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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-26
(45)【発行日】2024-07-04
(54)【発明の名称】３Ｄレーザーレーダーおよび脚式ロボット
(51)【国際特許分類】
G01S 7/481 20060101AFI20240627BHJP
G01S 7/484 20060101ALI20240627BHJP
G01S 7/51 20060101ALI20240627BHJP
G02B 26/10 20060101ALI20240627BHJP
【ＦＩ】
G01S7/481 A
G01S7/484
G01S7/51
G02B26/10 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023530672
(86)(22)【出願日】2022-05-17
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-29
(86)【国際出願番号】 CN2022093199
(87)【国際公開番号】W WO2023060892
(87)【国際公開日】2023-04-20
【審査請求日】2023-05-19
(31)【優先権主張番号】202111204725.9
(32)【優先日】2021-10-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】521161428
【氏名又は名称】杭州宇▲樹▼科技有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】王▲興▼▲興▼
(72)【発明者】
【氏名】白▲暁▼▲陽▼
【審査官】梶田 真也
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５３７６１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１３１２６１１８（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００７－１０８１２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－２１１２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１９１０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８１９２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１４／０６８７５３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０３９７７０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｓ ７／４８ － ７／５１
Ｇ０１Ｓ １７／００ － １７／９５
Ｇ０１Ｃ ３／００ － ３／３２
Ｇ０２Ｂ ２６／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
垂直走査ユニットおよび前記垂直走査ユニットを水平方向に回転させるための水平回転装置を備え、前記垂直走査ユニットは、取付台座（１）、並びに、前記取付台座（１）に順次設けられたレーザー受光電極（２）、凸レンズ（３）、レーザー放射電極（４）および反射体（５）を含み、前記レーザー受光電極（２）は前記凸レンズ（３）の焦点位置に設けられ、前記レーザー放射電極（４）は前記凸レンズ（３）の主光軸に設けられ、前記反射体（５）は前記取付台座（１）に回転可能に設けられ、前記反射体（５）の回転中心は前記凸レンズ（３）の主光軸と重なり合い、
前記垂直走査ユニットは更に、第１のモータ（６）および第１のコードディスク（７）を含み、前記第１のモータ（６）は前記反射体（５）を回転させるように駆動し、前記第１のコードディスク（７）は前記反射体（５）に固定接続され、前記第１のコードディスク（７）によって前記反射体（５）の回転情報を取得可能であり、
