CN218497138U - 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，旋转模块设置于所述基座上部；基座包括壳体、由外至内依次设置在壳体上部且一体成型的光栅编码盘、第二套筒和第一套筒，壳体的底部设有固定孔，所述壳体的底面上设有定位柱；旋转模块包括旋转平台、激光测距模组和转轴；电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定设置在第一套筒上，所述电机转子与旋转平台固定连接；无线供电组件包括初级线圈和次级线圈；转轴的中心设置有竖直延伸的通孔，所述光通讯组件包括分别设置于通孔两端的发射管和接收管。本申请的激光雷达的基座不需要分多个零件进行加工和组装，有利于减小制造误差。

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。旋转底座是激光雷达的核心部件之一，旋转底座需要使用电机驱动光学部件进行360°的旋转，从而测量出激光雷达距离该旋转平面上各个障碍物的距离，即点云。现有技术中的激光雷达的底座组件一般需要与电机定子、无线供电组件的初级线圈以及光通讯组件的接收管等部件连接，旋转底座上需要设置多个与上述部件限位配合的结构特征，因此旋转底座需要进行多个步骤的装配，生产效率较低，同时对零件的尺寸一致性要求较高，零件的尺寸误差若控制不好，容易导致整机出现装配和使用的问题。

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旋转底座需要进行多个步骤的装配，生产效率较低，同时对零件的尺寸一致性要求较高，零件的尺寸误差若控制不好，容易导致整机出现装配和使用的问题。

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；

所述基座包括壳体、由外至内依次设置在壳体上部的光栅编码盘、第二套筒和第一套筒，所述壳体的底部设有固定孔，所述壳体的底面上设有定位柱，所述光栅编码盘、第二套筒、固定孔、定位柱与壳体一体成型；

所述旋转模块包括旋转平台、固定设置在所述旋转平台上的激光测距模组和固定设置于所述旋转平台下部的转轴；

所述电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定设置在第一套筒上，所述电机转子与旋转平台固定连接；

所述无线供电组件包括设置于所述第二套筒外侧的初级线圈和设置于所述旋转平台上的次级线圈；

所述转轴的中心设置有竖直延伸的通孔，所述光通讯组件包括设置于所述通孔顶部的旋转平台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，所述电机转子与所述第二套筒之间预留有间隔，所述旋转模块包括还包括固定于所述旋转平台底部的第三套筒，第三套筒插设于所述间隔内，所述电机转子设置于所述第三套筒的内侧的间隔内。

作为优选方案，所述基座还包括与所述第一套筒固定连接的供电线路板，所述接收管设置在供电线路板上；

所述旋转平台上设置有测距线路板，所述发射管与所述测距线路板电连接。

作为优选方案，所述初级线圈设置于所述第三套筒的周向外侧面，初级线圈与供电线路板电连接

所述次级线圈设置于所述第二套筒的周向外侧面，次级线圈与测距线路板电连接。

作为优选方案，所述基座的位于第二套筒的周向外侧的上部设有光栅编码盘，所述旋转平台的下部靠近所述光栅编码盘处设置有测距线路板电连接的光电传感器。

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，所述转轴上安装有轴承，所述第一套筒套装在所述轴承上；

所述轴承的顶部与所述旋转平台之间设置有上垫片，所述供电线路板上与轴承相对的位置设置有卡槽，所述卡槽内设置有卡簧，所述卡簧与轴承的底部之间设置有下垫片。

作为优选方案，所述旋转模块还包括设置在旋转平台上部的激光发射管和镜头，激光发射管与测距线路板电连接；

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。

作为优选方案，所述电机定子通过过盈配合或焊接或粘结固定在所述第一套筒上。

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，旋转模块设置于所述基座上部；基座包括壳体以及由外至内依次设置在壳体上部的光栅编码盘、第二套筒和第一套筒，壳体的底部设有固定孔，壳体的底面上设有定位柱，光栅编码盘、第二套筒、固定孔和定位柱一体成型；旋转模块包括旋转平台、固定设置在旋转平台上的激光测距模组和固定设置于旋转平台下部的转轴；电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定设置在第一套筒上，电机转子与旋转平台固定连接；无线供电组件包括设置于所述第二套筒外侧的初级线圈和设置于所述旋转平台上的次级线圈；转轴的中心设置有竖直延伸的通孔，光通讯组件包括设置于通孔顶部的旋转平台上的发射管和设置于所述通孔底部的基座上的接收管；通孔、所述电机定子、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基座的壳体、光栅编码盘、第一套筒、第二套筒、定位柱和固定孔为一体成型结构，不需要分多个零件进行加工和组装，有利于减小制造误差，在电机定子于第一套筒的链接、初级线圈与第二套筒的链接以及与旋转平台等部件进行匹配的时候，避免装配误差，提高装配的效率，提高激光雷达的生产效率，且一体成型的壳体、光栅编码盘、第一套筒、第二套筒、定位柱和固定孔能够实现基座的对尺寸的高一致性要求，避免尺寸误差控制不好，导致的整机出现装配和使用的问题。

