CN209894968U - 面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，包括总控制器、俯仰转动机构、水平旋转机构和固态激光雷达；俯仰转动机构包括第一外壳、俯仰驱动电机、螺旋螺丝、传动小齿轮和直角扇形齿轮；水平旋转机构包括第二外壳、水平驱动电机、第一水平齿轮、第二水平齿轮和驱动主轴。优点为：(1)可灵活调节控制固态激光雷达的水平旋转角度和俯仰角度，角度调节范围较大，满足户外体感交互的需求。(2)具有体积小的优点，非常适合安装于智能大屏幕上，从而在智能大屏幕上实现体感交互。(3)采用齿轮传动的方式实现固态激光雷达俯仰角度和水平角度的调节，具有传动可靠性高、成本低的优点。

Description

面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置

技术领域

本实用新型涉及一种随动装置，具体涉及一种面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置。

背景技术

体感交互技术是指：在设定的体感区域，操作者可以通过手势动作，远距离操控智能大屏幕上的内容，例如对三维场景的拖拽、旋转、缩放等。体感交互技术应用于智能大屏幕上，通常需要配置可灵活转动的随动装置，从而实现对不同位置人体图像或动作的采集功能。

然而，现有的各类随动装置，通常只能进行水平旋转，缺少俯仰调节功能；另外，体积较大，角度调节的可靠性低，易出现故障。所以，如何实现随动装置灵活转动，同时保证随动装置的体积小型化以及低成本化，是目前迫切需要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，包括总控制器(1)、俯仰转动机构(2)、水平旋转机构(3)和固态激光雷达(4)；

所述俯仰转动机构(2)包括第一外壳(2-1)、俯仰驱动电机(2-2)、螺旋螺丝(2-3)、传动小齿轮(2-4)和直角扇形齿轮(2-5)；其中，所述俯仰驱动电机(2-2)固定安装于所述第一外壳(2-1)的内部上方，所述俯仰驱动电机(2-2)的输出轴倾斜向上设置，在所述俯仰驱动电机(2-2)的输出轴外面固定套设所述螺旋螺丝(2-3)；所述传动小齿轮(2-4)通过小齿轮轴(2-4-1)安装于所述第一外壳(2-1)的内部上方，并且，所述传动小齿轮(2-4)与所述螺旋螺丝(2-3)啮合；

所述直角扇形齿轮(2-5)通过扇形齿轮轴(2-5-1)安装于所述传动小齿轮(2-4)的下方，并且，所述直角扇形齿轮(2-5)的弧形齿面与所述传动小齿轮(2-4)啮合；所述直角扇形齿轮(2-5)具有两个直角边，分别为第一直角边(A1)和第二直角边(A2)；所述第一直角边(A1)的前面固定安装所述固态激光雷达(4)；当所述第一直角边(A1)为垂直状态时，所述固态激光雷达(4)发射水平朝前的激光，此时，所述直角扇形齿轮(2-5)的弧形齿面的顶端与所述传动小齿轮(2-4)接触啮合；所述传动小齿轮(2-4)转动而带动所述直角扇形齿轮(2-5)进行俯仰方向转动，进而带动所述固态激光雷达(4)进行俯仰方向转动；

所述水平旋转机构(3)包括第二外壳(3-1)、水平驱动电机(3-2)、第一水平齿轮(3-3)、第二水平齿轮(3-4)和驱动主轴(3-5)；其中，所述第二外壳(3-1)固定在被固定物上面；所述水平驱动电机(3-2)垂直安装于所述第二外壳(3-1)的内部；所述水平驱动电机(3-2)的输出轴的端面固定安装所述第一水平齿轮(3-3)；所述第二外壳(3-1)的侧面通过垂直设置的所述驱动主轴(3-5)与所述第一外壳(2-1)可转动连接，在所述驱动主轴(3-5)上面套设固定所述第二水平齿轮(3-4)，并且，所述第二水平齿轮(3-4)与所述第一水平齿轮(3-3)啮合；

所述总控制器(1)分别与所述俯仰驱动电机(2-2)和所述水平驱动电机(3-2)通过线缆连接。

优选的，所述总控制器(1)安装于所述第二外壳(3-1)的内部。

优选的，所述第二外壳(3-1)的底面固定有安装板(3-6)。

本实用新型提供的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置具有以下优点：

(1)可灵活的调节控制固态激光雷达的水平旋转角度和俯仰角度，其中，水平旋转角度范围为100度；俯仰角度范围为90度，角度调节范围较大，满足户外体感交互的需求。

(2)具有体积小的优点，非常适合安装于智能大屏幕上，从而在智能大屏幕上实现体感交互。

(3)采用齿轮传动的方式实现固态激光雷达俯仰角度和水平角度的调节，具有传动可靠性高、成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型提供的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置在一个角度下的立体结构示意图；

