一种激光雷达及扫地机器人的制作方法

1.本技术涉及感应雷达的技术领域，尤其涉及一种激光雷达及扫地机器人。


背景技术：

2.在小型激光雷达领域，雷达一般作为其他设备的传感器使用，主要用来建图、避障、识别障碍物等作用，雷达需要局部甚至整体外露。并且雷达一般会安放在设备的正前端，其使用环境比较恶劣。需要额外的考虑外界环境对雷达整体性能的影响。通常设计时为了节省空间及考虑生产工艺，雷达的正下方常和设备内腔直通，没有相应的隔离、保护层。
3.如，激光雷达应用于扫地机器人中，考虑在某些极端情况下，溅到雷达表面的水量足够大时，水会从雷达旋转外壳的视口部分进入雷达内部，再通过雷达中的透光孔进入扫地机器人内而导致扫地机器人内的主控板泡水损坏，主控板损坏对于扫地机器人来说无疑是相当严重的。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的在于：提供一种激光雷达及扫地机器人，其能够解决现有技术中存在的上述问题。
5.为达上述目的，本技术采用以下技术方案：
6.一方面，提供一种激光雷达，包括：
7.激光模组，包括第一电路板和第二电路板；
8.底座，包括透光孔以及相对的第一安装侧和第二安装侧，所述第一电路板转动安装于所述第一安装侧，所述第二电路板固定安装于所述第二安装侧，所述第一电路板通过所述透光孔向所述第二电路板传输数据；
9.防水圈，位于所述第二安装侧且环绕所述透光孔的周部设置，所述防水圈压紧于所述第二电路板和所述底座之间，从而实现对所述透光孔的密封。
10.可选的，所述底座位于所述第二安装侧设置有环绕于所述透光孔的周部的防水槽，所述防水圈嵌入式安装于所述防水槽中，且所述防水圈一部分凸出于所述防水槽外，以抵接所述第二电路板。
11.可选的，所述底座位于所述第二安装侧设置有与所述第二电路板对应的电路板槽，所述第二电路板嵌入式安装于所述电路板槽内。
12.可选的，所述底座位于所述第一安装侧环绕于所述透光孔的周部凸设有挡水环。
13.可选的，还包括顶盖，所述顶盖包括顶板和环绕连接于所述顶板周部的侧板，所述底座位于所述第一安装侧具有围绕所述第一电路板的外周设置的第一壁板，所述顶盖罩设于所述第一电路板上，且所述侧板朝向所述第一壁板所在方向延伸并套设于所述第一壁板的外侧。
14.可选的，所述底座具有激光模组安装部和驱动模块安装部，所述激光模组安装部上转动安装有转动支架，所述第一电路板固定安装于所述转动支架上，从而实现所述第一
电路板的转动安装；所述驱动模块安装部安装有驱动模块，所述驱动模块包括相连的驱动电机和传动组件，所述转动组件与所述转动支架传动连接，从而实现所述驱动模块驱动所述第一电路板转动。
15.可选的，还包括安装于所述驱动模块安装部的驱动件防护罩，所述驱动件防护罩于所述第一安装侧罩设所述驱动模块，实现所述驱动模块的防护。
16.可选的，设置于所述底座上的所述第一壁板的横截面为优弧状，所述驱动件防护罩靠近所述激光模组安装部的一侧具有横截面为劣弧状的第二壁板，所述第一壁板和所述第二壁板拼凑成完整的圆形壁板，所述顶盖罩设于所述第一壁板以及所述第二壁板外。
17.可选的，所述底座位于所述第一安装侧安装有驱动模块，所述驱动模块为无刷电机，所述驱动模块上设有转动支架，中间具有通孔，所述第一电路板安装于所述转动支架上，通过所述驱动模块驱动所述第一电路板旋转，所述第一电路板通过所述通孔和所述透光孔向所述第二电路板传输数据；所述第一壁板为围设于所述驱动模块以及所述第一电路板外周的圆形壁板。
18.另一方面，提供一种扫地机器人，包括上述的激光雷达。
19.本技术的有益效果为：本实用新型提供了一种激光雷达及扫地机器人，巧妙地在第二电路板和底座之间设置了防水圈以封堵第二电路板和底座之间的间隙，即使在极端情况下环境水溅射到雷达内部时，水也无法通过底座上的透光孔进入所应用的设备中，即避免了设备进水损坏主控板的风险，降低了产品损失和维修成本。
附图说明
20.下面根据附图和实施例对本技术作进一步详细说明。
21.图1为本技术实施例所述激光雷达的立体结构示意图；
22.图2为本技术实施例所述激光雷达在分解状态下的结构示意图；
23.图3为本技术实施例所述激光雷达的剖视图；
24.图4为本技术实施例所述激光雷达在分解状态下的断面图；
