扫地机器人LDS雷达设计指南

扫地机器人LDS雷达设计指南

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_45453572/article/details/130288508

本文详细介绍了扫地机器人中LDS雷达的设计要求和注意事项，包括雷达的性能需求、结构设计要点和硬件设计要点。对于从事相关领域工作的读者具有较高的参考价值。

范围

此文档使用扫地机器人定位建图。

LDS雷达背景概述

LDS（Laser Direct Structuring）雷达运用三角形相似原理，对激光打到障碍物上，再返回到雷达接收sensor上，利用数学上的三角形相似原理计算出雷达和障碍物之间的距离。如若文档中存在有异议的数据，可与相关人员探讨解决。现有技术的雷达6m内精度是能稳定保证的，在6m~8m的距离精度视雷达厂家做到后的产品性能。雷达识别房间的障碍物点云数据，一般通过UART协议上传给扫地机进行建图，在扫地机上使用，需要提前和雷达厂家沟通适配驱动软件，按照扫地机的算法需求协议发布数据，软件适配完成后测试整机建图数据。

LDS雷达性能需求

1. 识别距离0.15m~6m，6m范围内精度误差<3%，LDS近距离1m内精度误差<10mm，远距离>1m精度误差<3%，现在的LDS可以做到8m量程对算法应用建图更好
2. 抗阳光强度》25K Lux光照强度，保证能在室内落地窗有阳光下工作建图
3. 在各种特殊场景下，如白色瓷砖，不锈钢面等高反射面和黑色毛面，黑色瓷砖等低反射面< 2m可以识别，精度误差<3%；透明玻璃下可工作更好，目前乐动能做到少量点云的识别
4. 测距精度稳定性测试，录视频》10s观察波动幅度
5. 雷达旋转，测试角度误差<2°，角度分辨率<1°
6. 水平角度验证，雷达水平放置工作，不能倾斜过大，俯仰角<2°
7. 5m*5m直角和>6m长通道正常工作
8. 空旷环境中测试6m内无噪点
9. 测试启动电压、电流和工作电压、电流稳定性
10. 按照产品规格书进行高低温可靠性测试，最低要求需满足扫地机工作的温度和湿度范围（一般为低温-10℃，高温45℃），高低温后验证白墙精度

结构设计要点

1. 提供雷达结构的stp文件，确认安装
2. 雷达外观尺寸确认，并拿到样品实体安装到扫地机上
3. 雷达最佳安装位置在扫地机中心，如若不支持尽量靠近中心，减小近距盲区影响；优选扫地机正前方，其次扫地机正后方，减少算法数据量处理
4. 雷达光学避让区，光路中心上方避让》3.5mm，光路中心下方避让》4.5mm
   
5. 雷达盖螺丝柱≤3根，建议扫地机正后方放置一根，三根螺丝柱保证120°均匀分布，螺丝柱宽度≤3.5mm，雷达盖与旋转雷达间隙配合
   
6. 扫地机外壳与雷达皮带轮间隙≥1.5mm，避免组装偏差导致挤压主动轮影响旋转
7. 固定雷达螺丝从正面孔锁紧，螺丝端面保证平整

硬件设计要点

1. 工作电压5V±0.25，工作电流约250mA
2. 接口定义和连接器型号（一般为4P-1.25mm间距）尽量保证一致，一般都由uart TX，uart RX，5V电源，gnd组成。一般雷达扫描频率6Hz（由项目确认为外部还是内部控速，外部控速接入PWM）
3. 建议波特率设置为115200bps，8位数据位，1位停止位，无校验
4. 信号高电平2.43.5V，信号低电平00.6V
5. 连接线工作电流≥3倍工作电流