[实用新型]一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人

说明书

一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人。该用于扫地机器人的TOF模组包括一投射模组和一接收模组。该投射模组适于被安装于扫地机器人本体，用于投射输出光场，其中该输出光场在水平方向上的角度与在竖直方向上的角度之比大于10。该接收模组适于被对应地安装于该扫地机器人本体，用于接收被反射回的接收光场，从而应用TOF原理进行测距。

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术领域，更具体地涉及一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人。

背景技术

飞行时间法(Time Of Flight，TOF)通过测量投射模组发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔t(常被称为脉冲测距法)或激光往返环境目标一次所产生的相位(相位差测距法)来实现对环境目标的三维结构或三维轮廓的测量。TOF模组作为一种精度较高的测距仪器，广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。而不同的应用领域或应用场景对TOF模组的性能要求也不相同，这就需要根据具体的应用领域或应用场景来设计不同的TOF模组。

随着科学技术的飞速发展，扫地机器人也逐渐进入了大众的视野，并且扮演着越来越重要的角色。但在扫地机器人的投射接收模组实现方案中，目前技术较为成熟的TOF模组的视场角通常较小，而扫地机器人在水平方向(即H方向)上需要较大的视场角，以便测量较大范围的障碍信息。与此同时，扫地机器人在竖直方向(即V方向)上又需要较小的视场角，不仅是因为扫地机器人在V方向没有大视场角需求，同时可以此避免因地面反光而影响TOF模组的测量精度，甚至会导致该TOF模组无法正常工作。

此外，目前大多数扫地机器人的TOF模组位于该扫地机器人的上方，并且其在竖直方向(即V方向)上的视场角窗口在水平线以上，使得该视场角窗口位于扫地机器人的上方，这导致扫地机器人对诸如粪便、楼梯灯底面障碍物无法做出鉴别，进而影响扫地机器人的清扫效果和安全性能。而如果采用在水平线以下的设计，则扫地机器人本身的结构将会挡住投射接收模组所投射的光线，无法准确测距，甚至会导致该扫地机器人无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型的一目的在于提供一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人，其能够提供较大的水平视场角和较小的竖直视场角，有助于满足扫地机器人的实际测量需求。

本实用新型的另一目的在于提供一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人，在本实用新型的一实施例中，其中所述TOF模组适于被安装于扫地机器人本体的侧部，有助于实现所述扫地机器人对诸如楼梯、粪便等位置的避障功能。

本实用新型的另一目的在于提供一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人，在本实用新型的一实施例中，其中所述TOF模组的投射模组的输出光场在水平方向上的光强分布满足且N＝cos^m(θ_max)，m＞1，使得所述TOF模组的接收模组接收到光强分布相对均匀的接收光场，有助于提高所述TOF模组的测量精度。

本实用新型的另一目的在于提供一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人，在本实用新型的一实施例中，其中所述TOF模组的投射模组的输出光场在水平方向上的光强分布最大值与最小值之间的比值不小于3，有助于兼顾所述扫地机器人所需的测距范围以及接收光场的均匀性。

本实用新型的另一目的在于提供一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人，在本实用新型的一实施例中，其中所述接收模组能够利用所述投射模组的输出光场中部分模糊区域的光能，有助于提高所述TOF模组的光能利用率。

本实用新型的另一目的在于提供一种用于扫地机器人的TOF模组和扫地机器人，在本实用新型的一实施例中，其中所述投射模组的输出光场在竖直方向上的模糊区域的角度不大于2°，有助于防止因地面反光而影响所述TOF模组的测量结果。