25.图5为本技术实施例所述激光雷达安装结构的结构示意图；
26.图6为本技术实施例所述底座和所述设备壳体配合的结构示意图；
27.图7为图6所示结构在分解状态下的示意图之一；
28.图8为图6所示结构在分解状态下的示意图之二；
29.图9为图6所示结构在分解状态下的断面图；
30.图10为本技术实施例所述密封圈的结构示意图。
31.图中：
32.100、激光雷达；1、底座；11、第一安装侧；111、挡水环；112、第一壁板；12、第二安装侧；121、电路板槽；122、防水槽；13、激光模组安装部；14、驱动模块安装部；15、透光孔；16、定位套筒；17、安装槽；171、定位槽；2、顶盖；21、顶板；22、侧板；3、驱动件防护罩；31、第二壁板；32、密封垫；4、驱动模块；41、驱动电机；5、防水圈；6、第二电路板；7、密封圈；71、第一密封圈；72、第二密封圈；73、定位凸起；200、设备壳体；201、通讯口；202、凸壁；203、定位柱；204、安装凹位。
具体实施方式
33.为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.如图1-10所示，本实施例涉及激光雷达领域，其可应用于其他设备中作为建图、避障、识别障碍物的传感器使用，如应用于扫地机器人、无人机、无人驾驶汽车以及vr产品等应用设备中。应用时其安装于应用设备上，同时与应用设备的控制主板建立电连接，实现设备为激光雷达100供电、控制激光雷达100的工作以及激光雷达100向应用设备传输监测数据等功能。
37.为方便接线和安装，现有技术通常在应用设备上对应激光雷达100的安装区域开设孔洞，应用设备中的导线穿过该孔洞并与激光雷达100连接。此方式虽然可方便激光雷达100的安装，当存在一定的缺陷：当环境水进入雷达内部时，雷达中的水会通过雷达中的透光孔进入应用设备中而造成应用设备的控制主板泡水损坏。
38.为了解决上述问题，本实施例提供一种激光雷达100，包括激光模组、底座1和防水圈5，所述激光模组包括第一电路板(图未示)和第二电路板6；底座1包括透光孔15以及相对的第一安装侧11和第二安装侧12，所述第一电路板转动安装于所述第一安装侧11，所述第二电路板6固定安装于所述第二安装侧12，所述第一电路板通过所述透光孔15向所述第二电路板6传输数据；防水圈5位于所述第二安装侧12且环绕所述透光孔15的周部设置，所述防水圈5压紧于所述第二电路板6和所述底座1之间，从而实现对所述透光孔15的密封。
39.在其中一些实施方式中，第一电路板包括激光收发组模块、角度测量组件、接收线圈以及光发射器件，第二电路板6包括码盘、发射线圈以及光接收器件，使用时第二电路板6与应用设备内部线路连接，发射线圈与接收线圈对应，实现第二电路板6为第一电路板的无线供电；光接收器件和光发射器件对应，光接收器件经过透光孔15将第一电路板的计算数据利用光的方式发送给光接收器件，实现第一电路板和第二电路板6的无线通信；角度测量组件和码盘相结合用于测量激光雷达100的旋转角度。优选的，接收线圈和发射线圈分别嵌入第一电路板和第二电路板6中，以节省激光雷达的整体高度。
40.本方案在第二电路板6和底座1之间设置防水圈5，第二电路板6、透光孔15和防水
圈5结构互相配合形成一个蓄水空间，即使有水进入透光孔15内，水也只会浸泡第二电路板6中对应透光孔15的区域，第二电路板6损坏了也不会影响应用设备的主控制板。
41.故，基于上述的激光雷达100，即使在极端情况下环境水溅射到雷达内部时，水也无法通过底座1上的透光孔15进入所应用的设备中，即避免了设备进水损坏主控板的风险，降低了产品损失和维修成本。
42.参照图3-4，所述底座1位于所述第二安装侧12设置有环绕于所述透光孔15的周部的防水槽122，所述防水圈5嵌入式安装于所述防水槽122中，且所述防水圈5一部分凸出于所述防水槽122外，以抵接所述第二电路板6。
43.具体的，利用防水槽122对防水圈5进行定位，可实现防水圈5的可靠安装，同时增大防水圈5与底座1的接触面积，提高防水圈5与底座1之间的密封防水性能；同时，防水圈5一部分凸出于防水槽122外，安装后的第二电路板6可挤压防水圈5凸出于防水槽122的部分，进而提高第二电路板6与防水圈5接触的紧密程度，提高防水性能。
