产品及领域移动机器人关键部件

(一)、移动机器人及AGV用全向轮(90度角麦克纳姆轮)

 

 

Rotacaster全向轮可以做驱动轮用,也可以替代传统的万向脚轮,作为移动小车的从动轮。

用作从动轮的时候,直接固定安装在移动底盘,无需加装转动支架,小车在行进过程中,全向轮不会发生回摆、方向漂移、及两个轮子互相运动干涉的问题,小车的操控更加平滑、柔顺,路径行走的一致性更好。

用作驱动轮的时候,我司的三轮全向平台可以负载250Kg左右的负载,因而,适用于各种移动服务机器人和轻载AGV产品,综合使用成本远低于45度的麦轮平台。

基于全向轮技术的移动平台比传统的差动驱控移动平台多了一个运动自由度,能够达到前后、左右、旋转及360度方向的自由移动,因此,在一些移动范围受限或者需要移动机器人更灵活应对的运动场景,基于全向轮的移动平台具有更好的运动适应性。

Rotacaster全向轮是真正商用级产品(运动的可靠性与稳定性远超类似的手工制品),主要特点如下:

 • 坚固与可靠:一次注塑成型的结构,不使用铆钉链接。因而,使用我司全向轮产品的移动平台在恶劣路面运动,或长时间高强度运动的情况下,不会发生滚珠掉落,轮毂开裂等问题。

 • 更平滑的运动:最少的滚子与滚轴的互相影响,完整套筒的滚子保证了流畅一致的运动

 • 更快的运动:可选更软材料的滚子以提升牵引性能与加速性能

 • 单个全向轮最大横向承重可达80Kg,静态承重可达150Kg

 • 125mm、80mm、48mm、35mm三种轮径规格,可选配S10轴承或18mm (5x2.5mm键槽)。可选配Lego或VEX轴套,或自行3D打印竞赛用轮轴

我司全向轮适用于服务机器人全向底盘、轻载型AGV、AGV牵引料架、全向传送带、全向推车等产品。

 

为方便客户的应用,本司在提供全向轮产品的时候,亦为客户提供参考设计用的一套高性价比全向轮驱动套件,其中包括24V最大120W的空心杯直流电机与编码器、减速机、驱动器,该套配件用于3轮全向底盘的情况下,可达到负载50Kg,最大行进速度1.5m/S,最陡15度的爬坡能力。该套方案适用于服务机器人全向底盘的设计,单轴的驱动成本控制在千元的数量级。

 

        应用案例视频演示:

Rotacaster全向轮应用

Rotacaster全向轮演示

 

 

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(二)、移动机器人/AGV近距避障方案(ToF红外近距激光+收发一体逼近报警型超声波)

 

在使用LiDAR器件进行环境扫描时,通常高于LiDAR器件安装位置的障碍均会被有效的扫描检测到,然而一些低于LiDAR安装高度的障碍或透明玻璃等障碍,无法被LiDAR有效检测。因而,为使得移动机器人在行进过程中更加安全可靠,需要为移动机器人加装补充LiDAR扫描的避障手段,这些手段能够使得移动机器人在1~2米近距离范围内接近这些无法被LiDAR探测的障碍物的时候,能够有效地帮助机器人进行安全避让或者停止行进。

目前,主流的近距避障手段包括三角测距型红外传感器、超声波传感器、ToF红外近距激光传感器、视觉传感器(Kinect、Realsense..)等,几种方法各有特点,也各有不足之处。譬如三角测距的红外方法成本很低,但探测不可靠,对于黑色物体就无法有效探测;超声波能有效探测到玻璃等物体,但声波可控性较差,容易引起探测的误报,同时不同超声波模块之间的串扰现象也无法解决;ToF激光受控性较好,但对于玻璃等透明物体的探测还是受限于光束的物理特性,无法全部有效探测;视觉方式成本比较高,现阶段技术还不完善,存在探测盲区的问题等。

