CN220040770U - 雷达装置及移动机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及光电设备技术领域，公开了一种雷达装置及移动机器人,所述雷达装置包括底座、驱动模组、从动轮、码盘模组和读码模组。驱动模组设置于底座并且驱动从动轮相对于底座转动，码盘模组设置于从动轮，从动轮带动码盘模组转动，读码模组设置于底座，读码模组用于向码盘模组发射光信号以及读取码盘模组反馈的码盘信号，从而可以计算得到从动轮相对于底座的转动角度和转动速度。通过上述结构，码盘模组直接安装在从动轮上，读码模组安装在底座上，可以有效地解决读码模组安装在从动轮上占用过多的径向空间的问题，从而可以减小从动轮的径向尺寸，从而缩小雷达装置的体积。

Description

雷达装置及移动机器人

技术领域

本申请实施例涉及光电设备技术领域，特别是涉及一种雷达装置及移动机器人。

背景技术

随着科技的进步以及智能化设备的需求，雷达装置的应用场景以及结构形式得到极大的拓展，雷达装置由传统的固定式结构发展至可转动式的结构。可转动式的雷达装置由发射模组、接收模组与转动结构在360度范围内运动相结合，可以确定雷达装置在水平方向上扫描的角度和转动速度，增大雷达装置的检测范围。

本申请实施例在实施过程中，发明人发现：现有的雷达装置主要包括底座、驱动组件、从动轮、转动电路板、固定电路板、光耦检测器和编码盘，驱动组件驱动从动轮转动，转动电路板与从动轮同步转动，光耦检测器设置在从动轮上并且与转动电路板电连接，编码盘设置在在底座上。由于光耦检测器和从动轮均为独立零部件，光耦检测器设置在从动轮上需要占据一定的收容空间，导致从动轮的径向尺寸较大，导致雷达装置的整体尺寸较大。

实用新型内容

本申请实施例主要解决的技术问题是提供一种雷达装置及移动机器人，能够有效解决雷达装置径向尺寸较大的问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的一个技术方案是：提供一种雷达装置，包括底座、驱动模组、转动轮、码盘模组和读码模组。驱动模组设置于底座，驱动模组驱动转动轮相对于底座转动；码盘模组设置于转动轮，转动轮带动码盘模组转动；读码模组设置于底座，读码模组用于向码盘模组发射光信号以及读取码盘模组反馈的码盘信号。

在一些实施例中，码盘模组包括编码盘、光栅部和定位部，编码盘设置于转动轮靠近底座的一端，光栅部和定位部设置于编码盘朝向底座的表面。

在一些实施例中，光栅部包括若干个第一凸齿，第一凸齿呈圆周阵列设置于编码盘；定位部包括一个第二凸齿，第二凸齿设置于编码盘以作为编码盘的零点；第一凸齿的周向长度大于或者小于第二凸齿的周向长度。

在一些实施例中，码盘模组包括编码盘，编码盘靠近底座的端面设有光栅反射部和定位反射部。

在一些实施例中，编码盘与转动轮一体成型。

在一些实施例中，读码模组包括发射元件、接收元件和通信电路板，通信电路板设置于底座，发射元件和接收元件电连接设置于通信电路板，通信电路板与外界控制器建立电信号连接，发射元件被配置为向码盘模组发射光信号，接收元件被配置为接收码盘模组反射的光信号，并且将光信号传递至通信电路板。

在一些实施例中，发射元件和接收元件间隔设置，至少部分码盘模组可在发射元件和接收元件之间运动，并且码盘模组与发射元件和接收元件之间均具有间隙。

在一些实施例中，沿转动轮的周向方向，发射元件和接收元件相邻设置；或者，沿转动轮的径向方向，发射元件和接收元件相邻设置。

在一些实施例中，雷达装置还包括光学模组，光学模组设置于码盘模组与读码模组之间。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的另一个技术方案是：提供一种移动机器人，包括如上述的雷达装置。

