测距雷达和移动机器人的制作方法

1.本实用新型涉及测距技术领域，特别是涉及一种测距雷达和具有这种测距雷达的移动机器人。


背景技术：

2.随着元器件的小型化、成本低廉化，空间定位技术越来越普及，其可应用在例如家用移动机器人、无人机、无人驾驶等自主导航领域。在空间定位技术中，光学定位技术因其具有精度高、响应快的特点，被广泛应用。
3.光学定位技术中，最常见的光学测距模块基本包含一个光发射组件和一个光接收组件。光学测距模块所涉及的定位方法通常为三角测量法，其测量距离和精度适中、响应较快。因此，大部分的消费级光学定位装置如扫地机器人和服务机器人用的激光雷达，广泛采用三角测量法。
4.在一些相关技术的激光雷达中，其主要使用主副线圈嵌套式的无线供电方案对旋转测距模块进行供电；也就是说，可使无线供电发射线圈和无线供电接收线圈两者在结构上嵌套。
5.然而，在这种结构的无线供电方案中，其缺点是供电效率不高，这是因为线圈漏感较大。例如，当无线供电发射线圈和无线供电接收线圈附近有金属存在时，供电效率将急剧降低，需要更大的输入电流，从而导致整机发热严重。


技术实现要素：

6.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种测距雷达，能够有效提高供电效率。
7.本实用新型实施例解决其技术问题提供以下技术方案。
8.一种测距雷达，包括：光学测距模块；驱动电机，所述驱动电机与所述光学测距模块连接，用于驱动所述光学测距模块旋转；无线供电接收线圈，所述无线供电接收线圈设置在所述驱动电机的外周侧；隔磁部件，所述隔磁部件设置在所述驱动电机和所述无线供电接收线圈之间；无线供电发射线圈，所述无线供电发射线圈设置在所述无线供电接收线圈的外周侧。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述隔磁部件至少包裹设置在所述驱动电机的外周侧。另外，所述驱动电机、无线供电接收线圈和无线供电发射线圈同轴设置。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述测距雷达还包括旋转平台，所述光学测距模块安装在所述旋转平台上，所述驱动电机与所述旋转平台连接，用于驱动所述旋转平台带动光学测距模块旋转。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转平台上设有配重部件，所述配重部件设置成使其和所述光学测距模块组成的整体的重心位于所述旋转平台的旋转轴线上。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转平台上设有光电开关，所述测距雷达还包括编码盘；所述光电开关与所述编码盘配合以检测所述旋转平台的转动速度与角度。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动电机具有空心轴，所述空心轴用于作为光信号传输通道。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述测距雷达还包括红外发射部件和红外接收部件，所述红外发射部件和红外接收部件沿着所述空心轴相对设置。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述测距雷达还包括封闭外壳，所述封闭外壳至少收容所述光学测距模块、驱动电机、无线供电接收线圈、隔磁部件和无线供电发射线圈。
16.作为上述技术方案的进一步改进，所述测距雷达为激光雷达。
17.本实用新型实施例解决其技术问题还提供以下技术方案。
18.一种移动机器人，其包括任一以上所述的测距雷达。
19.与现有技术相比较，在本实用新型实施例提供的测距雷达中，通过将所述隔磁部件设置在所述驱动电机和所述无线供电接收线圈之间，可防止驱动电机对无线供电接收线圈和无线供电发射线圈的磁场造成干扰，从而提升无线供电效率，也就是能够保持较高的无线供电效率。
附图说明
20.一个或多个实施通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
21.图1为本实用新型第一实施例提供的一种测距雷达的截面示意图；
22.图2为图1所示测距雷达中第ii部分的放大示意图；
23.图3为本实用新型第二实施例提供的一种测距雷达的截面示意图。
具体实施方式
24.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。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“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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。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。