进一步的，本申请的的激光雷达结构紧凑，整体厚度较小，能够适合扫地机器人等需要小尺寸激光雷达的应用。

附图说明

图1是本实用新型的激光雷达的剖面结构示意图；

图2是本实用新型的激光雷达的爆炸视图；

图3是基座的上部结构示意图；

图4是基座的底部结构示意图。

图中，1、固定模块，11、壳体，12、光栅编码盘，13、第一套筒，14、第二套筒，15、电机定子，16、供电线路板，17、固定孔，18、定位柱，2、旋转模块，21、旋转平台，211、第三套筒，22、电机转子，241、轴承，242、上垫片，243、下垫片，244、卡簧，23、转轴，231、卡槽，3、无线供电组件，31、初级线圈，32、次级线圈，4、测距线路板，41、光电传感器，5、激光测距模板，51、激光发射管，52、镜头，6、外罩，7、发射管，8、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、基座、旋转模块2、无线供电组件3和光通讯组件，旋转模块2设置于基座上部，用于与基座以及无线供电组件3和光通讯组件匹配；基座包括壳体11以及由外至内依次设置在壳体11上部的光栅编码盘12、第二套筒14和第一套筒13，壳体11的底部设有固定孔17，壳体11的底面上设有定位柱18，光栅编码盘12、第二套筒14、固定孔17、定位柱18与壳体11一体成型，能够一体加工成型，避免壳体11与光栅编码盘12、第二套筒14、固定孔17和定位柱18在单独加工时候尺寸不能精确控制，影响与壳体11的安装精度。

本申请中的旋转模块2包括旋转平台21、固定设置在旋转平台21上的激光测距模组和固定设置于旋转平台21下部的转轴23；电机包括电机定子15和电机转子22，电机定子15固定设置在第一套筒13上，电机转子22与旋转平台21固定连接；电机定子15通过过盈配合、焊接、粘结等方式固定于第一套筒13上。无线供电组件3包括设置于第二套筒14外侧的初级线圈31和设置于旋转平台21上的次级线圈32；转轴23的中心设置有竖直延伸的通孔，光通讯组件包括设置于通孔顶部的旋转平台21上的发射管7和设置于通孔底部的基座上的接收管8；通孔、电机定子15、电机转子22、次级线圈32、初级线圈31由内至外同轴设置。由于壳体11与光栅编码盘12、第二套筒14、固定孔17、定位柱18为一体加工成型，在电机定子15于第一套筒13的链接、初级线圈31与第二套筒14的链接以及与旋转平台21等部件进行匹配的时候，在一体成型的基座的基础上，能够准头的控制装配的位置以及精度，避免装配误差，提高装配的效率。

进一步的，旋转平台21中心为中空筒状结构，套设于转轴23远离供电线路板16一端的外侧，并通过过盈配合、焊接、粘结等方式固定于转轴23上。

本申请中的激光雷达在基座一体成型能够控制基座上的各个部件的制造误差的基础上，能够进一步的控制与基座连接的各个部件的加工误差，避免装配以及使用的问题。

其中，电机转子22与第二套筒14之间预留有间隔，旋转模块2包括还包括固定于旋转平台21底部的第三套筒211，第三套筒211插设于间隔内，电机转子22设置于第三套筒211的内侧的间隔内，利用第二套筒14的定位来设定电机转子22在旋转平台21底部的合适的位置，预留适当的间隔，以便于第三套筒211插装在间隔的合适位置处。

其中，第三套筒211的内侧壁与电机转子22贴合。旋转平台21为一体成型结构，包含第三套筒211，第三套筒211通过过盈配合、焊接、粘结等方式固定于电机转子22；电机转子22转动时，带动旋转平台21以同轴线旋转。固定孔17用于将激光雷达固定在其它设备上。电机定子15为带有线圈绕组的铁芯，电机转子22为永磁体。

具体的，本申请的具体实施例中，基座还包括与第一套筒13固定连接的供电线路板16，接收管8设置在供电线路板16上；旋转平台21上设置有测距线路板4，发射管7与测距线路板4电连接，以实现电信号的传输。发射管7和接收管8进行光通讯，为测距线路板4和供电线路板16进行数据传输。

进一步的，初级线圈31缠绕在第三套筒211的周向外侧面，并与供电线路板16电连接，次级线圈32缠绕在第二套筒14的周向外侧面，并与测距线路板4电连接，方便第一线圈和第二线圈拆卸和更换。

