CN217639517U - 一种激光雷达及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达及机器人，包括电机、基座、旋转模块、无线供电组件和光通讯组件；旋转模块包括旋转线路板和固定设置在所述旋转线路板上的激光测距模组；电机包括上下依次设置的电机转子和电机定子，以及竖直延伸且同时穿过的电机转子和电机定子的通孔；电机定子固定设置在基座中部，所述电机转子与旋转线路板固定连接；无线供电组件包括设置于所述基座上的初级线圈和设置于所述旋转线路板上的次级线圈；光通讯组件包括设置于所述通孔顶部的旋转线路板上的发射管和设置于所述通孔底部的基座上的接收管。本申请的激光雷达的电机不需要定制，避免增加成本，电机、基座和旋转模块可采用标准件进行组合安装，方便拆卸和维修。

Description

一种激光雷达及机器人

技术领域

本实用新型涉及激光扫描测距技术领域，特别是涉及一种激光雷达及机器人。

背景技术

小型化激光测距雷达一般应用于扫地机器人和服务机器人的定位和导航。激光雷达需要使用电机驱动光学部件进行360°的旋转，以实现对各个方位障碍物距离的采集。现有技术中利用电机驱动光学部件的方法有两种，一种是电机通过传动带带动需要进行旋转测量的模块作旋转运动；另一种是电机直接驱动测量模块旋转。利用电机直接驱动测量模块旋转的驱动方式一般将电机置于测量模块的下方，以减小雷达的占用面积，且更容易实施防尘、防水的封装，但该种方法容易使激光雷达的整体高度增加。

为了解决上述问题，以使结构更紧凑，一般采用将电机的各部分嵌入到雷达整体结构中，电机的转轴同时用作雷达其它旋转部件的旋转轴，并通过轴承及其它雷达结构件与电机的转子、定子连接，使雷达生产的过程中，需要对电机进行定制化的加工生产，而不能直接采用标准电机，增加成本，而且不方便对部件进行拆卸和维修。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种激光雷达，以解决技术问题：现有技术中的激光雷达的电机需要定制化加工生产，增加成本，而且不方便对部件进行拆卸和维修。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种激光雷达，包括电机、基座、旋转模块、无线供电组件和光通讯组件，所述旋转模块设置于所述基座上部；

所述旋转模块包括旋转线路板和固定设置在所述旋转线路板上的激光测距模组；

所述电机包括上下依次设置的电机转子和电机定子，以及竖直延伸且同时穿过的电机转子和电机定子的通孔；

所述电机定子固定设置在基座中部，所述电机转子与旋转线路板固定连接；

所述无线供电组件包括设置于所述基座上的初级线圈和设置于所述旋转线路板上的次级线圈；

所述光通讯组件包括设置于所述通孔顶部的旋转线路板上的发射管和设置于所述通孔底部的基座上的接收管。

所述通孔、所述电机定子、所述电机转子、所述次级线圈、所述初级线圈由内至外同轴设置。

作为优选方案，所述基座的中部设置有环状的定位凹槽，所述电机定子装配于所述定位凹槽内。

作为优选方案，所述旋转模块包括还包括固定于所述旋转线路板底部的旋转底座和固定设于所述旋转底座下部的第二套筒，所述电机转子的上部依次穿过所述第二套筒和所述旋转底座以抵接于所述旋转线路板；