前記水平回転装置は、上部ボトムハウジングローター（８）、下部ボトムハウジング（９）および前記下部ボトムハウジング（９）内に固定されたモータステータ（１０）を含み、前記取付台座（１）は前記上部ボトムハウジングローター（８）に固定されてそれとともに回転可能であり、
前記上部ボトムハウジングローター（８）の周方向において同じ円周に沿って複数の貫通穴（１１）が均一に開設され、複数の貫通穴（１１）を有する前記上部ボトムハウジングローター（８）により光電コードディスクが構成され、この光電コードディスクによって前記上部ボトムハウジングローター（８）の回転情報を、さらには前記垂直走査ユニットの水平回転情報を取得可能であり、
前記レーザー放射電極（４）はレーザーパルス信号を放出し、前記反射体（５）の回転によって垂直平面内の周囲環境を走査し、前記水平回転装置によって３次元環境を走査する、３Ｄレーザーレーダーにおいて、
前記取付台座（１）の外側には保護カバー（１６）が設けられ、前記保護カバー（１６）は前記下部ボトムハウジング（９）に固定接続されており、
前記取付台座（１）には可視光放射電極（１４）が設けられ、前記可視光放射電極（１４）から放出された可視光は、前記凸レンズ（３）によって屈折し、前記反射体（５）によって反射されて、前記保護カバー（１６）に特定パターンを形成する、ことを特徴とする３Ｄレーザーレーダー。
【請求項2】
前記上部ボトムハウジングローター（８）と前記下部ボトムハウジング（９）との間に、中空の無線エネルギ伝送モジュール（１２）が設けられ、前記無線エネルギ伝送モジュール（１２）を介して前記レーザー受光電極（２）およびレーザー放射電極（４）に電力を供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄレーザーレーダー。
【請求項3】
前記下部ボトムハウジング（９）上にベース回路基板（１３）が固定され、前記上部ボトムハウジングローター（８）と前記下部ボトムハウジング（９）との間に、無線信号伝送アセンブリ（１７）が設けられ、光通信を利用して無線通信を実現し、前記レーザー放射電極（４）と前記レーザー受光電極（２）は、前記無線信号伝送アセンブリ（１７）を介して前記ベース回路基板（１３）との無線通信を実現し、前記上部ボトムハウジングローター（８）内に磁気鋼板（１５）が固定され、前記磁気鋼板（１５）の軸方向の幅は前記モータステータ（１０）の軸方向の幅よりも大きく、前記磁気鋼板（１５）の上縁は前記モータステータ（１０）の上縁よりも高いか、または前記磁気鋼板（１５）の下縁は前記モータステータ（１０）の下縁よりも低く、
前記第１のモータ（６）の出力回転軸に、前記第１のコードディスク（７）と同軸に固定された放熱ファンを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄレーザーレーダー。
【請求項4】
請求項１～３のいずれか１項に記載の３Ｄレーザーレーダーを用いて、ロボットの周辺環境情報をリアルタイムで走査する、ことを特徴とする脚式ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザーレーダー装置の技術分野に関し、特に、３Ｄレーザーレーダーおよび脚式ロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、レーザーレーダーは、産業地図、３次元モデリング、自動運転などの分野で広く利用されている。例えば、自動追従の応用場面では、モバイルデバイスは周囲の被検出物にレーザービームを放出し、その後被検出物から反射される光信号を受信し、処理後、モバイルデバイス周囲の被検出物の位置情報を取得する。
【0003】
しかし、既存のレーザーレーダーはほとんど２次元レーザーレーダーであり、あるいは３次元環境を走査することができるが、走査不感帯が大きく、単一のレーダー走査視角が小さく、取得した周囲環境情報が少なく、ロボットに複数のレーダーを設置して大きな走査視角を得る必要があり、複数組のレーザー受送信アセンブリを使用すると、コストが高くなる。
【0004】
