激光雷达及机器人的制作方法

1.本发明属于雷达探测技术领域，尤其涉及一种激光雷达及机器人。


背景技术：

2.激光雷达可用于探测障碍物并测出障碍物至其的距离。但现有激光雷达通常为单线激光雷达，存在较大的探测盲区。对此，相关行业内通常会再搭配超声波传感器等其他器件辅助探测，使用不便、成本较高。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的在于提供一种激光雷达，以解决现有激光雷达的探测盲区较大的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种激光雷达，包括：
5.第一探测组件，包括沿第一方向布置的第一激光器和至少一个第一光电传感器，所述第一光电传感器沿所述第一方向延伸形成，所述第一激光器发射的激光在射至障碍物时能够被反射至所述第一光电传感器上；
6.第二探测组件，包括沿第二方向布置的第二激光器和至少一个第二光电传感器，所述第二光电传感器沿所述第二方向延伸形成，所述第二激光器发射的激光在射至障碍物时能够被反射至所述第二光电传感器上，其中，所述第二方向与所述第一方向呈夹角设置。
7.在一个实施例中，所述第二方向垂直于所述第一方向。
8.在一个实施例中，所述第一激光器朝所述第一光电传感器一侧倾斜设置，且所述第一激光器的光轴与所述第一方向之间形成的夹角为锐角；
9.所述第二激光器朝所述第二光电传感器一侧倾斜设置，且所述第二激光器的光轴与所述第二方向之间形成的夹角为锐角。
10.在一个实施例中，所述第一激光器的光轴与所述第一方向之间形成的夹角的角度值为70
°
～90
°
；
11.所述第二激光器的光轴与所述第二方向之间形成的夹角的角度值为70
°
～90
°
。
12.在一个实施例中，其中一所述第一光电传感器与其中一所述第二光电传感器抵接。
13.在一个实施例中，所述第一光电传感器为cmos图像传感器、ccd电荷耦合器件和psd位置敏感探测器中的任一种；
14.所述第二光电传感器为cmos图像传感器、ccd电荷耦合器件和psd位置敏感探测器中的任一种。
15.在一个实施例中，所述第一光电传感器的种类与所述第二光电传感器的种类相同。
16.在一个实施例中，所述激光雷达还包括：
17.汇聚透镜，用于将经所述第一激光器发射且经障碍物反射的激光汇聚至所述第一
光电传感器上，且用于将经所述第二激光器发射且经障碍物反射的激光汇聚至所述第二光电传感器上。
18.在一个实施例中，所述激光雷达还包括：
19.第一汇聚透镜，用于将经所述第一激光器发射且经障碍物反射的激光汇聚至所述第一光电传感器上；
20.第二汇聚透镜，用于将经所述第二激光器发射且经障碍物反射的激光汇聚至所述第二光电传感器上。
21.本发明实施例的目的还在于提供一种机器人，包括所述激光雷达。
22.本发明提供的有益效果在于：
23.本发明实施例提供的激光雷达，可通过第一探测组件的第一激光器对第一方向扫描以确定其探测范围内是否存在障碍物，并在存在障碍物时通过第一光电传感器接收障碍物所反射的激光并输出数据以便于计算障碍物至其的距离；且还通过第二探测组件的第二激光器对第二方向扫描以确定其探测范围内是否存在障碍物，并在存在障碍物时通过第二光电传感器接收障碍物所反射的激光并输出数据以便于计算障碍物至其的距离；基于此，即可基于第一探测组件和第二探测组件相互补盲探测，而扩大激光雷达的综合探测范围，缩小激光雷达的综合探测盲区。从而利于保障并提高基于该激光雷达所实现的避障、建图导航的效果，可减少采用该激光雷达的机器人再搭配超声波传感器等其他器件辅助探测的需求，使用方便，且利于节约成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的激光雷达的结构示意图一；
26.图2为图1提供的激光雷达的结构示意图二；
27.图3为本发明实施例提供的激光雷达的测距原理示意图。
28.其中，图中各附图标记：