本申请实施例雷达装置包括底座、驱动模组、从动轮、码盘模组和读码模组。驱动模组设置于底座并且驱动从动轮相对于底座转动，码盘模组设置于从动轮，从动轮带动码盘模组转动，读码模组设置于底座，读码模组用于向码盘模组发射光信号以及读取码盘模组反馈的码盘信号，从而可以计算得到从动轮相对于底座的转动角度和转动速度。通过上述结构，码盘模组直接安装在从动轮上，读码模组安装在底座上，可以有效地解决读码模组安装在从动轮上占用过多的径向空间的问题，从而可以减小从动轮的径向尺寸，从而缩小雷达装置的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本申请实施例雷达装置的爆炸图；

图2是本申请实施例雷达装置的剖视图；

图3是本申请实施例雷达装置中的底座的示意图；

图4是本申请实施例雷达装置中的从动轮一视角的示意图；

图5是本申请实施例雷达装置中的从动轮另一视角的示意图；

图6是图5中局部B的另一实施例的放大图；

图7是图5中局部B的又一实施例的放大图；

图8是图5中局部B的再一实施例的放大图；

图9是图2中局部A的一实施例的放大图；

图10是图2中局部A的另一实施例的放大图。

图11是图2中局部A的再一实施例的放大图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请主要参阅图1和图2，雷达装置100包括底座10、驱动模组20、从动轮30、码盘模组40以及读码模组50。驱动模组20设置于底座10，从动轮30可转动设置于底座10，并且从动轮30与驱动模组20连接，驱动模组20驱动从动轮30相对于底座10转动。码盘模组40设置于从动轮30靠近底座10的一端，并且码盘模组40与从动轮30同步转动。读码模组50设置在底座10上，并且读码模组50的位置与码盘模组40的位置相对应，读码模组50用于向码盘模组40发射光信号以及读取码盘模组40上反馈的码盘信号，从而可以计算得出从动轮30相对于底座10的转动角度和转动速度。

可以理解的是，在其他的实施例中，码盘模组40与从动轮30也可以不是同步转动，而是其二者的转速呈比例地转动，例如从动轮30与码盘模组40连接，从动轮30转动一圈，可以带动码盘模组40转动两圈，则读码模组50通过预设的换算关系也可以计算得到从动轮30相对于底座10的转动角度和转动速度。

在一些实施例中，请继续参阅图1和图2，雷达装置100还包括轴承模组60。轴承模组60设置于底座10，从动轮30通过轴承模组60转动设置于底座10，以减小从动轮30与底座10之间的转动摩擦力。

对于上述的底座10，请主要参阅图3，底座10设有第一收容腔11、第二收容腔12和避让孔13。第一收容腔11用于收容驱动模组20，第二收容腔12用于收容轴承模组60和从动轮30，驱动模组20的转动轴线与从动轮30的转动轴线不共线。避让孔13贯穿第二收容腔12的内壁，以使得第二收容腔12与外界连通，避让孔13用于暴露部分读码模组50，以使得读码模组50能够向码盘模组40发射光信号和接收码盘模组40反射的光信号。其中，第一收容腔11和第二收容腔12可以均位于底座10的同一侧，并且第一收容腔11与第二收容腔12连通；第一收容腔11和第二收容腔12也可以分别位于底座10的两侧。

对于上述的驱动模组20，请主要参阅图1，驱动模组20包括驱动电机21、主动轮22和传动带23。驱动电机21设置于第一收容腔11内，主动轮22设置于驱动电机21的转轴，传动带23分别与主动轮22和从动轮30连接，驱动电机21通过传动带23驱动从动轮30转动，从而带动码盘模组40和检测模组转动。主动轮22的转动轴线与从动轮30的转动轴线不共线，通过上述设置，可以使得驱动电机21的安装位置可调节，从而减小雷达装置100在从动轮30的轴向方向上的厚度。