さらに、中国特許（ＣＮ１１０４８８２４９Ａ）では、レーザーレーダー装置および移動ロボットが開示され、レーザーレーダーセンサー、回転プラットフォーム、およびベースを備え、レーザーレーダーセンサーは前記回転プラットフォームの上方に設けられ、ベースは前記回転プラットフォームを載置するために使用され、前記レーザーレーダーセンサーと前記回転プラットフォーム間に調整装置が設けられ、前記調整装置は、前記レーザーレーダーセンサーを第１の軸方向に沿って回転させるように駆動し、前記第１の軸方向は前記回転プラットフォームと平行である。レーザーレーダーセンサーと前記回転プラットフォーム間に調整装置が設けられ、レーザーレーダーセンサーを垂直方向に調整して、３次元空間内の走査を可能にすることができる。
【0005】
前記調整装置は回転プラットフォームに設けられ、前記調整装置は、ギアアセンブリと、前記ギアアセンブリの回転を駆動するための第１の駆動モータとを備え、前記第１の駆動モータは回転軸を含み、前記第１の軸方向は前記回転軸と平行である。前記レーザーレーダー装置は取付ブラケットを含み、前記レーザーレーダーセンサーは前記取付ブラケットに設けられ、前記取付ブラケットに前記ギアアセンブリと噛み合うギア嵌合部を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】中国特許（ＣＮ１１０４８８２４９Ａ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上記技術的解決策では、駆動モータはギアを介して直接レーザーレーダーセンサーの垂直方向走査を駆動するが、レーザーレーダーセンサー構造は精密で複雑であり、いくつかの高周波数の場合、垂直走査頻度が非常に高く、回転寿命、接続強度、動的バランス、回転慣性などの多くの要因を考慮しなければならなく、構造が複雑であり、既存のレーザーレーダーセンサーに対する要求が非常に高いので、製造コストが高くなる。
【0008】
よりさらに、上記技術的解決策は、ギアを介してレーザーレーダーセンサーを回転させるが、ギアによるセンサーを回転させる場合、走査頻度が低く、高周波数走査を達成できず、応用範囲が狭く、幅広く普及に寄与しない。
【0009】
先行技術の欠点を克服するために、本発明の目的の１つは、レーザー放射電極および反射体を備え、反射体はレーザー放射電極から放出されたレーザーパルス信号を反射し、レーザー放射電極に対して往復回転し、さらに反射体の回転によって、レーザーパルス信号の多角度反射を実現する同時に、高周波数走査シナリオに適用でき、適用範囲が広く、環境を３次元走査でき、幅広く普及に寄与し、構造が簡単で、実用的であり、実施可能であり、既存のレーザー放射電極などのデバイスに対する要求が低く、製造コストが低い３Ｄレーザーレーダーを提供することである。
【0010】
本発明の目的のもう１つは、３Ｄレーザーレーダーを搭載し、環境を３次元走査することができる脚式ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的の１つを達成するための本発明の第１技術的解決策は以下のとおりである。
３Ｄレーザーレーダーは、垂直走査ユニットおよび前記垂直走査ユニットを水平方向に回転させるための水平回転装置を備え、前記垂直走査ユニットは、取付台座（１）、並びに前記取付台座（１）に順次設けられたレーザー受光電極（２）、凸レンズ（３）、レーザー放射電極（４）、反射体（５）を含み、前記レーザー受光電極（２）は前記凸レンズ（３）の焦点位置に設けられ、前記レーザー放射電極（４）は前記凸レンズ（３）の主光軸に設けられ、前記反射体（５）は前記取付台座（１）に回転可能に設けられ、前記反射体（５）の回転中心は前記凸レンズ（３）の主光軸と重なり合い、前記レーザー放射電極（４）はレーザーパルス信号を放出し、前記反射体（５）の回転によって垂直平面内の周囲環境を走査し、回転モータを備えた水平回転装置によって３次元環境を走査する。
３Ｄレーザーレーダーは、垂直走査ユニットおよび前記垂直走査ユニットを水平方向に回転させるための水平回転装置を備え、前記垂直走査ユニットは、取付台座（１）、並びに前記取付台座（１）に順次設けられたレーザー受光電極（２）、凸レンズ（３）、レーザー放射電極（４）、反射体（５）を含み、前記レーザー受光電極（２）は前記凸レンズ（３）の焦点位置に設けられ、前記レーザー放射電極（４）は前記凸レンズ（３）の主光軸に設けられ、前記反射体（５）は前記取付台座（１）に回転可能に設けられ、前記反射体（５）の回転中心は前記凸レンズ（３）の主光軸と重なり合い、前記レーザー放射電極（４）はレーザーパルス信号を放出し、前記反射体（５）の回転によって垂直平面内の周囲環境を走査し、回転モータを備えた水平回転装置によって３次元環境を走査する。