所述基座的位于定位凹槽的周向外侧的上部设有第一套筒，所述电机转子与所述第一套筒之间预留有用于所述第二套筒插设的间隔。

作为优选方案，所述初级线圈设置于所述第一套筒的周向外侧面，所述次级线圈设置于所述第二套筒的周向外侧面。

作为优选方案，所述第一套筒的外侧边缘设有用于所述初级线圈限位的第一凸起结构；

所述第二套筒的外侧边缘设有用于所述次级线圈限位的第二凸起结构。

作为优选方案，所述基座的位于第一套筒的周向外侧的上部设有光栅编码盘，所述旋转线路板的下部靠近所述光栅编码盘处设置有光电传感器。

作为优选方案，所述光栅编码盘包括多个呈环状均匀分布的光栅齿和一个定位齿，所述定位齿的宽度与光栅齿的宽度不同。

作为优选方案，所述基座还包括同时与所述第一套筒和所述定位凹槽固定连接的基座线路板，所述接收管设置在基座线路板上；

所述基座上安装有依次穿过所述基座线路板和所述电机定子的第一紧固件；

所述激光测距模组上安装有依次穿过所述旋转线路板和所述电机转子的第二紧固件。

作为优选方案，所述旋转模块还包括设置在旋转线路板上部的激光发射管和镜头；

所述激光雷达还包括罩设在所述旋转模块外部的外罩，所述外罩的边缘与所述基座的下部边缘平齐；

所述外罩上与所述激光发射管和镜头对应的位置均分别设有穿孔。

一种机器人，包括上述的激光雷达。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本申请的激光雷达包括电机、基座、旋转模块、无线供电组件和光通讯组件，旋转模块设置于基座上部；旋转模块包括旋转线路板和固定设置在旋转线路板上的激光测距模组；电机包括上下依次设置的电机转子和电机定子，以及竖直延伸且同时穿过的电机转子和电机定子的通孔；电机定子固定设置在基座中部，电机转子与旋转线路板固定连接；无线供电组件包括设置于所述基座上的初级线圈和设置于旋转线路板上的次级线圈，初级线圈将电能以无线方式输送到次级线圈上；光通讯组件包括设置于通孔顶部的旋转线路板上的发射管和设置于通孔底部的基座上的接收管，发射管与旋转线路板上的器件电连接，接收管与基座的基座线路板上的器件电连接，发射管发出的光线通过通孔照射到接收管上，将旋转线路板输出的数据以光信号的形式传输给接收管及其连接的器件；通孔、电机定子、电机转子、次级线圈、初级线圈由内至外同轴设置。

本申请的激光雷达的电机为独立的部件，电机的中部预留通孔，电机直接与基座和旋转模块固定连接，电机不需要定制化加工生产，避免增加成本，电机、基座和旋转模块可采用标准件进行组合安装，不需要单独的设计加工，且方便电机、基座和旋转模块拆卸和维修；本申请中不需要额外增加轴承，节约成本；电机直接与旋转线路板和激光测距模组相连，节约整体结构在电机轴线方向上的占用空间，使激光雷达保持较小的厚度/高度。

附图说明

图1是本实用新型的激光雷达的结构示意图；

图2是图1的剖面图；

图3是基座的结构示意图；

图4是旋转模块的结构示意图。

图中，1、基座，11、光栅编码盘，12、基座线路板，13、第一套筒，14、定位凹槽，2、旋转模块，21、旋转底座，212、第二套筒，22、旋转线路板，23、激光测距模组，231、激光发射管，232、镜头，24、光电传感器，25、外罩，3、电机，31、电机定子，32、电机转子，4、无线供电组件，41、初级线圈，42、次级线圈，5、通信组件，51、发射管，52、接收管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1至图4所示，本申请的激光雷达的优选实施例，包括电机3、基座1、旋转模块2、无线供电组件4和光通讯组件，旋转模块2设置于基座1上部；旋转模块2包括旋转线路板22和固定设置在旋转线路板22上的激光测距模组23；电机3包括上下依次设置的电机转子32和电机定子31，以及竖直延伸且同时穿过的电机转子32和电机定子31的通孔；电机定子31固定设置在基座1中部，电机转子32与旋转线路板22固定连接，电机转子32的转动带动旋转模块2的转动；无线供电组件4包括设置于基座1上的初级线圈41和设置于旋转线路板22上的次级线圈42，初级线圈41将电能以无线方式输送到次级线圈42上；光通讯组件包括设置于通孔顶部的旋转线路板22上的发射管51和设置于通孔底部的基座1上的接收管52，发射管51与旋转线路板22上的器件电连接，接收管52与基座1的基座1线路板上的器件电连接，发射管51发出的光线通过通孔照射到接收管52上，将旋转线路板22输出的数据以光信号的形式传输给接收管52及其连接的器件；通孔、电机定子31、电机转子32、次级线圈42、初级线圈41由内至外同轴设置。

本申请的激光雷达的电机3为独立的部件，电机3的中部预留通孔，电机3直接与基座1和旋转模块2固定连接，电机3不需要定制化加工生产，避免增加成本，电机3、基座1和旋转模块2可采用标准件进行组合安装，不需要单独的设计加工，且方便电机3、基座1和旋转模块2拆卸和维修；本申请中不需要额外增加轴承，节约成本；电机3直接与旋转线路板22和激光测距模组23相连，节约整体结构在电机3轴线方向上的占用空间，使激光雷达保持较小的厚度/高度。

其中，如图3所示，基座1的中部设置有环状的定位凹槽14，电机定子31装配于定位凹槽14内，定位凹槽14具体为圆环状，用于安装定位电机3下部的电机定子31。

其中，旋转模块2包括还包括固定于旋转线路板22底部的旋转底座21和固定设于旋转底座21下部的第二套筒212，本实施例中，旋转底座21和第二套筒212一体成型，在旋转底座21和第二套筒212的中部预留槽口，具体的，电机转子32过盈装配于第二套筒212内，电机转子32的上部依次穿过第二套筒212和旋转底座21以抵接于旋转线路板22，

槽口用于对电机转子32定位；在基座1的位于定位凹槽14的周向外侧的上部设有第一套筒13，电机转子32与第一套筒13之间预留有用于第二套筒212插设的间隔，第二套筒212向下插设在第一套筒13与电机转子32之间。

具体的，本申请的具体实施例中，第二套筒212的内侧壁与电机转子32贴合，第一套筒13和第二套筒212之间预留有间隔。

进一步的，初级线圈41设置于第一套筒13的周向外侧面，次级线圈42设置于第二套筒212的周向外侧面，初级线圈41缠绕在第一套筒13的周向外侧面，次级线圈42缠绕在第二套筒212的周向外侧面，方便第一线圈和第二线圈拆卸和更换。