基于配合LiDAR器件进行可靠探测及成本可控的考虑,我们提供了一套ToF红外近距激光探测+收发一体逼近报警型超声波传感器的近距补充探障解决方案。

方案中,我们建议将ToF红外近距激光避障模块安装在移动底盘的低位并作为主要近距避障感知模块使用(通常情况下,LiDAR器件被安装在移动底盘的底部,我们将ToF激光避障模块安装在LiDAR器件下方位置),根据设计要求的底盘越障性能与避障要求,自行根据底盘结构,试验与设定ToF激光模块的安装角度、安装高度与安装数量,ToF近距红外激光避障的方法,解决了1米以内低矮障碍物的有效探测,同时,因为激光的稳定可控,使用这种低位安装的传感器,不会因为地面不平经常产生误报现象,为移动机器人行驶带来了更好的流畅性,而且,安装在不同机器人上的此传感器之间的串扰可能性也大大降低了;与此同时,我们根据实际需要,将P40型收发一体超声避障模块作为冗余避障手段安装在移动底盘的高位,主要用于补充解决ToF红外近距激光与LiDAR器件不能100%的探测到大块透明玻璃的问题,超声波模块的安装数量,根据移动机器人的设计应用要求,具体决定。

 

ToF红外近距激光+超声的方法,有效且可靠地解决了LiDAR SLAM方案中对于低矮障碍与透明障碍的探测,使用中发挥了各传感器的优势功能,避免了传感器的弱点,同时更为重要的是应用成本低廉。本方法已经逐渐成为了移动机器人/AGV产品的主流近距避障方案。

 

以下部分就本方案使用的传感器件做技术说明。

      

 ★ MFX红外固态ToF激光近距避障模块

 

MFX模块基于低成本的ToF激光测距技术,用于两米以内近距的障碍物探测与避障,主要特点如下:

 • ToF激光探障,测量精度高,感知可控稳定

 • FoV 20°,50Hz数据更新率

 • 内置固件,不产生回波干扰、信号串扰、地面不平的误报等现象

 • I2C总线连接,使用方便,即插即用型

 • 兼容RoS系统,5V电压供电,重量轻,安装方便

适用于移动机器人/AGV近距离低矮障碍物探测的低成本可靠方案。

   

        

 ★ HG系列超声波测距避障模块

 

HG-C40U系列是用于移动机器人产品的商用级超声波避障模块,主要特点如下:

 • 集成ASIC芯片,测量稳定,产品批次性质量一致可控

 • 提供数字量、模拟量等多种测量结果输出形式

 • 提供常规65发射束角与广角180发射束角的两种规格产品,组合使用时可有效减少探测盲区,提高避障效率

 • 2cm~8m的有效探测区域

 

HG-P40系列产品为障碍逼近报警型超声波传感器,5V供电情况下,有效探障距离达到4米,量程内可预设报警范围,当障碍物逼近报警距离的时候,传感器输出报警信号。HG-P40集成ASIC芯片,内置滤波算法,对误报与杂波做了过滤,其探测结果稳定可靠,使用方便,能配合MFX激光模块进行可靠的移动机器人近距探障工作。

HG-MP40(WP)型为其防水型产品。

更详细资料,请洽询本司。

 

 

        HG-C40U系列技术指标:

 

  HG-C40UC HG-C40UA
工作电压

Low V: 4~5V

High V: 6~20V

推荐使用12V

工作电流

Typical: 20mA

Max: 30mA

最远探测距离

Low V: ~3m

High V: ~7m

Low V: ~1.5m

High V: ~3m

最近探测距离 ~2cm
有效波束角 65X 65 180X 65
触发频率

内部触发:23/S

外部触发:10~50/S

响应时间 Min: 20ms
分辨率 ~17mm
重复精度 ~17mm
超声波长 40±2 KHz
输出

模拟输出

脉冲输出

测量距离输出(UART)

 

        应用案例视频演示:

 

超声波避障技术介绍

 

超声波避障演示

 

 

 

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(三)、移动机器人用视觉导航定位产品

 

  Stargazer红外视觉室内定位模块

 

Stargazer是基于红外视觉技术的一款移动机器人用的低成本、区域定位精度高、成熟可靠的室内定位模块,主要特点如下:

 • 直接输出X,Y及方位角坐标信息

 • 高精度,高可靠(定位精度:1cm,1°)