29.100
’‑
障碍物；
30.100-第一探测组件，110-第一激光器，120-第一光电传感器；200-第二探测组件，210-第二激光器，220-第二光电传感器；300-汇聚透镜。
具体实施方式
31.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行更加详细的描述：
36.实施例一
37.请参阅图1、图2，本发明实施例提供了一种激光雷达，可用于探测障碍物100’并测出障碍物100’至其的距离。
38.激光雷达包括第一探测组件100和第二探测组件200。第一探测组件100包括沿第一方向a布置的第一激光器110和至少一个第一光电传感器120，第一光电传感器120沿第一方向a延伸形成，第一激光器110发射的激光在射至障碍物100’时能够被反射至第一光电传感器120上；第二探测组件200包括沿第二方向b布置的第二激光器210和至少一个第二光电传感器220，第二光电传感器220沿第二方向b延伸形成，第二激光器210发射的激光在射至障碍物100’时能够被反射至第二光电传感器220上，其中，第二方向b与第一方向a呈夹角设置。
39.在此需要说明的是，第一激光器110的一侧设置有一个或多个第一光电传感器120，使用期间，第一激光器110可持续发射激光，以扫描第一方向a上的障碍物100’，激光在照射至障碍物100’时可被反射至任一第一光电传感器120上，随后，接收到激光的第一光电传感器120可将光信号转换为电信号，并向主控系统输出数据，基于此，第一探测组件100即可确定其探测范围内是否存在障碍物100’，且还可计算得出障碍物100’至其的距离。
40.同理，第二激光器210的一侧设置有一个或多个第二光电传感器220，使用期间，第二激光器210可持续发射激光，以扫描第二方向b上的障碍物100’，激光在照射至障碍物100’时可被反射至任一第二光电传感器220上，随后，接收到激光的第二光电传感器220可将光信号转换为电信号，并向主控系统输出数据，基于此，第二探测组件200即可确定其探测范围内是否存在障碍物100’，且还可计算得出障碍物100’至其的距离。
41.其中，第二方向b与第一方向a呈夹角设置。基于此，第一探测组件100的探测范围和第二探测组件200的探测范围可不完全重合，甚至可完全不重合，从而可形成相互补盲探测的效果，进而可扩大激光雷达的综合探测范围，缩小激光雷达的综合探测盲区。并且，第一探测组件100在探测到障碍物100’时输出的是第一方向a上的数据，第二探测组件200在探测到障碍物100’时输出的是第二方向b上的数据，彼此间相互独立、无干扰，即使是第一探测组件100和第二探测组件200同时探测到同一障碍物100’，也不影响第一探测组件100和第二探测组件200分别输出数据，以供计算障碍物100’至激光雷达的距离。
42.综上，本发明实施例提供的激光雷达，可通过第一探测组件100的第一激光器110对第一方向a扫描以确定其探测范围内是否存在障碍物100’，并在存在障碍物100’时通过第一光电传感器120接收障碍物100’所反射的激光并输出数据以便于计算障碍物100’至其的距离；且还通过第二探测组件200的第二激光器210对第二方向b扫描以确定其探测范围内是否存在障碍物100’，并在存在障碍物100’时通过第二光电传感器220接收障碍物100’所反射的激光并输出数据以便于计算障碍物100’至其的距离；基于此，即可基于第一探测组件100和第二探测组件200相互补盲探测，而扩大激光雷达的综合探测范围，缩小激光雷达的综合探测盲区。从而利于保障并提高基于该激光雷达所实现的避障、建图导航的效果，可减少采用该激光雷达的机器人再搭配超声波传感器等其他器件辅助探测的需求，使用方便，且利于节约成本。
43.请参阅图1、图2，在本实施例中，第二方向b垂直于第一方向a。
