具体地，模块框架21为钣金件，模块框架21可以为由型钢和/或钢板焊接而成的框架结构。示例性的，模块框架21包括由c型钢焊接而成的上部框架、以及由钢板焊接而成的下部箱体，上部框架的下端与下部箱体的上端连接，控制器安装在下部箱体内，感知系统的各感知传感器可根据需要安装在上部框架及下部箱体的不同位置。另一个示例性的，模块框架21包括由c型钢焊接而成的外围框架、以及连接在外围框架的下部区域的钢板，外围框架的上部形成为上部框架，外围框架的下部与钢板共同围设出用于安装控制器的下部箱体，感知系统的各感知传感器可根据需要安装在外围框架的不同位置。在该示例性的实施例中，c型钢的截面宽度即为模块框架21沿底盘模块1的前后方向的宽度。如此设置的模块框架21的结构简单，体积小，加工方便，成本低。采用该模块框架21的感知控制模块2，更加小型化，运输更方便，当模块化移动机器人出现系统异常时，便于对感知控制模块2进行整体替换。当然，模块框架21的形状及具体结构不限于上述具体限定，可根据实际情况进行自行设计与调整。
[0036]
在本公开的一些实施例中，如图1、图6和图7所示，底盘模块1的上方形成有位于感知控制模块2的后方的安装区域，该安装区域用于安装功能模块3。具体地，客户可根据应用场景定制需要的功能模块3，例如快递运输柜、零部件运输箱、送餐柜、消毒液储液箱等，从而满足不同的功能需求。当然，除了在底盘模块1上安装上述的箱体、柜体等部件以外，还可以在底盘模块1上安装摄像机、测绘仪等其他部件，以满足更多的功能需求；除此之外，还可以在底盘模块1的尾部安装牵引结构，以实现移动机器人的牵引功能等。本公开实施例的模块化移动机器人，对于所需安装的功能模块3的形状、体积等的限制较小，通用性更好。
[0037]
应当理解的是，上述实施例中的“上方”、“前端”、“后方”等方位是以模块化移动机器人正常放置、正常行驶时的位置关系来表述的。
[0038]
需要说明的是，本实施例的模块化移动机器人，具体可以为无人驾驶车辆，其可以应用于消杀、快递运输、零部件运输、送餐、牵引等场景。
[0039]
在本公开的一些实施例中，底盘框架11的上表面的前端部位设有第一导向定位结构，模块框架21的底部设有第二导向定位结构，第一导向定位结构和第二导向定位结构匹配设置。具体地，第一导向定位结构和第二导向定位结构中的一者为导向定位销112、另一者为导向定位孔212，以实现感知控制模块2安装到底盘模块1上时的导向定位，通过该导向定位作用，既便于感知控制模块2上的第二电气接口211顺利与底盘模块1上的第一电气接口111对接，又便于后序对感知控制模块2进行固定。感知控制模块2与底盘模块1的固定，可采用常规的螺钉、螺栓螺母、卡扣等方式进行固定，本实施例对此不作具体限定。
[0040]
具体实现时，可在底盘模块1的上表面的前端部位设置导向定位销112，相应的在模块框架21的底部设置导向定位孔212；当然，也可在底盘模块1的上表面的前端部位设置导向定位孔212，相应的在模块框架21的底部设置导向定位销112；导向定位销112和导向定位孔212可根据实际需要设置多个。
[0041]
在本公开的一些实施例中，如图2所示，感知系统包括多线激光雷达22、前视摄像头23和后视摄像头24，多线激光雷达22设于模块框架21的顶端，前视摄像头23设于模块框架21的前端的上部，后视摄像头24设于模块框架21的后端的上部。具体地，多线激光雷达22
用于探测感知模块化移动机器人周围的障碍物(例如行人、行驶车辆等)、目标物(例如红绿灯、车道线等)等与模块化移动机器人之间的距离；通过将多线激光雷达22设于模块框架21的顶端，使得多线激光雷达22的安装位置尽量高于模块框架21上的其他部件，以尽可能地避免多线激光雷达22的射线被其他部件遮挡，从而尽可能地增加多线激光雷达22的探测范围，减小探测盲区；同时，相较于一线激光雷达，多线激光雷达22的探测范围更广。前视摄像头23和后视摄像头24用于感知模块化移动机器人周围的障碍物、目标物等，为模块化移动机器人提供周围的环境数据，提高模块化移动机器人自主移动的安全性。
[0042]
在本公开的一些实施例中，如图2所示，感知系统还包括固态激光雷达25，固态激光雷达25设于模块框架21的前端的下部。固态激光雷达25用于探测感知模块化移动机器人周围的障碍物(例如行人、行驶车辆等)、目标物(例如红绿灯、车道线等)等与模块化移动机器人之间的距离；固态激光雷达25主要用于对多线激光雷达22不能探测到的区域进行探测感知，从而减小模块化移动机器人的探测盲区，从而为模块化移动机器人提供有效且全面的环境数据。
[0043]
在本公开的一些实施例中，如图2所示，感知系统还包括安装在模块框架21上的两个gps天线26，两个gps天线26对称设置于多线激光雷达22的两侧，且gps天线26的安装高度低于多线激光雷达22的安装高度。gps天线26用于接收卫星数据，计算出模块化移动机器人的位置、速度、行驶路径等信息，从而使得模块化移动机器人能够根据这些信息判断自身的位置。通过设置gps天线26的安装高度低于多线激光雷达22的安装高度，以在确保gps天线26接收尽量多的信号的同时，减小对多线激光雷达22探测范围的影响。
[0044]
在一个具体实施例中，如图2所示，模块框架21的顶部设有第一安装台座29，模块框架21的顶部的两端分别形成向下倾斜的斜面，每个斜面上设有第二安装台座30，多线激光雷达22安装在第一安装台座29上，gps天线26安装在第二安装台座30上。在模块框架21的顶部的两端分别形成向下倾斜的斜面，一方面可以利用斜面的设置增加模块框架21的结构强度，另一方面可以通过斜面的设置尽可能地减小模块框架21及gps天线26对多线激光雷达22的射线的遮挡，从而确保多线激光雷达22的探测范围。
[0045]
在本公开的一些实施例中，如图3所示，模块框架21的下部设有安装腔室213，安装腔室213具有形成于模块框架21的后端的开口，控制器27设于安装腔室213内，安装腔室213的开口处设有用于封闭该开口的挡板214，如此便于控制器27的安装与维修。
[0046]
在本公开的一些实施例中，如图2所示，模块框架21的中部具有中空区域，中空区域处安装有具有提示作用的显示屏28，以利用显示屏28提醒行人及车辆进行避让，从而提高模块化移动机器人行驶的安全性。
[0047]
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。
[0048]
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公
开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。