【0012】
本発明は、継続的な探求と試験の結果、レーザー放射電極および反射体を備え、反射体はレーザー放射電極から放出されたレーザーパルス信号を反射し、レーザー放射電極に対して往復回転し、さらに反射体の回転によって、レーザーパルス信号の多角度反射を実現すると同時に、周囲環境を走査し、構造が簡単で、実用的であり、実施可能であり、既存のレーザー放射電極などのデバイスに対する要求が低く、高周波数走査シナリオに適用でき、適用範囲が広く、環境を３次元走査でき、幅広く普及に寄与し、製造コストが低い。
【0013】
さらに、本発明が提供する３Ｄレーザーレーダーでは、垂直走査ユニットによって環境中の垂直平面内の２次元走査を実現し、その後水平回転装置によって垂直走査ユニットを水平方向に回転させ、さらに周囲環境の３次元走査を実現し、走査視野は３６０°×９０°を超え、１組のレーザー受送信アセンブリのみを使用すればよく、構造が簡単でコストが低い。
【0014】
好ましい技術的対策として、前記垂直走査ユニットは、第１のモータと第１のコードディスクを含み、前記第１のモータは前記反射体の回転を駆動し、前記第１のコードディスクは前記反射体に同心的に固定接続され、前記第１のコードディスクは前記反射体の回転情報を取得する。
【0015】
本発明は、第１のモータによって反射体を高速に回転させることにより、本発明は高周波数走査を実現すると同時に、レーザー放射電極などの高精度デバイスに影響を与えず、簡単に実施できる。
【0016】
好ましい技術的対策として、前記取付台座の外側に保護カバーが固定され、前記保護カバーは下部ボトムハウジングに固定接続され、前記取付台座に可視光放射電極が設けられ、前記可視光放射電極から放出された可視光は前記凸レンズによって屈折し、前記反射体の反射によって、前記保護カバー上に特定のパターンを形成するか、または前記保護カバーを貫通し、水平回転装置の協力により、周辺外部環境上にパターンを表示または描画する。この構造により、３Ｄレーザーレーダーは外部へ可視光パターンを投射することができるので、外部へレーダー自身およびロボットに関連する各種の情報を表示することができ、コストが低く、構造が簡単である。
【0017】
好ましい技術的対策として、前記水平回転装置は、上部ボトムハウジングローター、下部ボトムハウジング、および前記下部ボトムハウジング内に固定されたモータステータを含み、前記取付台座は前記上部ボトムハウジングローターに固定されてそれにとともに回転する。外部のローターモータによって垂直走査ユニットを水平方向に回転させる。
【0018】
好ましい技術的対策として、前記上部ボトムハウジングローターの周方向において、同じ円周に沿って貫通穴が均一に開設され、前記貫通穴によって光電コードディスクを構成することにより、前記上部ボトムハウジングローターの回転情報を取得し、さらに前記垂直走査ユニットの水平回転情報を取得する。
【0019】
好ましい技術的対策として、前記上部ボトムハウジングローターと前記下部ボトムハウジング間に中空の無線信号伝送モジュールが同心的に設けられ、前記無線エネルギ伝送モジュールによって前記レーザー受光電極とレーザー放射電極に電力を供給する。上部ボトムハウジングローターと下部ボトムハウジングは相対的に回転し、電力供給および信号伝送の必要ある場合、従来のケーブルの代わりに無線エネルギ伝送モジュールを使用し、往復回転中ケーブルの疲労損傷を回避することができる。
【0020】
好ましい技術的対策として、前記下部ボトムハウジング上にベース回路基板が固定され、前記上部ボトムハウジングローターと前記下部ボトムハウジング間に無線信号伝送アセンブリが同心的に設けられ、光通信を用いて無線通信を実現し、前記レーザー放射電極と前記レーザー受光電極は、前記無線信号伝送アセンブリを介して前記ベース回路基板との無線通信を実現する。
【0021】
好ましい技術的対策として、前記第１のモータの出力回転軸に、第１のコードディスクと同軸に固定された放熱ファンを有する。この構造は、レーザーレーダー内部の気流を循環させ、モータなどの発熱アセンブリの放熱に寄与する。構造が簡単でコストが低い。