44.通过采用上述方案，第一方向a和第二方向b可交叉呈平面直角坐标系，基于此，可利于优化第一探测组件100和第二探测组件200的平面综合探测范围，可利于保障并提高激光雷达的探测效果。
45.实际应用场景中，在将激光雷达安装至机器人上时，可将第一方向a对应水平方向，并将第二方向b对应竖直方向，基于此，即可以第一探测组件100作为主要探测单元，实现避障、建图导航，并以第二探测组件200作为辅助探测单元，进行补盲探测，尤其对激光雷达底部进行补盲探测。
46.请参阅图1、图2，在本实施例中，第一激光器110朝第一光电传感器120一侧倾斜设置，且第一激光器110的光轴与第一方向a之间形成的夹角α1为锐角。其中，上述及下文所提及的“光轴”指的是对应激光器所发射激光的中心线。基于此，通过采用上述方案，可保障第一激光器110所发射的激光在照射至障碍物100’时能够顺利地被反射至任一第一光电传感器120上，从而可保障并提高第一探测组件100的探测效果。
47.类似地，第二激光器210朝第二光电传感器220一侧倾斜设置，且第二激光器210的光轴与第二方向b之间形成的夹角α2为锐角。如此设置，可保障第二激光器210所发射的激光在照射至障碍物100’时能够顺利地被反射至任一第二光电传感器220上，从而可保障并提高第二探测组件200的探测效果。
48.请参阅图1、图2，在本实施例中，第一激光器110的光轴与第一方向a之间形成的夹角α1的角度值为70
°
～90
°
，优选为80
°
左右。基于此，通过采用上述方案，可在保障第一激光器110所发射的激光在照射至障碍物100’时能够顺利地被反射至任一第一光电传感器120上的基础上，相应拉远并扩大第一探测组件100的探测范围，从而可保障并提高第一探测组件100的探测效果，可便于采用该激光雷达的机器人基于第一探测组件100的探测效果更灵活、更可靠地实现避障、建图导航。
49.类似地，第二激光器210的光轴与第二方向b之间形成的夹角α2的角度值为70
°
～90
°
，优选为80
°
左右。如此设置，可在保障第二激光器210所发射的激光在照射至障碍物100’时能够顺利地被反射至任一第二光电传感器220上的基础上，相应拉远并扩大第二探测组件200的探测范围，从而可保障并提高第二探测组件200的探测效果，可便于采用该激光雷达的机器人基于第二探测组件200的探测效果更灵活、更可靠地实现避障、建图导航。
50.请参阅图1、图2，在本实施例中，其中一第一光电传感器120与其中一第二光电传
感器220抵接。具体地，相抵接的第一光电传感器120与第二光电传感器220可拼接成倒t型状、l型状等等。
51.通过采用上述方案，可便于激光雷达以相抵接的第一光电传感器120与第二光电传感器220的交点作为原点，而进行原点校准，从而可保障并提高激光雷达的安装便利性、安装精度，进而可保障并提高激光雷达的使用性能，可促使激光雷达的探测范围贴近、贴合预设范围。
52.请参阅图1、图2，在本实施例中，第一光电传感器120为cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器、ccd(charge coupled device)电荷耦合器件和psd(position sensitive detector)位置敏感探测器中的任一种；第二光电传感器220为cmos图像传感器、ccd电荷耦合器件和psd位置敏感探测器中的任一种。
53.通过采用上述方案，可根据应用场景以及性能需求，选择cmos图像传感器、ccd电荷耦合器件和psd位置敏感探测器中的任一种作为第一光电传感器120，以保障第一探测组件100的探测性能，选择cmos图像传感器、ccd电荷耦合器件和psd位置敏感探测器中的任一种作为第二光电传感器220，以保障第二探测组件200的探测性能。
54.其中，cmos图像传感器具有抵抗环境光能力强、探测反应速度快、耗电量低、成像质量高、可靠性好、测量重复性高等优点，可优选采用。而ccd电荷耦合器件具有稳定度高、测量重复性好等优点。psd位置敏感探测器则具有成本低等优点。
