CN213787184U - 一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置 - Google Patents

Abstract

一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，包括扫地机器人机身，其顶部通过轴承固定架连接有固定轴承，固定轴承轴心通过转轴与空心齿轮中心可转动连接，空心齿轮与单线激光雷达一侧及底部正中线位置固定，空心齿轮与小齿轮相啮合，小齿轮中心通过转轴及联轴器与步进电机动力输出轴相连接；单线激光雷达通过自身转动及步进电机带动转动，在两个自由度上运动，扫描的信息特征更完整，使机器人建立更加完整的地图，减少机器人被障碍物困住的几率，合理规划扫地路径；具有结构简单，操作方便，灵活度高，数据准确及实用性强的优点。

Description

一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光雷达装置，尤其涉及一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置。

背景技术

扫地机器人是家庭作业的得力助手，它可以代替人们打扫房间卫生。随着社会科技发展的进步和人们生活水平的提高，扫地机器人变得更加智能化和普遍化，但是现有技术中，大多数扫地机器人采用固定式的单线激光雷达结构设计，导致激光雷达只能采集一个平面内的障碍物信息，不能全面的反应一个空间区域内的障碍物信息，使得扫地机器人很容易受困于复杂地形的障碍物中。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，能够通过单线激光雷达在两个自由度上运动，得到更大范围扫描的信息，使机器人建立较完整的地图，减少机器人被障碍物困住的几率，具有结构简单，操作方便，灵活度高，数据准确及实用性强的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，包括扫地机器人机身1，所述扫地机器人机身1顶部通过轴承固定架2连接有固定轴承5，固定轴承5轴心通过转轴与空心齿轮6轴心可转动连接，空心齿轮6为3/4圆扇形，空心齿轮6的3/4圆扇形的两侧直边分别与单线激光雷达3一侧及底部正中线位置固定；空心齿轮6与小齿轮7相啮合，小齿轮7中心通过转轴及联轴器与步进电机4的动力输出轴相连接。

所述单线激光雷达3采用旋转激光雷达。

所述单线激光雷达3随空心齿轮6在-45°-45°角度范围内转动。

所述空心齿轮6的半径小于单线激光雷达3的高度，所述小齿轮7半径小于空心齿轮6半径。

所述单线激光雷达3及步进电机4与扫地机器人机身1内的控制系统电信号连接。

本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型的单线激光雷达3为旋转激光雷达，通过步进电机4带动小齿轮7及空心齿轮6转动，进一步带动单线激光雷达3在其可达到的转动范围转动；获取的环境信息更广泛，建立的地图更加全面，减少机器人被障碍物困住的几率，合理规划扫地路径。

2、在遇到障碍物或楼梯等复杂地形时能即时查探，避免跌落；相对应的可以减少红外、超声波传感器的设置，简化扫地机器人的复杂结构。

3、采用齿轮机械结构带动单线激光雷达3运动，使得扫描视角变大，进而得到更多的障碍物信息；减少机器人依靠其他传感器如红外、超声波获得障碍物信息而易造成的信息处理故障或因长时间工作造成电子器件故障，从而延长了扫地机器人的使用寿命。

综上，本实用新型具有结构简单，操作方便，灵活度高，数据准确及实用性强的优点

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的齿轮机械结构示意图。

图3为本实用新型的单线激光雷达角度运动示意图。

图4为本实用新型的俯视结构示意图。

图中：1、扫地机器人机身；2、轴承固定架；3、单线激光雷达；4、步进电机；5、固定轴承；6、空心齿轮；7、小齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参照图1、图2，一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，包括扫地机器人机身1，所述扫地机器人机身1顶部通过轴承固定架2连接有固定轴承5，固定轴承5轴心通过转轴与空心齿轮6轴心可转动连接，参见图3、图4，空心齿轮6为3/4圆扇形，空心齿轮6的3/4圆扇形的两侧直边分别与单线激光雷达3一侧及底部正中线位置焊接固定；空心齿轮6与小齿轮7相啮合，小齿轮7中心通过转轴及联轴器与步进电机4的动力输出轴相连接。

所述单线激光雷达3采用旋转激光雷达。

所述单线激光雷达3随空心齿轮6在-45°-45°角度范围内转动。

参见图2，所述空心齿轮6的半径小于单线激光雷达3的高度，所述小齿轮7半径小于空心齿轮6半径。

所述单线激光雷达3及步进电机4与扫地机器人机身1内的控制系统电信号连接。

参见图3，所述单线激光雷达3及步进电机4均与扫地机器人机身1内的控制系统电信号连接；通过对控制系统预设程序来控制单线激光雷达3完成-45°-45°角度转动及时间，控制系统根据步进电机4的转动圈数控制其启停，避免过度运动；同时，控制系统根据单线激光雷达反馈的不同高度的障碍物信息进行分析处理。

所述控制系统电路为常规控制电路。

本实用新型的工作原理如下：

在机器人启动前，单线激光雷达3与机器人机身1水平面之间的角度为-45°，启动装置，控制系统控制步进电机4带动小齿轮7、空心齿轮6，继而空心齿轮6带动单线激光雷达3在-45°-45°角度范围做往复转动；通过对控制系统预设程序来控制单线激光雷达3完成相应角度转动及时间，当单线激光雷达3到-45°或45°时，控制系统得到步进电机4转动圈数的信号，控制电机停止，避免过度运动；单线激光雷达3通过自身转动及步进电机4带动转动，在两个自由度上运动，扫描的信息特征更完整，使机器人建立更加完整的地图，减少机器人被障碍物困住的几率。

Claims (5)

1.一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，包括扫地机器人机身(1)，其特征在于：所述扫地机器人机身(1)顶部通过轴承固定架(2)连接有固定轴承(5)，固定轴承(5)轴心通过转轴与空心齿轮(6)轴心可转动连接，空心齿轮(6)为3/4圆扇形，空心齿轮(6)的3/4圆扇形的两侧直边分别与单线激光雷达(3)一侧及底部正中线位置固定；空心齿轮(6)与小齿轮(7)相啮合，小齿轮(7)中心通过转轴及联轴器与步进电机(4)动力输出轴相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，其特征在于：所述单线激光雷达(3)采用旋转激光雷达。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，其特征在于：所述单线激光雷达(3)随空心齿轮(6)在-45°-45°角度范围内转动。

4.根据权利要求1所述的一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，其特征在于：所述空心齿轮(6)的半径小于单线激光雷达(3)高度，所述小齿轮(7)的半径小于空心齿轮(6)的半径。

5.根据权利要求1所述的一种用于扫地机器人的双自由度激光雷达装置，其特征在于：所述单线激光雷达(3)及步进电机(4)与扫地机器人机身(1)内的控制系统电信号连接。

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