【0022】
好ましい技術的対策として、前記上部ボトムハウジングローター内に磁気鋼板が固定され、前記磁気鋼板の軸方向の幅は前記モータステータの軸方向の幅よりも大きく、前記磁気鋼板の上縁は前記モータステータの上縁よりも高いか、または前記磁気鋼板の下縁は前記モータステータの下縁よりも低い。この構造の設計により、垂直方向において、磁気鋼板はモータステータから離れて配置され、上部ボトムハウジングローターとモータステータ間に大きな軸方向磁気吸引力を発生させ、水平回転装置がより安定かつ確実に回転し、さらに上部ボトムハウジングローターが回転中下部ボトムハウジングと大きく揺れるのを回避する。
【0023】
上記目的の１つを達成するための本発明の第２技術的解決策は以下のとおりである。
３Ｄレーザーレーダーは、レーザーパルス信号を放出するレーザー放射電極と、光を反射する反射体と、反射体を回転させる駆動源とを備える。
前記駆動源に、反射体に接続された接続軸が設けられ、
前記接続軸は反射体を往復回転させて、レーザーパルス信号の多角度反射を実現し、周囲環境を走査する。
３Ｄレーザーレーダーは、レーザーパルス信号を放出するレーザー放射電極と、光を反射する反射体と、反射体を回転させる駆動源とを備える。
前記駆動源に、反射体に接続された接続軸が設けられ、
前記接続軸は反射体を往復回転させて、レーザーパルス信号の多角度反射を実現し、周囲環境を走査する。
【0024】
本発明は、継続的な探求と試験の結果、レーザー放射電極および反射体を備え、反射体はレーザー放射電極から放出されたレーザーパルス信号を反射し、レーザー放射電極に対して往復回転し、さらに反射体の回転によって、レーザーパルス信号の多角度反射を実現すると同時に、周囲環境を走査し、構造が簡単で、実用的であり、実施可能であり、既存のレーザー放射電極などのデバイスに対する要求が低く、高周波数走査シナリオに適用でき、適用範囲が広く、環境を３次元走査でき、幅広く普及に寄与し、製造コストが低い。
【0025】
好ましい技術的対策として、前記反射体は斜めに配置され、レーザー放射電極に隣接し、両者は離れて組み立てられ、レーザー放射電極と移動反射体との干渉を避け、
前記反射体の傾斜面はレーザー放射電極のレーザーパルス信号と交差し、
前記反射体は、反射性能を有する表面研磨金属器具または金属メッキ反射膜を備えたガラスまたは金属メッキ反射膜を備えた金属製品であり、
前記駆動源は駆動モータであり得る。
前記反射体の傾斜面はレーザー放射電極のレーザーパルス信号と交差し、
前記反射体は、反射性能を有する表面研磨金属器具または金属メッキ反射膜を備えたガラスまたは金属メッキ反射膜を備えた金属製品であり、
前記駆動源は駆動モータであり得る。
【0026】
上記目的の１つを達成するための本発明の第３技術的解決策は以下のとおりである。
脚式ロボットは、上記の３Ｄレーザーレーダーを利用してロボットの周辺環境情報の即時走査を実現する。
脚式ロボットは、上記の３Ｄレーザーレーダーを利用してロボットの周辺環境情報の即時走査を実現する。
【発明の効果】
【0027】
本発明は、継続的な探求と試験の結果、レーザー放射電極および反射体を備え、反射体はレーザー放射電極から放出されたレーザーパルス信号を反射し、レーザー放射電極に対して往復回転し、さらに反射体の回転によって、レーザーパルス信号の多角度反射を実現すると同時に、周囲環境を走査し、構造が簡単で、実用的であり、実施可能であり、既存のレーザー放射電極などのデバイスに対する要求が低く、高周波数走査シナリオに適用でき、適用範囲が広く、環境を３次元走査でき、幅広く普及に寄与し、製造コストが低い。
【0028】
さらに、本発明が提供する３Ｄレーザーレーダーでは、垂直走査ユニットによって環境中の垂直平面内の２次元走査を実現し、その後水平回転装置によって垂直走査ユニットを水平方向に回転させ、さらに周囲環境の３次元走査を実現し、走査視野は３６０°×９０°を超え、１組のレーザー受送信アセンブリのみを使用すればよく、構造が簡単でコストが低い。
【0029】