25.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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型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，不是用于限制本实用新型。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。
26.此外，下面所描述的本实用新型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。
27.请参阅图1和图2，分别为本实用新型第一实施例提供的一种测距雷达100的截面示意图和局部放大示意图。所述测距雷达100主要可包括光学测距模块10、驱动电机20、无线供电接收线圈30、隔磁部件40和无线供电发射线圈50。
28.其中，所述光学测距模块10可用于对周围环境进行扫描，进而实现测距雷达100的测距、避障和建图等功能。例如，所述光学测距模块10可包括光发射组件和光接收组件；所述光发射组件用于发射光线至待被测距的目标物体；所述光接收组件可包括接收单元和镜片，所述接收单元可为雪崩光电二极管(avalanche photo diode，apd)、快速光电二极管(fast photo diode)或单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，spad)。所述镜片用于供从所述目标物体反射的所述光线的至少一部分通过并投射至所述接收单元。所述光发射组件和光接收组件可作为例如tof(time of flight，飞行时间原理)测距法的测距雷达的核心测距部分。所述光接收组件的传感器用于感测到目标物体反射回的光线，并且生成相应的光电信号，所述光电信号的飞行时间用于转换距离，计算出目标物体与所述测距雷达100之间的距离。
29.所述驱动电机20与所述光学测距模块10连接，用于驱动所述光学测距模块10旋转。例如，所述驱动电机20的旋转部分可直接或间接与所述光学测距模块10安装固定，从而当所述驱动电机20的旋转部分进行转动时，可带动所述光学测距模块10同步旋转。在一些实施例中，所述驱动电机20可为直流无刷电机。通过采用直流无刷电机形式，可使得驱动电机20的结构紧凑，占用空间小。
30.所述无线供电接收线圈30设置在所述驱动电机20的外周侧。例如，所述无线供电接收线圈30整体可呈圆筒状，其可套设在驱动电机20的外周侧。所述无线供电接收线圈30可安装成相对于光学测距模块10固定，从而其可与光学测距模块10一同转动。所述无线供电接收线圈30还可电连接第一电路板，所述第一电路板可固定连接并承载所述光学测距模块10并电连接所述光学测距模块10。
31.所述隔磁部件40设置在所述驱动电机20和所述无线供电接收线圈30之间。例如，所述隔磁部件40整体可呈圆筒状，其可套设在驱动电机20的外周侧，并位于无线供电接收线圈30的内侧。所述隔磁部件40可安装成相对于驱动电机20的旋转部分一同旋转，或是相对于驱动电机20的旋转部分固定不动。
32.所述无线供电发射线圈50设置在所述无线供电接收线圈30的外周侧。例如，所述无线供电发射线圈50整体可呈圆筒状，其可套设在无线供电接收线圈30的外周侧。所述无线供电发射线圈50和所述无线供电接收线圈30可作为无线供电组件的主要部分。所述无线供电发射线圈50可固定设置，并且可电连接第二电路板，所述第二电路板可以控制所述无线供电发射线圈50产生电磁场，使得所述无线供电发射线圈50与所述无线供电接收线圈30产生电感耦合，所述无线供电接收线圈30可以将电磁能转化为电能，并将电能提供给所述光学测距模块10。
33.在此指出，所述隔磁部件40可采用隔磁吸波材料(其又称为磁屏蔽材料、金属隔离材料、防\抗金属材料、铁氧体材料等)制成，俗称“磁布”。在一些实施例中，所述隔磁部件40可由柔性软磁胶、树脂与稀有金属聚合物按照一定的比例混合形成富有柔性的抗冲击片状软磁性材料。由于其在高频段可以容易地进行阻抗匹配，因此能够实现高度的磁性收敛效果，具有卓越的吸波防透射性能，可发挥显著隔离干扰作用。
34.在此实施例的测距雷达100中，通过将所述隔磁部件40设置在所述驱动电机20和所述无线供电接收线圈30之间，可防止驱动电机20对无线供电接收线圈30和无线供电发射线圈50的磁场造成干扰，从而提升无线供电效率，也就是能够保持较高的无线供电效率。
35.在一些实施例中，如图1和图2所示，所述隔磁部件40至少包裹设置在所述驱动电机20的外周侧。通过将隔磁部件40至少包裹设置在所述驱动电机20的外周侧，可充分隔离无线供电接收线圈30和驱动电机20的金属材料，从而尽可能地减少电磁涡流。进一步地，隔磁部件40还可包裹驱动电机20的上端面和下端面中的至少一部分。
36.在一些实施例中，如图1所示，所述驱动电机20、无线供电接收线圈30和无线供电发射线圈50同轴设置；也就是说，无线供电接收线圈30和无线供电发射线圈50的中心轴线与驱动电机20的旋转轴线重合。以此方式，可减少测距雷达100的体积。
37.在一些实施例中，如图1所示，所述测距雷达100还包括旋转平台60，所述光学测距模块10安装在所述旋转平台60上，所述驱动电机20与所述旋转平台60连接，用于驱动所述旋转平台60带动光学测距模块10旋转。所述旋转平台60用于作为支撑结构，从而能够将光学测距模块10安装在其上。所述驱动电机20的旋转部分可与所述旋转平台60直接安装连接。另外，前述的第一电路板可实施成所述旋转平台60，或是固定在所述旋转平台60上。