55.请参阅图1、图2，在本实施例中，第一光电传感器120的种类与第二光电传感器220的种类相同。例如，第一光电传感器120和第二光电传感器220均采用cmos图像传感器。
56.通过采用上述方案，可统一各第一光电传感器120和各第二光电传感器220的种类，而统一各第一光电传感器120和各第二光电传感器220的性能，基于此，可利于保障并均衡第一探测组件100和第二探测组件200的探测性能，可利于保障并提高激光雷达的探测数据的精准度，可利于保障并提高激光雷达的探测效果。
57.请参阅图1、图2，在本实施例中，激光雷达还包括汇聚透镜300，汇聚透镜300用于将经第一激光器110发射且经障碍物100’反射的激光汇聚至第一光电传感器120上，且用于将经第二激光器210发射且经障碍物100’反射的激光汇聚至第二光电传感器220上。
58.具体地，在第一激光器110所发射的激光被障碍物100’反射至汇聚透镜300时，汇聚透镜300可将激光汇聚成光斑(光点)并成像在任一第一光电传感器120上，基于此，可利于保障并提高光斑所在第一光电传感器120的输出数据的精准度。
59.同理，在第二激光器210所发射的激光被障碍物100’反射至汇聚透镜300时，汇聚透镜300可将激光汇聚成光斑(光点)并成像在任一第二光电传感器220上，基于此，也利于保障并提高光斑所在第二光电传感器220的输出数据的精准度。
60.因而，通过采用上述方案，可共用一个汇聚透镜300，在激光反射回路上，实现将反射激光汇聚成光斑(光点)，而成像在任一第一光电传感器120或任一第二光电传感器220上，从而可利于保障并提高对应的第一光电传感器120、第二光电传感器220的输出数据的精准度，可利于保障并提高激光雷达的探测数据的精准度，可利于保障并提高激光雷达的探测效果。
61.并且，第一探测组件100和第二探测组件200共用同一个汇聚透镜300，还有利于压
缩成本，缩小激光雷达的体积，提高激光雷达的集成度，进而可便于激光雷达的制造、组装和使用。
62.其中，如图3所示，假设障碍物100’至激光器的(垂直)距离为y，激光器与汇聚透镜300之间的间距为s，焦距为f，光电传感器的输出数据为x，单位统一(例如均为mm单位)，根据三角测距法，可计算得出：
63.y＝s*f/x
64.由上公式，第一探测组件100和第二探测组件200即可分别计算得出障碍物100’至其的距离。
65.请参阅图1、图2，本发明实施例还提供了一种机器人，包括激光雷达。机器人可为但不限于为扫地机、人型机器人等等。机器人可基于激光雷达实现避障、建图导航，并可减少再搭配超声波传感器、碰撞传感器、线激光等其他器件辅助探测的需求，从而使用性能更佳，成本更低。
66.实施例二
67.本实施例与实施例一的区别在于：
68.请参考图1、图2，在本实施例中，激光雷达还包括第一汇聚透镜和第二汇聚透镜，第一汇聚透镜用于将经第一激光器110发射且经障碍物100’反射的激光汇聚至第一光电传感器120上；第二汇聚透镜用于将经第二激光器210发射且经障碍物100’反射的激光汇聚至第二光电传感器220上。
69.通过采用上述方案，可在第一激光器110所发射的激光被障碍物100’反射至第一汇聚透镜时，通过第一汇聚透镜将激光汇聚成光斑(光点)并成像在任一第一光电传感器120上，而保障并提高光斑所在第一光电传感器120的输出数据的精准度；同理，可在第二激光器210所发射的激光被障碍物100’反射至第二汇聚透镜时，通过第二汇聚透镜将激光汇聚成光斑(光点)并成像在任一第二光电传感器220上，而保障并提高光斑所在第二光电传感器220的输出数据的精准度。从而利于保障并提高激光雷达的探测数据的精准度，利于保障并提高激光雷达的探测效果。
70.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。