さらに、本発明が提供する脚式ロボットでは、３Ｄレーザーレーダーが搭載され、垂直走査ユニットによって環境中の垂直平面内の２次元走査を実現し、その後水平回転装置によって垂直走査ユニットを水平方向に回転させ、さらに周囲環境の３次元走査を実現し、走査視野は３６０°×９０°を超え、１組のレーザー受送信アセンブリのみを使用すればよく、構造が簡単でコストが低い。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、図面および具体的な実施形態を参照しながら本発明をさらに説明するが、矛盾しない限り、以下で説明される各実施例または各技術的特徴を任意に組み合わせて新しい実施例を得ることができることに留意されたい。
【0032】
なお、本明細書で使用される「水平」、「垂直」、「上」、「下」などの用語は説明の目的でのみ使用される。特に定義しない限り、本明細書で使用されるすべての技術および科学用語は、本発明の技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は具体的な実施例を説明する目的でのみ使用され、本発明を限定するものではない。
【0033】
図１、図２、図３および図４に示すように、３Ｄレーザーレーダーは、垂直走査ユニットと、前記垂直走査ユニットを水平方向に回転させるための水平回転装置を備える。前記垂直走査ユニットは、取付台座１、並びに前記取付台座１上に順次設けられたレーザー受光電極２、凸レンズ３、レーザー放射電極４、反射体５を含む。前記レーザー受光電極２は前記凸レンズ３の焦点位置に設けられ、前記レーザー放射電極４は前記凸レンズ３の主光軸に設けられ、前記反射体５は前記取付台座１に回転可能に設けられ、前記反射体５の回転中心は前記凸レンズ３の主光軸と重なり合う。前記レーザー放射電極４はレーザーパルス信号を放出し、反射体５の回転によって垂直平面内の周囲環境を走査し、さらに回転モータを備えた水平回転装置によって３次元環境を走査する。
【0034】
本発明は、継続的な探求と試験の結果、レーザー放射電極４および反射体５を備え、反射体５はレーザー放射電極４から放出されたレーザーパルス信号を反射し、レーザー放射電極４に対して往復回転し、さらに反射体５の回転によって、レーザーパルス信号の多角度反射を実現すると同時に、周囲環境を走査し、構造が簡単で、実用的であり、実施可能であり、既存のレーザー放射電極などのデバイスに対する要求が低く、高周波数走査シナリオに適用でき、適用範囲が広く、環境を３次元走査でき、幅広く普及に寄与し、製造コストが低い。
【0035】
さらに、本発明が提供する３Ｄレーザーレーダーでは、垂直走査ユニットによって環境中の垂直平面内の２次元走査を実現し、その後、水平回転装置によって垂直走査ユニットを水平方向に回転させ、さらに周囲環境の３次元走査を実現し、走査視野は３６０°×９０°を超え、１組のレーザー受送信アセンブリのみを使用すればよく、構造が簡単でコストが低い。
【0036】
前記反射体５は反射鏡であり、製造コストが低く、実現が容易である。
【0037】
前記取付台座１の外側に保護カバー１６が固定され、前記保護カバー１６は円弧状構造であり、下部ボトムハウジング９に固定接続される。
【0038】
本発明の垂直走査ユニットの具体的な実施例は以下のとおりである。
前記垂直走査ユニットは、第１のモータ６と第１のコードディスク７をさらに含み、前記第１のモータ６は前記反射体５の回転を駆動し、前記第１のコードディスク７は前記反射体５に同心的に固定接続され、前記第１のコードディスク７によって前記反射体５の回転情報を取得する。
前記垂直走査ユニットは、第１のモータ６と第１のコードディスク７をさらに含み、前記第１のモータ６は前記反射体５の回転を駆動し、前記第１のコードディスク７は前記反射体５に同心的に固定接続され、前記第１のコードディスク７によって前記反射体５の回転情報を取得する。
【0039】
前記第１のモータ６の出力回転軸に、第１のコードディスク７と同軸に固定された放熱ファンを有する。この構造は、レーザーレーダー内部の気流を循環させ、モータなどの発熱アセンブリの放熱に有利である。構造が簡単でコストが低い。
【0040】
本発明は、直接第１のモータ６によって反射体５を高速に回転させることにより、本発明は高周波数走査を実現すると同時に、レーザー放射電極４などの高精度デバイスに影響を与えず、簡単に実施できる。
【0041】
本発明の可視光放射電極１４の設置の具体的な実施例は以下のとおりである。