 • 抗环境干扰能力强

 • 使用方便,无需改造使用环境

 • 成熟的、经过多年市场验证的商业级方案

 • 中国专利号:200780052937.1

适用于简单环境的送餐机器人、银行机器人、迎宾机器人、简单工作路径的无轨AGV等应用。可独立使用也可以与其他导航方式混合使用以提供目标位置的高精度定位。

 

        Stargazer模块技术指标如下:

 

通信接口 UART(TTL电平)
通信协议 文本格式的命令和数据通信
模块尺寸 50 X 50 X 28 mm
坐标数据刷新频率 Max 20次/秒

每张标签的

定位覆盖范围

覆盖高度

无源标签:1.1m~6m

有源标签:10m~15m

覆盖直径

80%x高度~110%x高度

重复定位精度

标签覆盖中心区域:< +/-1mm

标签覆盖边缘区域:< +/-50mm

方位角精度 1.0
标签种类

无源标签

HLD1:1.1m~2.9m

HLD2: 2.9m~4.5m

HLD3:4.5m~6m

有源标签

10m~15m

标签ID数量

3X3:31个ID

4X4:4096个ID

电源/电流

5v/300mA

12v/70mA

       

        独立使用Stargazer的室内定位技术,可适用于小场景下送餐机器人、迎宾服务机器人、牵引式AGV的无轨导航应用,使用简单,性价比高。

      与其他视觉导航技术或惯导或激光等导航方式混合使用情况下,可适用于在大范围内迅速移动,并在Stargazer标签覆盖区域内达到1cm级别的精度定位的效果,此种使用方式适用于大场景应用下的送餐机器人、工业AGV搬运小车等应用。

 

        应用案例视频展示:

Stargazer技术介绍及应用实例

Stargazer建图与路径规划示例

UBot AGV应用Stargazer进行室内定位

 

 

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 ★ 基于环境认知的CoNA视觉导航控制器

 

CoNA视觉导航控制器是一种先进的基于周边视觉场景学习的移动机器人用单目视觉导航技术。其使用Camera对周边场景进行拓扑分析与建模,之后,移动机器人通过视觉感知周边环境,进行室内定位与路径规划,行进过程中,结合避障技术,从而达到移动机器人的室内自主无轨导航。CoNA主要特点如下:

 • 基于视觉AI的无轨导航技术

 • 集成定位、认知、路径规划、导航控制功能

 • 200~1000流明、20%动态变化的照明环境,30%以内的整体环境变化

 • 平均10cm的目标位置定位精度,最高支持1.5m/s运动速度

 • 低成本硬件BOM,易用,支持Windows、Linux

 • 适用于大场景应用下的移动机器人使用,譬如迎宾机器人、室内派送机器人、AGV、送餐机器人等

 • 结合其他区域精度定位技术,可实现更高精度的目标位置定位

 
 

 

        CoNA技术视频展示:

 

CoNA单目视觉--走廊环境演示

基于CoNA的机器人--在上海电信展厅的应用

 

 

 

 

 ★ SIRIUS单目顶视视觉SLAM导航技术

 
 

SIRIUS是一种基于使用单目广角照相机进行屋顶环境地图建模与识别的视觉室内定位系统,主要特点如下:

 • 使用广角镜头提升图像比对效果,ORB特征提取

 • 识别多种屋顶环境标志,墙角线、灯及其他特征图像

 • 弓字形与矩形行走验证

 • 结合IMU,提升导航定位效率,支持光流传感器

 • 成熟、低成本的视觉方案,适用扫地机器人。全球知名扫地机器人公司已经批量使用

 
 

 

        SIRIUS单目视觉导航技术视频展示:

 

SIRIUS在家庭环境演示

SIRIUS技术演示

     

 

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 ★ TeraRanger Tower红外ToF固态激光扫描SLAM模块

 
 

 • 红外安全激光,固态扫描,无旋转装置,工作安静

 • 14m探测距离,270Hz数据更新率

 • 5mm分辨率,4cm扫描精度

 • FoV 3°/ Each Sensor; 45°between each sensor

 • Plug&play,RoS Ready,130g重

低成本的Slam激光扫描模块,适用家用机器人、无人机等导航与避障

 
 

 

        

如您需要了解更多相关产品的信息,敬请电询本司。