[实用新型]一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置

说明书

本实用新型公开了一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，包括：所述红外测距模块及超声波测距模块用于小车测距及避障，并与控制器信号连接；所述双目摄像头布置于小车底板顶部，用于室内外场景的捕捉和传输，通过控制器对双目摄像头采集的图像信息进行数据对比分析获得小车方位及速度信息，并记录实时检测到的环境信息；所述车轮模块包括小车底板前部左右两侧的防滑车轮以及小车底板后侧中部的万向轮，所述控制器通过电机模块实现防滑车轮的自主驱动。本实用新型通过各信息采集模块实时捕捉周围的环境信息，完成SLAM地图构建，与实际环境情况做出实时交互，从而能在各种情况下适应环境变化，实现自主平稳驾驶。

技术领域

本发明涉及一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，属于定位信息采集装置技术领域。

背景技术

由于在某些室内环境或信号比较差的位置下接收不到卫星定位信号(包括GPS、北斗)，现有的绝大部分搭载GPS的移动机器人，由于其定位信息来源单一，采集信息不够全面，无法定位自身的位置，对实际环境情况无法做出实时交互。因而需要借助摄像头、激光雷达等仪器，通过观察和测量室内环境的特征，构成室内地图，进而依据测量值与生成地图的相对位置，进行室内的定位和导航，这种技术称之为实时地图生成技术(SLAM)。SLAM技术已经被广泛应用于无人驾驶定位融合、机器人室内导航、无人机路径规划和VR/AR真实感构建等诸多应用。从而能在各种情况下，对自身的定位做出准确判断，实现自主平稳驾驶。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，通过各信息采集模块实时捕捉周围的环境信息，完成SLAM地图构建，能够实现在未知的环境下实现自动行驶的功能，且采集信息全面，来源丰富，与实际环境情况做出实时交互，有效提高定位精度。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于视觉SLAM技术的自主行驶小车装置，包括小车底板及小车底板上搭载的控制器、双目摄像头、红外测距模块、超声波测距模块、电机模块、车轮模块；

其中，所述红外测距模块设置于小车底板的前端，用于小车测距及避障，并与控制器信号连接；所述超声波测距模块通过云台搭载于小车底板上，用于探测左前右三个方向的障碍距离信息并实时发送给控制器；

所述双目摄像头布置于小车底板顶部，用于室内外场景的捕捉和传输，通过控制器对双目摄像头采集的图像信息进行数据对比分析获得小车方位及速度信息，并记录实时检测到的环境信息；

所述车轮模块包括小车底板前部左右两侧的防滑车轮以及小车底板后侧中部的万向轮，所述控制器通过电机模块实现防滑车轮的自主驱动。

优选的，所述双目摄像头采用ZED双目摄像头。为了应对小车行驶过程中的剧烈抖动以及场景的快速切换，选用了ZED Stereo Camera这一款双目摄像头，这款摄像头能够捕捉高分辨率和高帧率3D视频，同时能够深度感知室内和室外高达20米3.6-DoF位置，其视角也达到了110°(D)max，非常适合室内外场景的捕捉和传输。它的供电和数据传输使用了同一条数据线，通过数据线与控制器相连，并将其固定于小车顶部。

优选的，所述电机模块采用强磁碳刷减速电机，用于接收控制器的信号指令，并驱动两侧防滑车轮的进退、转向、掉头等动作(通过PWM脉宽调制就能控制小车前后移动的速度以及转向掉头等动作)。

优选的，所述小车底板上还搭载有舵机模块，舵机模块采用电压驱动的永磁直流电动机，用于驱动搭载超声波测距模块的云台转动，在小车运动的过程中，随着舵机的左右转动，小车的左前右三个方向的障碍情况数据实时发送给控制器。

优选的，所述红外测距模块采用左右对称分布的红外循迹探头，且超声波测距模块采用超声避障探头。由于超声波检测物体的距离比较短，所以超声波检测装置更多用于实时报告小车的左右两边障碍物情况，并发送数据给控制器。