在一些实施例中，驱动电机21可以是直流电机，为了降低直流电机带动从动轮30转动的速度，以满足读码模组50对码盘模组40读取码盘信息时的要求，主动轮22的直径小于从动轮30的直径，以使得从动轮30的转动速度低于主动轮22的转动速度，即直流电机的转动速度。

可以理解的是，在其他的一些实施例中，当驱动电机21为无刷电机时，由于无刷电机可以以较低的转速转动，能够满足读码模组50对码盘模组40读取码盘信息时的要求，因此，无刷电机可以直接与从动轮30连接以驱动从动轮30转动，即无刷电机的转动轴线与从动轮30的转动轴线共线设置，此时，底座10可以只具有一个收容腔。

对于上述的从动轮30，请主要参阅图2和图4，从动轮30设有带槽31。带槽31沿周向环绕设置于从动轮30的外表面，带槽31用于容纳传动带23，以使得主动轮22通过传动带23稳定地带动从动轮30转动。

对于上述码盘模组40，请参阅图4和图5，码盘模组40包括编码盘41、若干个光栅部42和一个定位部43。编码盘41设置于从动轮30靠近底座10的一端面，编码盘41与从动轮30能够同步转动。可以理解的是，为了可以减小从动轮30的径向尺寸，编码盘41不设置在从动轮30的径向方向上，而是编码盘41与从动轮30沿从动轮30的轴向方向连接。若干个光栅部42呈圆周阵列设置于编码盘41，即相邻两个光栅部42之间的间距相等。定位部43也设置在编码盘41，定位部43用于标记编码盘41的零点。

可以理解的是，在一些实施例中，请主要参阅图5和图6，光栅部42可以为凸出于编码盘41表面设置的第一凸齿421，若干个第一凸齿421沿从动轮30的轴线方向的凸起高度相同。定位部43可以为凸出于编码盘41表面的第二凸齿，其中，为了便于读码模组50能够准确识别编码盘41的零点位置，第二凸齿的尺寸与第一凸齿421的尺寸或者形状不相同。例如，第二凸齿在从动轮30的轴线方向上的凸起高度大于或者小于第一凸齿421的凸起高度，或者，第二凸齿在从动轮30的周向方向上的长度大于或者小于单一的第一凸齿421在从动轮30的周向方向上的长度。

其中，如图5所示，第一凸齿421可以是矩形凸齿，读码模组50通过矩形凸齿的平面反射光信号进行读取码盘信息。如图6所示，第一凸齿421也可以是尖劈凸齿，读码模组50通过尖劈凸齿的斜面反射光信号进行读取码盘信息。

可以理解的是，在其他的实施例中，请主要参阅图7，光栅部42还可以是自编码盘41表面朝远离底座10的方向凹陷形成的第一凹槽422，若干第一凹槽422在编码盘41的圆周间隔设置。定位部43可以是自编码盘41表面朝远离底座10的方向凹陷形成的第二凹槽，其中，第二凹槽的形状或者尺寸与第一凹槽422的形状或者尺寸不同，以使得读码模组50能够准确识别编码盘41的零点位置。

当然，光栅部42和定位部43除了按照上述的方式凸出于编码盘41表面设置的方式，或者自编码盘41的表面凹陷设置的方式以外，还可以是其他的设置方式。例如，请参阅图8，可以直接在编码盘41靠近底座10的端面上进行加工以形成光栅反射部423和定位反射部。其中定位反射部的面积与光栅反射部423的面积不同，或者定位反射部的光反射率与光栅反射部423的光反射率不同。其中在编码盘41靠近底座10的端面上的加工可以是表面粗糙度的加工，或者涂覆反射涂层等。

其中，当光栅部42为第一凹槽422的结构或者为光栅反射部423的结构时，可以在减小编码盘41与从动轮30在轴向方向上的整体厚度，以使得雷达装置100的整体轴向厚度减小，从而满足雷达装置100的体积更小的要求。