44.需要注意的是，在第二电路板6上，光接收器件位于透光孔15对应的区域，其他器件位于透光孔15之外的区域，与防水圈5接触的区域为平整表面，确保第二电路板6与防水圈5的紧密接触。
45.在其中一些实施方式中，所述底座1位于所述第二安装侧12设置有与所述第二电路板6对应的电路板槽121，所述第二电路板6嵌入式安装于所述电路板槽121内。
46.具体的，电路板槽121与第二电路板6的尺寸对应，第二电路板6嵌入式安装于电路板槽121后，电路板槽121的槽壁可对第二电路板6的周部限位以避免第二电路板6的位移，确保第二电路板6的可靠安装，进而提高其与防水圈5接触的紧密。对于第二电路板6的固定，可选的，在电路板槽121内还可设置螺纹孔，第二电路板6的四角对应性设置有定位孔，第二电路板6通过螺钉锁固于底座1上。
47.参照图2，所述底座1位于所述第一安装侧11环绕于所述透光孔15的周部凸设有挡水环111。
48.具体的，基于挡水环111的设置，当有水溅入激光雷达100内且水量较少时，挡水环111可将水阻挡于透光孔15外，避免水进入透光孔15内浸泡第二电路板6，在一定程度上对第二电路板6起防护作用。
49.参照图2，本实施例的激光雷达100还包括顶盖2，顶盖2可与底座1连接固定，此时顶盖2无法跟随内部的第一电路板一同旋转，故顶盖2需采用透光材质，以避免影响激光收发组模块的工作；另一种可行方式中，顶盖2与第一电路板连接，即，第一电路板的转动将带动顶盖2一同转动，故，只需在顶盖2上开设与激光收发组模块对应的通孔便可。
50.在以上两种方式中，针对顶盖2固定安装的形式，虽然顶盖2采用透光材质制备，可在一定程度上满足激光收发组模块的透光需求，但透明材质多少对光具有一定的折射损耗效果，雷达探测的精确度势必会受影响。在顶盖2跟随第一电路板转动的形式中，直接在顶盖2上开设通孔，激光收发组模块的激光在进出顶盖2的过程中不会受顶盖2的折射损耗，故此方式的探测精确度更高，但此方式中，由于顶盖2相对底座1转动，故顶盖2与底座1之间需保留一定间隙，以避免顶盖2转动过程中与底座1之间的干涉摩擦，而保留间隙势必影响激光雷达的防水性能。
51.为了弥补以上缺陷，本实施例中所述顶盖2包括顶板21和环绕连接于所述顶板21
周部的侧板22，所述底座1位于所述第一安装侧11具有围绕所述第一电路板的外周设置的第一壁板112，所述顶盖2罩设于所述第一电路板上，且所述侧板22朝向所述第一壁板112所在方向延伸并套设于所述第一壁板112的外侧。
52.即，顶盖2的侧板22与第一壁板112之间有一定的重合高度，横向泼溅的水无法直接通过侧板22和第一壁板112的间隙进入顶盖2内侧，即此结构可起一定程度上的防水效果。
53.在其中一些实施方式中，所述底座1具有激光模组安装部13和驱动模块安装部14，所述激光模组安装部13上转动安装有转动支架，所述第一电路板固定安装于所述转动支架上，从而实现所述第一电路板的转动安装；所述驱动模块安装部14安装有驱动模块4，所述驱动模块4包括相连的驱动电机41和传动组件，所述转动组件与所述转动支架传动连接，从而实现所述驱动模块4驱动所述第一电路板转动。
54.其中需要说明的是，本技术的发明点主要在于激光雷达100的防水设计，通过驱动模块4驱动第一电路板的转动的结构属于现有技术，故本技术中不对其做过多阐述。
55.具体的，驱动模块4位于转动支架的一侧，转动支架转动安装于激光模组安装部13上，第一电路板固定安装于转动支架上，当驱动电机41通过传动组件带动转动支架转动时，第一电路板便跟随转动支架转动。其中，传动组件可以为带轮传动结构，也可以是齿轮传动结构，如，中国授权专利cn209611017u公开了一种扫地机器人防撞结构，具体公开了一种带轮传动的激光雷达；中国授权专利cn214259227u公开了一种齿轮传动雷达和扫地机器人，具体公开了一种齿轮传动的激光雷达。
56.进一步的，本实施例的激光雷达100还包括安装于所述驱动模块安装部14的驱动件防护罩3，所述驱动件防护罩3于所述第一安装侧11罩设所述驱动模块4，实现所述驱动模块4的防护。