前記取付台座１に可視光放射電極１４が設けられ、前記可視光放射電極１４から放出された可視光は前記凸レンズ３によって屈折し、さらに前記反射体５の反射によって、前記保護カバー１６に特定のパターンを形成するか、または前記保護カバー１６を貫通し、水平回転装置の協力により、周辺外部環境上にパターンを表示または描画する。この構造により、３Ｄレーザーレーダーによって外部へ可視光パターンを投射し、外部へレーダー自身およびロボットに関連する各種情報を表示し、コストが低く構造が簡単である。
前記取付台座１に可視光放射電極１４が設けられ、前記可視光放射電極１４から放出された可視光は前記凸レンズ３によって屈折し、さらに前記反射体５の反射によって、前記保護カバー１６に特定のパターンを形成するか、または前記保護カバー１６を貫通し、水平回転装置の協力により、周辺外部環境上にパターンを表示または描画する。この構造により、３Ｄレーザーレーダーによって外部へ可視光パターンを投射し、外部へレーダー自身およびロボットに関連する各種情報を表示し、コストが低く構造が簡単である。
【0042】
本発明の水平回転装置の具体的な実施例は以下のとおりである。
前記水平回転装置は、上部ボトムハウジングローター８、下部ボトムハウジング９、前記下部ボトムハウジング９内に固定されたモータステータ１０、および水平回転軸承１９を含む。前記取付台座１は前記上部ボトムハウジングローター８に固定されてそれとともに回転する。外部のローターモータによって垂直走査ユニットを水平方向に回転させる。
前記水平回転装置は、上部ボトムハウジングローター８、下部ボトムハウジング９、前記下部ボトムハウジング９内に固定されたモータステータ１０、および水平回転軸承１９を含む。前記取付台座１は前記上部ボトムハウジングローター８に固定されてそれとともに回転する。外部のローターモータによって垂直走査ユニットを水平方向に回転させる。
【0043】
上部ボトムハウジングローター８の上端にレーザー駆動回路基板１８が設けられる。
【0044】
本発明の上部ボトムハウジングローター８の具体的な実施例は以下のとおりである。
前記上部ボトムハウジングローター８の周方向において、同じ円周に沿って貫通穴１１が均一に開設され、前記貫通穴１１によって光電コードディスクを構成することにより、前記上部ボトムハウジングローター８の回転情報を取得し、さらに前記垂直走査ユニットの水平回転情報を取得する。
前記上部ボトムハウジングローター８の周方向において、同じ円周に沿って貫通穴１１が均一に開設され、前記貫通穴１１によって光電コードディスクを構成することにより、前記上部ボトムハウジングローター８の回転情報を取得し、さらに前記垂直走査ユニットの水平回転情報を取得する。
【0045】
前記上部ボトムハウジングローター８内に磁気鋼板１５が固定され、前記磁気鋼板１５の軸方向の幅は前記モータステータ１０の軸方向の幅よりも大きく、前記磁気鋼板１５の上縁は前記モータステータ１０の上縁よりも高い。
【0046】
この構造の設計により、垂直方向において、磁気鋼板１５はモータステータ１０よりも一定の高さだけで高く、上部ボトムハウジングローター８とモータステータ１０に大きな軸方向磁気吸引力を発生し、水平回転装置はより安定かつ確実に回転することができ、さらに上部ボトムハウジングローター８の回転中下部ボトムハウジング９から外れるのを回避する。
【0047】
本発明の無線信号伝送モジュールの具体的な実施例は以下のとおりである。
前記上部ボトムハウジングローター８と前記下部ボトムハウジング９間に中空の無線エネルギ伝送モジュールが同心的に設けられ、前記無線エネルギ伝送モジュール１２は前記レーザー受光電極２とレーザー放射電極４に電力を供給する。上部ボトムハウジングローター８と下部ボトムハウジング９は相対的に回転し、電力供給および信号伝送の必要ある場合、従来ケーブルの代わりに無線エネルギ伝送モジュール１２を使用し、ケーブルの往復回転中の疲労損傷を回避することができる。
前記上部ボトムハウジングローター８と前記下部ボトムハウジング９間に中空の無線エネルギ伝送モジュールが同心的に設けられ、前記無線エネルギ伝送モジュール１２は前記レーザー受光電極２とレーザー放射電極４に電力を供給する。上部ボトムハウジングローター８と下部ボトムハウジング９は相対的に回転し、電力供給および信号伝送の必要ある場合、従来ケーブルの代わりに無線エネルギ伝送モジュール１２を使用し、ケーブルの往復回転中の疲労損傷を回避することができる。