请参阅图4，编码盘41可以通过粘接、螺接、焊接或者卡接等任意一种连接方式与从动轮30的端面连接。或者，编码盘41与从动轮30为一体成型制造，从而增加编码盘41与从动轮30之间的连接强度，减少雷达装置100的零部件数量，提升装配效率。

对于上述的读码模组50，请主要参阅图2和图9，其中，图9中的虚线箭头模拟光信号的传播路径。读码模组50包括发射元件51、接收元件52和通信电路板53。通信电路板53设置于底座10的表面，即通信电路板53位于第二收容腔12外部，发射元件51和接收元件52分别与通信电路板53电连接，并且发射元件51和接收元件52均位于通信电路板53的朝向从动轮30的表面。发射元件51和接收元件52均暴露于避让孔13，以使得发射元件51向编码盘41发射的光信号，经过光栅部42或者光栅反射部423之后能够被接收元件52接收。

请主要参阅图10，其中，图10中的虚线箭头模拟光信号的传播路径。发射元件51和接收元件52在从动轮30的径向方向上间隔设置，当编码盘41随从动轮30同步转动、并且光栅部42为第一凸齿421时，光栅部42可以从发射元件51和接收元件52之间穿过，为了使得光栅部42能够顺利地从发射元件51和接收元件52之间穿过，光栅部42与发射元件51和接收元件52之间均具有间隙。上述结构中，发射元件51直接向接收元件52发射光信号，当光栅部42转动至发射元件51和接收元件52之间时，光信号被阻挡，接收元件52不能接收到该光信号；当光栅部42转动离开发射元件51和接收元件52之间时，接收元件52能够接收光信号，并且随着编码盘41的转动，接收元件52间断地接收光信号以形成脉冲信号，并且将脉冲信号传递至通信电路板53上。当然，当光栅部42为第一凹槽422或者光栅反射部423时，发射元件51不直接向接收元件52发射光信号，而是向第一凹槽422或者光栅反射部423发射光信号，光信号经过反射后被接收元件52接收或者不被接收元件52接收以形成脉冲信号，接收元件52将该脉冲信号传递至通信电路板53，以计算得到从动轮30相对于底座10的转动角度和转动速度。

在一些实施例中，发射元件51和接收元件52可以在从动轮30的周向方向上相邻抵接设置。或者，发射元件51和接收元件52可以在从动轮30的径向方向上相邻抵接设置。发射元件51发射的光信号经过光栅部42或者光栅反射部423反射之后，向接收元件52传递，以形成三角形传递路径。

请主要参阅图1和图2，雷达装置100还包括测距模组71和数据处理电路板72，数据处理电路板72设置于从动轮30远离所述底座10的一端，测距模组71设置于数据处理电路板72并且与数据处理电路板72电连接。测距模组71用于向外界的障碍物发射光信号和接收外界障碍物反射的光信号，并且将接收的光信号传递至数据处理电路板72，以计算雷达装置100与外界的障碍物之间的距离。其中，数据处理电路板72与通信电路板53之间建立光电信号连接，以使得数据处理电路板72上的光电信号能够发送至通信电路板53上，进而传递至控制器中。

相较于现有技术中将码盘模组40设置于底座10，将读码模组50设置于从动轮30并且与数据处理电路板72电连接的方案，读码模组50需要将读取到的光信号先传递至数据处理电路板72，然后在数据处理电路板72与底座10上的通信电路板53建立光电通信连接，再将光信号传递至通信电路板53，导致光信号的传递路径过长，传递不稳定，光信号容易缺失；而在本申请实施例雷达装置100中，将码盘模组40设置于从动轮30，读码模组50设置在底座10并且读码模组50直接与通信电路板53电连接，即读码模组50可以将读取的光信号直接传递至通信电路板53，减少光信号的传递路径，提高光信号的传输效率和质量。