57.具体的，驱动电机41可设置于底座1的第一安装侧11或第二安装侧12，传动组件则只能设置于第一安装侧11，当驱动电机41和传动组件一同设置于第一安装侧11时，驱动件防护罩3则需具备可同时罩设驱动电机41和传动组件的容腔；当驱动电机41设置于第二安装侧12时，驱动件防护罩3只需具备可容纳传动组件的容腔。本方案为驱动模块4设置驱动件防护罩3，可为驱动模块4起防水防尘的防护效果，同时避免泼溅水从驱动模块安装部14进入激光雷达100内。
58.优选的，驱动件防护罩3和底座1之间设置有密封垫32，密封垫32提高驱动件防护罩3和底座1连接的紧密性，提高防水性能。
59.进一步的，设置于所述底座1上的所述第一壁板112的横截面为优弧状，所述驱动件防护罩3靠近所述激光模组安装部13的一侧具有横截面为劣弧状的第二壁板31，所述第一壁板112和所述第二壁板31拼凑成完整的圆形壁板，所述顶盖2罩设于所述第一壁板112以及所述第二壁板31外。
60.将第一壁板112设置成优弧状，其开口处可为传动组件提供安装空间，同时在驱动件防护罩3上设置于第一壁板112匹配的第二壁板31，如此可将第一壁板112一侧的开口封闭，实现对顶盖2四周的完全密封。
61.在其他实施方式中，所述底座1位于所述第一安装侧11安装有驱动模块4，所述驱动模块4为无刷电机，所述驱动模块4上设有转动支架，中间具有通孔，所述第一电路板安装
于所述转动支架上，通过所述驱动模块4驱动所述第一电路板旋转，所述第一电路板通过所述通孔和所述透光孔15向所述第二电路板6传输数据；所述第一壁板112为围设于所述驱动模块4以及所述第一电路板外周的圆形壁板。
62.具体的，在此方式中，无需设置中间传动组件，只利用无刷电机驱动其上安装的第一电路板旋转便可。如，中国授权专利cn207134964u公开了旋转电机及激光测距装置，该旋转电机中心形成了上述的通孔，故，该旋转电机应用于本技术中便可实现以上方案。
63.同时，本实施例还提供一种扫地机器人，包括上述的激光雷达100。同理，此扫地机器人的主控制板不易遭激光雷达100中的入侵破坏，故此扫地机器人具有使用寿命长、维修成本低的优点。
64.另一方面，现有的激光雷达均采用定位柱固定在设备内部或直接将雷达底面与应用设备对应的平面压合定位，因受到接触面平面度的精度影响，现有的两种安装结构方式均无法实现雷达与应用设备之间的完全防护，水和灰尘容易通过雷达和设备之间的缝隙进入应用设备内部而造成较为严重的损失。
65.故此，参照图5-10，本实施例还提供一种激光雷达安装结构，包括激光雷达100和应用设备，激光雷达100包括底座1和密封圈7；应用设备包括具有通讯口201的设备壳体200，所述底座1与所述设备壳体200连接，所述密封圈7环绕所述通讯口201的周部设置，同时所述密封圈7压紧于所述底座1和所述设备壳体200之间，从而实现对所述通讯口201的密封。其中，激光雷达100可以是以上实施方式的带防水圈5的激光雷达100，也可以是不带防水圈5的激光雷达100。
66.其中，应用设备可以但不限于扫地机器人、无人机、无人驾驶汽车以及vr产品等设备。需要注意的是，本技术附图中设备壳体200所示的结构并未示出完整的结构体，所示的仅是设备壳体200上与激光雷达100配合的区域。设备壳体200的完整结构依实际的应用设备类型确定。
67.安装后，应用设备中的导线穿过通讯口201并与激光雷达100电连接，以实现为激光雷达100供电，以及实现激光雷达100和应用设备之间的信号传输。通讯口201位于激光雷达100和应用设备之间的间隙中，环境水进入该间隙内后，便有可能通过通讯口201进入应用设备内而破坏控制主板。
68.故，本实施例在雷达的底座1和设备壳体200之间设置了环绕于通讯口201周部的密封圈7，密封圈7可阻止底座1和设备壳体200之间的间隙内的水和灰尘通过通讯口201侵入设备内部而造成设备损坏，提高了防护性能，减少了由于密封性能差而造成的设备损失。
69.参照图7-9，所述设备壳体200包括环绕所述通讯口201周部设置的凸壁202，所述凸壁202挤压所述密封圈7。
70.于设备壳体200的周部设置凸壁202，可增大设备壳体200与密封圈7接触区域的厚度，进而增大其强度，避免受压变形而影响密封；同时相对于大面积的设备壳体200来说，凸壁202的面积较小，其尺寸精度更易于控制，有利于提高其平整度以增强其与密封圈7接触的紧密性。优选的，凸壁202的宽度小于密封圈7的宽度，安装后凸壁202可挤压并嵌入密封圈7中，与密封圈7之间形成咬合效果，进而提高密封圈7与设备壳体200之间接触的紧密程度，提高防水能力。