图2为本实用新型提供的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置在另一个角度下的立体结构示意图；

图3为本实用新型提供的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置在一个角度下的内部结构图；

图4为本实用新型提供的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置在另一个角度下的内部结构图；

图5为本实用新型提供的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置的壳体图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，一方面，可灵活的调节控制固态激光雷达的水平旋转角度和俯仰角度，另一方面，具有体积小的优点，非常适合安装于智能大屏幕上，从而在智能大屏幕上实现体感交互，例如，智能大屏幕可以为户外广告大屏，在交互的过程不断调节固态激光雷达的姿态，使固态激光雷达随着人体距离大屏的远近自动调整角度，保证人体一直处于固态激光雷达采集范围内。

参考图1-图5，面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置包括总控制器1、俯仰转动机构2、水平旋转机构3和固态激光雷达4。通过俯仰转动机构2调节固态激光雷达4的俯仰角度，通过水平旋转机构3调节固态激光雷达4的水平角度。下面对俯仰转动机构2和水平旋转机构3分别详细介绍：

(一)俯仰转动机构2

参考图3，俯仰转动机构2包括第一外壳2-1、俯仰驱动电机2-2、螺旋螺丝2-3、传动小齿轮2-4和直角扇形齿轮2-5；

其中，俯仰驱动电机2-2固定安装于第一外壳2-1的内部上方，具体可采用粘接方式或螺丝固定方式等，俯仰驱动电机2-2为小型电机，例如，中科57步进电机套装(电机+DM542驱动器)。俯仰驱动电机2-2的输出轴倾斜向上设置，在俯仰驱动电机2-2的输出轴外面固定套设螺旋螺丝2-3；

传动小齿轮2-4通过小齿轮轴2-4-1安装于第一外壳2-1的内部上方，并且，传动小齿轮2-4与螺旋螺丝2-3啮合；当俯仰驱动电机2-2启动时，通过螺旋螺丝2-3带动传动小齿轮2-4转动。

直角扇形齿轮2-5通过扇形齿轮轴2-5-1安装于传动小齿轮2-4的下方，并且，直角扇形齿轮2-5的弧形齿面与传动小齿轮2-4啮合；直角扇形齿轮2-5具有两个直角边，分别为第一直角边A1和第二直角边A2；第一直角边A1的前面固定安装固态激光雷达4；当第一直角边A1为垂直状态时，固态激光雷达4发射水平朝前的激光，此时，直角扇形齿轮2-5的弧形齿面的顶端与传动小齿轮2-4接触啮合；传动小齿轮2-4转动而带动直角扇形齿轮2-5进行俯仰方向转动，进而带动固态激光雷达4进行俯仰方向转动；其中，固态激光雷达4可以采用海 伯森固态面阵激光雷达HPS-3D160型号。

具体的，当直角扇形齿轮2-5的第一直角边A1为垂直状态时，此时，固态激光雷达4发射水平朝前的激光；然后，俯仰驱动电机2-2通过螺旋螺丝2-3带动传动小齿轮2-4转动，传动小齿轮2-4会带动直角扇形齿轮2-5转动，从而使第一直角边A1带动固态激光雷达4向下运动，使固态激光雷达4发射倾斜向下的激光；当第一直角边A1转动到水平位置时，此时，固态激光雷达4发射垂直向下的激光；并且，此时，传动小齿轮2-4正好与直角扇形齿轮2-5的另一端接触啮合。

本申请中，一方面，可调节固态激光雷达4俯仰角度范围为90度，即：从垂直状态到水平状态的调节，调节角度的范围大，实现固态激光雷达4多角度进行信息采集；另一方面，针对固态激光雷达4俯仰角度调节范围为90度这一功能，本申请创新的设计并使用直角扇形齿轮2-5，直角扇形齿轮2-5具有1/4圆弧长度，传动小齿轮2-4带动直角扇形齿轮2-5转动90度时，正好从直角扇形齿轮圆弧的一端拨动到另一端，充分对直角扇形齿轮圆弧进行了利用。与采用同样半径的圆形齿轮相比，本申请明显降低了对壳体内空间的占用，从而缩小了整个装置的体积，实现整个装置的小型化。另外，本申请采用齿轮传动的方式实现固态激光雷达俯仰角度的调节，具有传动可靠性高、成本低的优点。

(二)水平旋转机构3

参考图3，水平旋转机构3包括第二外壳3-1、水平驱动电机3-2、第一水平齿轮3-3、第二水平齿轮3-4和驱动主轴3-5；

其中，第二外壳3-1固定在被固定物上面，例如，固定在户外大屏的顶端；第二外壳3-1一直为固定不动的状态。

水平驱动电机3-2为小型电机，例如，中科57步进电机套装(电机+DM542驱动器)，水平驱动电机3-2垂直安装于第二外壳3-1的内部；水平驱动电机3-2的输出轴的端面固定安装第一水平齿轮3-3；第二外壳3-1的侧面通过垂直设置的驱动主轴3-5与第一外壳2-1可转动连接，在驱动主轴3-5上面套设固定第二水平齿轮3-4，并且，第二水平齿轮3-4与第一水平齿轮3-3啮合。