更进一步的，第一套筒13的外侧边缘设有用于初级线圈41限位的第一凸起结构；第二套筒212的外侧边缘设有用于次级线圈42限位的第二凸起结构。在本申请的具体实施例中，第一凸起结构和第二凸起结构可以设置为多个上下间隔布置的环状的条状凸起或者周向延伸的多个圆弧状结构。

其中，本申请的实施例中，基座1的位于第一套筒13的周向外侧的上部设有光栅编码盘11，旋转线路板22的下部靠近光栅编码盘11处设置有光电传感器24。具体的，光电传感器24包括发射器和接收器，当旋转模块2转动时，发射器和接收器之间的光路可被光栅编码盘11的光栅齿或定位齿阻断，通过光信号的通断可获得旋转模块2的角位移信息。

其中，旋转线路板22与旋转底座21通过螺丝或卡扣固定连接，激光测距模组23安装在旋转线路板22的上表面，光电传感器24安装在旋转线路板22的下表面。

进一步的，光栅编码盘11包括多个呈环状均匀分布的光栅齿和一个定位齿，定位齿的宽度与光栅齿的宽度不同，用于指示零度位置。

其中，基座1还包括同时与第一套筒13和定位凹槽14固定连接的基座1线路板，接收管52设置在基座1线路板上；基座1上安装有依次穿过基座1线路板和电机定子31的第一紧固件，利用第一紧固件用于固定基座1和电机定子31；激光测距模组23上安装有依次穿过旋转线路板22和电机转子32的第二紧固件，利用第二紧固件以固定电机转子32，以实现电机3、基座1和旋转模块2的紧固，同时拆卸电机3、基座1和旋转模块2的时候直接将第一紧固件和第二紧固件拆卸即可。在本申请的具体实施例中，第一紧固件和第二紧固件可以为螺栓或者销钉等紧固标准件。

其中，本申请的旋转模块2还包括设置在旋转线路板22上部的激光发射管231和镜头232；激光雷达还包括罩设在旋转模块2外部的外罩25，外罩25的边缘与基座1的下部边缘平齐；外罩25上与激光发射管231和镜头232对应的位置均分别设有穿孔。外罩25通过螺丝与旋转底座21固定连接；激光发射管231发出的光线通过激光发射管231对应穿孔被外部物体反射后，再通过镜头232前面的穿孔被镜头232接收。

一种机器人的实施例，包括上述的激光雷达。

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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光雷达，包括电机、基座、旋转模块、无线供电组件和光通讯组件，所述旋转模块设置于所述基座上部；

所述旋转模块包括旋转线路板和固定设置在所述旋转线路板上的激光测距模组；

所述电机包括上下依次设置的电机转子和电机定子，以及竖直延伸且同时穿过的电机转子和电机定子的通孔；

所述电机定子固定设置在基座中部，所述电机转子与旋转线路板固定连接；

所述无线供电组件包括设置于所述基座上的初级线圈和设置于所述旋转线路板上的次级线圈；

所述光通讯组件包括设置于所述通孔顶部的旋转线路板上的发射管和设置于所述通孔底部的基座上的接收管；

所述通孔、所述电机定子、所述电机转子、所述次级线圈、所述初级线圈由内至外同轴设置。

2.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述基座的中部设置有环状的定位凹槽，所述电机定子装配于所述定位凹槽内。

3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述旋转模块包括还包括固定于所述旋转线路板底部的旋转底座和固定设于所述旋转底座下部的第二套筒，所述电机转子的上部依次穿过所述第二套筒和所述旋转底座以抵接于所述旋转线路板；

所述基座的位于定位凹槽的周向外侧的上部设有第一套筒，所述电机转子与所述第一套筒之间预留有用于所述第二套筒插设的间隔。

4.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述初级线圈设置于所述第一套筒的周向外侧面，所述次级线圈设置于所述第二套筒的周向外侧面。

5.如权利要求4所述的激光雷达，其特征在于，所述第一套筒的外侧边缘设有用于所述初级线圈限位的第一凸起结构；

所述第二套筒的外侧边缘设有用于所述次级线圈限位的第二凸起结构。

6.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述基座的位于第一套筒的周向外侧的上部设有光栅编码盘，所述旋转线路板的下部靠近所述光栅编码盘处设置有光电传感器。

7.如权利要求6所述的激光雷达，其特征在于，所述光栅编码盘包括多个呈环状均匀分布的光栅齿和一个定位齿，所述定位齿的宽度与光栅齿的宽度不同。

8.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述基座还包括同时与所述第一套筒和所述定位凹槽固定连接的基座线路板，所述接收管设置在基座线路板上；

所述基座上安装有依次穿过所述基座线路板和所述电机定子的第一紧固件；

所述激光测距模组上安装有依次穿过所述旋转线路板和所述电机转子的第二紧固件。

9.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述旋转模块还包括设置在旋转线路板上部的激光发射管和镜头；

所述激光雷达还包括罩设在所述旋转模块外部的外罩，所述外罩的边缘与所述基座的下部边缘平齐；

所述外罩上与所述激光发射管和镜头对应的位置均分别设有穿孔。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的激光雷达。

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