基座的位于第二套筒14的周向外侧的上部设置光栅编码盘12，光栅编码盘12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；旋转平台21的下部靠近光栅编码盘12处设置有测距线路板4电连接的光电传感器41。光电传感器41包括发射器和接收器，均靠近光栅编码盘12。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12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，旋转模块2还包括设置在旋转平台21上部的激光发射管51和镜头52，激光发射管51与测距线路板4电连接；激光雷达还包括固定罩设在旋转模块2外部的外罩6，用于防止灰尘和外部光线进入激光测距模组和测距线路板4；外罩6的边缘与基座的下部边缘平齐；外罩6上与激光发射管51和镜头52对应的位置均分别设有穿孔。激光测距模组安装在测距线路板4的上表面，并与测距线路板4电连接。激光发射管51发出的激光被外部物体反射后被镜头52接收，从而测量出物体的距离。

供电线路板16通过螺丝和定位柱18的配合固定于壳体11内，与线圈电连接，为电机定子15上的线圈绕组供电，使电机定子15带有磁性，驱动电机转子22转动。

其中，转轴23上安装有轴承241，第一套筒13套装在轴承241上，用于支撑转轴23稳定转动；轴承241的作用是支撑转轴23旋转，并减小其转动时的摩擦系数，也可以使用铜套达到同样的目的，轴承241的顶部与旋转平台21之间设置有上垫片242，供电线路板16上与轴承241相对的位置设置有卡槽231，卡槽231内设置有卡簧244，防止转轴23与轴承241脱离，卡簧244与轴承241的底部之间设置有下垫片243，上垫片242和下垫片243用于防止轴承241磨损。旋转平台21中心为中空筒状结构，套设于转轴23远离供电线路板16一端的外侧，并通过过盈配合、焊接、粘结等方式固定于转轴23上。旋转平台21和卡簧244分别通过两块垫片与轴承241抵接。

本申请的激光雷达的基座的壳体11、光栅编码盘12、第一套筒13、第二套筒14、定位柱18和固定孔17为一体成型结构，不需要分多个零件进行加工和组装，有利于减小制造误差，在电机定子15于第一套筒13的链接、初级线圈31与第二套筒14的链接以及与旋转平台21等部件进行匹配的时候，避免装配误差，提高装配的效率，提高激光雷达的生产效率，且一体成型的壳体11、光栅编码盘12、第一套筒13、第二套筒14、定位柱18和固定孔17能够实现基座的对尺寸的高一致性要求，避免尺寸误差控制不好，导致的整机出现装配和使用的问题。

进一步的，本申请的的激光雷达结构紧凑，整体厚度较小，能够适合扫地机器人等需要小尺寸激光雷达的应用。

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，其特征在于，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；

所述基座包括壳体、由外至内依次设置在壳体上部的光栅编码盘、第二套筒和第一套筒，所述壳体的底部设有固定孔，所述壳体的底面上设有定位柱，所述光栅编码盘、第二套筒、固定孔、定位柱与壳体一体成型；

所述旋转模块包括旋转平台、固定设置在所述旋转平台上的激光测距模组和固定设置于所述旋转平台下部的转轴；

所述电机包括电机定子和电机转子，所述电机定子固定设置在第一套筒上，所述电机转子与旋转平台固定连接；

所述无线供电组件包括设置于所述第二套筒外侧的初级线圈和设置于所述旋转平台上的次级线圈；

所述转轴的中心设置有竖直延伸的通孔，所述光通讯组件包括设置于所述通孔顶部的旋转平台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，所述电机转子与所述第二套筒之间预留有间隔，所述旋转模块包括还包括固定于所述旋转平台底部的第三套筒，第三套筒插设于所述间隔内，所述电机转子设置于所述第三套筒的内侧的间隔内。

3.如权利要求2所述的激光雷达，其特征在于，所述基座还包括与所述第一套筒固定连接的供电线路板，所述接收管设置在供电线路板上；

所述旋转平台上设置有测距线路板，所述发射管与所述测距线路板电连接。

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三套筒的周向外侧面，初级线圈与供电线路板电连接

所述次级线圈设置于所述第二套筒的周向外侧面，次级线圈与测距线路板电连接。

5.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述基座的位于第二套筒的周向外侧的上部设有光栅编码盘，所述旋转平台的下部靠近所述光栅编码盘处设置有测距线路板电连接的光电传感器。

6.如权利要求5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。

7.如权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，所述转轴上安装有轴承，所述第一套筒套装在所述轴承上；

所述轴承的顶部与所述旋转平台之间设置有上垫片，所述供电线路板上与轴承相对的位置设置有卡槽，所述卡槽内设置有卡簧，所述卡簧与轴承的底部之间设置有下垫片。

8.如权利要求3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平台上部的激光发射管和镜头，激光发射管与测距线路板电连接；

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。

9.如权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述电机定子通过过盈配合或焊接或粘结固定在所述第一套筒上。

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。

Images