38.在一些实施例中，如图1所示，所述旋转平台60上设有配重部件61，所述配重部件61设置成使其和所述光学测距模块10组成的整体的重心位于所述旋转平台60的旋转轴线上。以此方式，可以使旋转平台60重心稳定，从而稳定旋转，以减少旋转面的跳动。
39.在一些实施例中，如图1所示，所述旋转平台60上设有光电开关62，所述测距雷达100还包括编码盘63。所述光电开关62与所述编码盘63配合以检测所述旋转平台60的转动速度与角度。例如，所述光电开关15可为槽型光电开关，所述编码盘63可为光栅盘。具体应用时，所述光电开关62相对于所述编码盘63旋转，并且他们之间构成角度采集单元，主要功能为采集旋转角度。所述编码盘63可设置成固定不动；所述光电开关62可固定在旋转平台60上，并且与前述第一电路板连接。所述光电开关62可随着所述旋转平台60的转动而转动，所以可以在光电开关62中形成电信号方波信号，送入第一电路板后由内嵌算法计算出角度。
40.在一些实施例中，如图1所示，所述驱动电机20具有空心轴21，所述空心轴21用于作为光信号传输通道。也就是说，驱动电机20的旋转中心为空心的。以此方式，可以实现将运动中的光学测距模块10的数据通过光通信原理同轴传输到要求的目标地上，其可360度采集数据不受线缆干扰。
41.在一些实施例中，如图1所示，所述测距雷达100还包括红外发射部件71和红外接收部件72，所述红外发射部件71和红外接收部件72沿着所述空心轴21相对设置。例如，所述红外发射部件71可设置在旋转平台60的下侧，并且可伸入所述空心轴21的上端；所述红外接收部件72可设置成位置固定，并且正对所述空心轴21的下端，以使得红外接收部件72的接收面朝向所述红外发射部件71。
42.在一些实施例中，如图1所示，所述测距雷达100还包括对外接口73。所述对外接口73用于与测距雷达100之外的结构进行对接，以实现例如电能的供应、信号传输等。所述对外接口73可连接在前述的第二电路板上。
43.在一些实施例中，如图1所示，所述测距雷达100还包括封闭外壳80，所述封闭外壳
80至少收容所述光学测距模块10、驱动电机20、无线供电接收线圈30、隔磁部件40和无线供电发射线圈50。所述封闭外壳80可作为完整的封闭式外壳，从而使得测距雷达100可以防水防尘，能够在恶劣环境下运行。其中，封闭外壳80的对应光学测距模块10的部分可为透光部分，以使光学测距模块10发射的探测光束和接收的反射光束可以通过所述透光部分。前述第二电路板、驱动电机20的固定部分、无线供电发射线圈50等固定部件可安装固定在封闭外壳80的下半部分上。在此指出，所述封闭外壳80主要可用于封闭测距雷达100的上部可周边部分，而封闭外壳80的下部可具有开口，以便例如对外接口73露出。
44.在另一实施例中，如图1所示，封闭外壳80可包括透光罩81和底座82，透光罩81可盖合于所述底座82上。所述透光罩81可相对所述底座82固定，或者所述透光罩81可相对所述底座82旋转。所述透光罩81相对底座82固定的情况下，所述透光罩81可以通过螺钉连接、胶水粘结或螺纹连接等方式固定连接所述底座82，所述透光罩81可以与所述底座82密封连接。所述光学测距模块10发射的探测光束和接收的反射光束可以通过所述透光罩81。
45.在一些实施例中，如图1所示，所述测距雷达100为激光雷达。例如，所述光学测距模块10的光发射组件可构造为诸如激光二极管的激光发射器，其可发射测距所用的激光脉冲。所述激光发射器发射的脉冲激光可为高频率的脉冲激光，例如可以为1khz以上的脉冲激光。可以理解的是，在其他实施方式中，还可以使用其它能够发射光线的装置作为光发射组件。
46.参阅图3，其为本实用新型第二实施例提供的一种测距雷达100的截面示意图。此第二实施例中的测距雷达100可与图1所示的测距雷达100大致相同，其区别在于图3中的驱动电机20具体显示出了电机定子22和电机转子23。所述电机定子22可固定安装在封闭外壳80上，电机转子23可位于所述电机定子22的内侧。所述电机定子22可电连接前述的第二电路板，以控制所述电机定子22电磁驱动所述电机转子23，进而带动所述旋转平台60转动。
47.在其他一些实施例中，驱动电机20的电机定子22和电机转子23还可有多种排布方式，例如可将电机定子22设置在电机转子23的内侧等等，只要能够实现对旋转平台60的驱动即可。
48.本实用新型实施例还提供一种移动机器人，该移动机器人包括上述任一实施例提供的激光雷达100。所述移动机器人可以是扫地机器人、拖地机器人或吸尘机器人等的任意一种，在此不作限定。
49.综上所述，本实用新型实施例的测距雷达100可使得产品体积减小，无线供电效率提升，减少发热，整机温度减低；而且，由于测距雷达100整体可以设计成封闭的，其对外没有旋转机构，因此三防效果好。
50.需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施方式，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施方式，这些实施方式不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。