请主要参阅图11，在一些实施例中，雷达装置100还包括光学模组80，光学模组80设置于读码模组50和码盘模组40之间，光学模组80用于提升读码模组50与码盘模组40之间的光信号的传递质量。在一实施例中，光学模组80包括光学透镜81，其中编码盘41位于光学透镜81的一侧，发射元件51和接收元件52位于光学透镜81的另一侧。光学透镜81用于将发射元件51发射的光信号和经过编码盘41上的光栅部42或者定位部43反射的光信号尽可能汇集，以提升光信号的质量，避免光信号光束过于分散，降低读码模组50检测结果的准确性。当然，在其他的实施例中，可以仅在发射元件51和编码盘41之间设置光学透镜81，或者仅在接收元件52和编码盘41之间设置光学透镜81。

本申请实施例雷达装置100包括底座10、驱动模组20、从动轮30、码盘模组40和读码模组50。驱动模组20设置于底座10并且驱动从动轮30相对于底座10转动，码盘模组40设置于从动轮30，从动轮30带动码盘模组40转动，读码模组50设置于底座10，读码模组50用于向码盘模组40发射光信号以及读取码盘模组40反馈的码盘信号，从而可以计算得到从动轮30相对于底座10的转动角度和转动速度。通过上述结构，码盘模组40直接安装在从动轮30上，读码模组50安装在底座10上，可以有效地解决读码模组50安装在从动轮30上占用过多的径向空间的问题，从而可以减小从动轮30的径向尺寸，从而缩小雷达装置100的体积。

本申请又提供移动机器人实施例，所述移动机器人包括上述的雷达装置100，对于雷达装置100的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再赘述。其中，移动机器人包括但不限于洗地机、扫地机、无人机、智能快递车、智能仓储运输车等。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种雷达装置，其特征在于，包括：

底座；

驱动模组和转动轮，所述驱动模组设置于所述底座，所述驱动模组驱动所述转动轮相对于所述底座转动；

码盘模组，设置于所述转动轮，所述转动轮带动所述码盘模组转动；以及，

读码模组，设置于所述底座，所述读码模组用于向码盘模组发射光信号以及读取所述码盘模组反馈的码盘信号。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述码盘模组包括编码盘、光栅部和定位部，所述编码盘设置于所述转动轮靠近所述底座的一端，所述光栅部和所述定位部设置于所述编码盘朝向所述底座的表面。

3.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，

所述光栅部包括若干个第一凸齿，所述第一凸齿呈圆周阵列设置于所述编码盘；

所述定位部包括一个第二凸齿，所述第二凸齿设置于所述编码盘以作为所述编码盘的零点；所述第一凸齿的周向长度大于或者小于所述第二凸齿的周向长度。

4.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述码盘模组包括编码盘，所述编码盘靠近所述底座的端面设有光栅反射部和定位反射部。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的雷达装置，其特征在于，

所述编码盘与所述转动轮一体成型。

6.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述读码模组包括发射元件、接收元件和通信电路板，所述通信电路板设置于所述底座，所述发射元件和所述接收元件电连接设置于所述通信电路板，所述通信电路板与外界控制器建立电信号连接，所述发射元件被配置为向所述码盘模组发射光信号，所述接收元件被配置为接收所述码盘模组反射的光信号，并且将光信号传递至所述通信电路板。

7.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于，

所述发射元件和所述接收元件间隔设置，至少部分所述码盘模组可在所述发射元件和所述接收元件之间运动，并且所述码盘模组与所述发射元件和所述接收元件之间均具有间隙。

8.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于，

沿所述转动轮的周向方向，所述发射元件和所述接收元件相邻设置；或者，

沿所述转动轮的径向方向，所述发射元件和所述接收元件相邻设置。

9.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述雷达装置还包括光学模组，所述光学模组设置于所述码盘模组与所述读码模组之间。

10.一种移动机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的雷达装置。