当需要进行水平角度调节时，水平驱动电机3-2带动第一水平齿轮3-3转动，第一水平齿轮3-3再带动与其啮合的第二水平齿轮3-4转动，第二水平齿轮3-4时，带动驱动主轴3-5转动，从而使第二外壳3-1相对于第一外壳2-1进行水平方向的旋转。以测试，本申请的装置，水平旋转角度左右各50度，总共可在100度范围中旋转，旋转范围较大。另外，本申请采用齿轮传动的方式实现固态激光雷达水平角度的调节，具有传动可靠性高、成本低的优点。

总控制器1可以安装于第二外壳3-1的内部。总控制器1可采用PLC控制器(542型号)，总控制器1分别与俯仰驱动电机2-2和水平驱动电机3-2通过线缆连接，用于控制俯仰驱动电机2-2和水平驱动电机3-2的正反向运动。第二外壳3-1的底面固定有安装板3-6，通过安装板3-6，将整个装置固定到户外大屏的顶端。

本实用新型提供一种面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，具有以下优点：

(1)可灵活的调节控制固态激光雷达的水平旋转角度和俯仰角度，其中，水平旋转角度范围为100度；俯仰角度范围为90度，角度调节范围较大，满足户外体感交互的需求。

(2)具有体积小的优点，非常适合安装于智能大屏幕上，从而在智能大屏幕上实现体感交互。

(3)采用齿轮传动的方式实现固态激光雷达俯仰角度和水平角度的调节，具有传动可靠性高、成本低的优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，其特征在于，包括总控制器(1)、俯仰转动机构(2)、水平旋转机构(3)和固态激光雷达(4)；

所述俯仰转动机构(2)包括第一外壳(2-1)、俯仰驱动电机(2-2)、螺旋螺丝(2-3)、传动小齿轮(2-4)和直角扇形齿轮(2-5)；其中，所述俯仰驱动电机(2-2)固定安装于所述第一外壳(2-1)的内部上方，所述俯仰驱动电机(2-2)的输出轴倾斜向上设置，在所述俯仰驱动电机(2-2)的输出轴外面固定套设所述螺旋螺丝(2-3)；所述传动小齿轮(2-4)通过小齿轮轴(2-4-1)安装于所述第一外壳(2-1)的内部上方，并且，所述传动小齿轮(2-4)与所述螺旋螺丝(2-3)啮合；

所述直角扇形齿轮(2-5)通过扇形齿轮轴(2-5-1)安装于所述传动小齿轮(2-4)的下方，并且，所述直角扇形齿轮(2-5)的弧形齿面与所述传动小齿轮(2-4)啮合；所述直角扇形齿轮(2-5)具有两个直角边，分别为第一直角边(A1)和第二直角边(A2)；所述第一直角边(A1)的前面固定安装所述固态激光雷达(4)；当所述第一直角边(A1)为垂直状态时，所述固态激光雷达(4)发射水平朝前的激光，此时，所述直角扇形齿轮(2-5)的弧形齿面的顶端与所述传动小齿轮(2-4)接触啮合；所述传动小齿轮(2-4)转动而带动所述直角扇形齿轮(2-5)进行俯仰方向转动，进而带动所述固态激光雷达(4)进行俯仰方向转动；

所述水平旋转机构(3)包括第二外壳(3-1)、水平驱动电机(3-2)、第一水平齿轮(3-3)、第二水平齿轮(3-4)和驱动主轴(3-5)；其中，所述第二外壳(3-1)固定在被固定物上面；所述水平驱动电机(3-2)垂直安装于所述第二外壳(3-1)的内部；所述水平驱动电机(3-2)的输出轴的端面固定安装所述第一水平齿轮(3-3)；所述第二外壳(3-1)的侧面通过垂直设置的所述驱动主轴(3-5)与所述第一外壳(2-1)可转动连接，在所述驱动主轴(3-5)上面套设固定所述第二水平齿轮(3-4)，并且，所述第二水平齿轮(3-4)与所述第一水平齿轮(3-3)啮合；

所述总控制器(1)分别与所述俯仰驱动电机(2-2)和所述水平驱动电机(3-2)通过线缆连接。

2.根据权利要求1所述的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，其特征在于，所述总控制器(1)安装于所述第二外壳(3-1)的内部。

3.根据权利要求1所述的面向体感交互的固态面阵激光雷达随动装置，其特征在于，所述第二外壳(3-1)的底面固定有安装板(3-6)。

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