71.参照图8，所述底座1朝向所述应用设备的一侧具有与所述密封圈7配合的安装槽
17，所述密封圈7嵌入式安装于所述安装槽17内。
72.具体的，密封圈7嵌入式安装于安装槽17中，可提高密封圈7安装的可靠性，同时提高密封圈7和底座1之间接触的紧密性。
73.进一步的，所述安装槽17的侧壁开设有定位槽171，所述密封圈7具有与所述定位槽171对应的定位凸起73，所述定位凸起73嵌入所述定位槽171内。
74.通过定位凸起73与定位槽171的配合可进一步提高密封圈7安装于底座1上的可靠性。
75.参照图2，所述底座1具有激光模组安装部13和驱动模块安装部14，所述激光模组安装部13上转动安装有激光模组，所述驱动模块安装部14安装有驱动模块4，所述驱动模块4与所述激光模组传动连接，通过所述驱动模块4驱动所述激光模组转动。
76.具体的，激光模组包括分别位于底座1上下两侧的第一电路板和第二电路板6，第一电路板包括激光收发组模块、角度测量组件、接收线圈以及光发射器件，第二电路板6包括码盘、发射线圈以及光接收器件，使用时第二电路板6与应用设备内部线路连接，发射线圈与接收线圈对应，实现第二电路板6为第一电路板的无线供电；光接收器件和光发射器件对应，光接收器件经过透光孔15将第一电路板的计算数据利用光的方式发送给光接收器件，实现第一电路板和第二电路板6的无线通信；角度测量组件和码盘相结合用于测量激光雷达100的旋转角度。
77.第一电路板转动安装于底座1上侧，第二电路板6固定安装于底座1下侧，驱动模块4可带动第一电路板转动，实现周向探测功能。
78.进一步的，参照图8，所述密封圈7包括第一密封圈71和第二密封圈72，所述第一密封圈71环绕整个所述底座1的周部设置并抵接所述底座1，所述第二密封圈72环绕所述激光模组安装部13的周部设置并连接于所述第一密封圈71朝向所述设备壳体200的一侧，所述第二密封圈72抵接所述设备壳体200。
79.第一密封圈71环绕整个底座1的周部设置，可提高密封圈7与底座1结合的可靠性。
80.在其中一些实施方式中，所述密封圈7二次注塑于所述底座1上。此方式密封圈7与底座1的结合性最佳。其中，密封圈7不限于硅胶、橡胶等柔性的密封材料。
81.在其他方式中，密封圈7也可独立成型后，嵌入安装于底座1中。
82.进一步的，所述设备壳体200具有与所述底座1配合的安装凹位204，所述底座1嵌入式安装于所述安装凹位204内，且所述第一密封圈71抵接所述安装凹位204的侧壁。
83.此结构第一密封圈71抵接安装凹位204的侧壁，在一定程度上可对底座1的整个周部起密封效果。
84.为实现将激光雷达100固定于设备壳体200上，底座1的周部设置有定位套筒16，所述安装凹位204内设有与所述定位套筒16配合的定位柱203，所述定位套筒16套设于所述定位柱203外。
85.其中，定位柱203和定位套筒16分别设置有多个，通过定位柱203和定位套筒16可快速将激光雷达100准确安装到设备壳体200上。进一步的，定位柱203内具有螺纹孔，底座1的定位套筒16套设于定位柱203上后，采用螺钉将底座1锁固于定位柱203上。
86.另一方面，提供一种扫地机器人，包括上述的激光雷达安装结构。同理，此扫地机器人的密封性好，环境水不易从激光雷达100和机器人本体之间的安装缝隙进入机器人内
部。
87.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
88.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
89.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
90.以上结合具体实施例描述了本技术的技术原理。这些描述只是为了解释本技术的原理，而不能以任何方式解释为对本技术保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本技术的其它具体实施方式，这些方式都将落入本技术的保护范围之内。