【0048】
本発明の無線信号伝送構造の具体的な実施例は以下のとおりである。
前記下部ボトムハウジング９にベース回路基板１３が固定され、前記上部ボトムハウジングローター８と前記下部ボトムハウジング９に無線信号伝送アセンブリ１７が同心的に設けられ、光通信を利用して無線通信を実現し、前記レーザー放射電極４と前記レーザー受光電極２は、前記無線信号伝送アセンブリ１７を介して前記ベース回路基板１３との無線通信を実現する。
前記下部ボトムハウジング９にベース回路基板１３が固定され、前記上部ボトムハウジングローター８と前記下部ボトムハウジング９に無線信号伝送アセンブリ１７が同心的に設けられ、光通信を利用して無線通信を実現し、前記レーザー放射電極４と前記レーザー受光電極２は、前記無線信号伝送アセンブリ１７を介して前記ベース回路基板１３との無線通信を実現する。
【0049】
本発明の３Ｄレーザーレーダーを適用する実施例は以下のとおりである。
脚式ロボットは、上記の３Ｄレーザーレーダーを用いてロボットの周辺環境情報の即時走査を実現する。
脚式ロボットは、上記の３Ｄレーザーレーダーを用いてロボットの周辺環境情報の即時走査を実現する。
【0050】
本発明が提供する脚式ロボットは、３Ｄレーザーレーダーが搭載され、垂直走査ユニットによって環境の垂直平面内の２次元走査を実現し、その後水平回転装置によって垂直走査ユニットを水平方向に回転させ、さらに周囲環境の３次元走査を実現し、走査視野は３６０°×９０°を超え、１組のレーザー受送信アセンブリのみを使用すればよく、構造が簡単でコストが低い。
【0051】
本発明の好ましい実施例は以下のとおりである。
３Ｄレーザーレーダーは、レーザーパルス信号を放出するレーザー放射電極４と、光を反射する反射体５、反射体５を回転させる駆動源を備える。
前記駆動源に、反射体５に接続された接続軸が設けられ、
前記接続軸は反射体５を往復回転させ、レーザーパルス信号の多角度反射を実現し、周囲環境を走査する。
３Ｄレーザーレーダーは、レーザーパルス信号を放出するレーザー放射電極４と、光を反射する反射体５、反射体５を回転させる駆動源を備える。
前記駆動源に、反射体５に接続された接続軸が設けられ、
前記接続軸は反射体５を往復回転させ、レーザーパルス信号の多角度反射を実現し、周囲環境を走査する。
【0052】
前記反射体５は斜めに配置され、レーザー放射電極４に隣接し、両者は離れて組み立てられ、レーザー放射電極４と移動反射体５の干渉を避け、前記反射体５の傾斜面はレーザー放射電極４のレーザーパルス信号と交差する。
前記反射体５は、反射性能を有する表面研磨金属器具、または金属メッキ反射膜を備えたガラス、または金属メッキ反射膜を備えた金属製品であり、
前記駆動源は駆動モータであり得る。
前記反射体５は、反射性能を有する表面研磨金属器具、または金属メッキ反射膜を備えたガラス、または金属メッキ反射膜を備えた金属製品であり、
前記駆動源は駆動モータであり得る。
【0053】
上記実施形態は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はここに限定されず、当業者は、本発明に基づいて行った実質的でない変更および置換は、すべて本発明の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0054】
１ 取付台座
２ レーザー受光電極
３ 凸レンズ
４ レーザー放射電極
５ 反射体
６ 第１のモータ
７ 第１のコードディスク
８ 上部ボトムハウジングローター
９ 下部ボトムハウジング
１０ モータステータ
１１ 貫通穴
１２ 無線エネルギ伝送モジュール
１３ ベース回路基板
１４ 可視光放射電極
１５ 磁気鋼板
１６ 保護カバー
１７ 無線信号伝送アセンブリ
１８ レーザー駆動回路基板
１９ 水平回転軸承
２ レーザー受光電極
３ 凸レンズ
４ レーザー放射電極
５ 反射体
６ 第１のモータ
７ 第１のコードディスク
８ 上部ボトムハウジングローター
９ 下部ボトムハウジング
１０ モータステータ
１１ 貫通穴
１２ 無線エネルギ伝送モジュール
１３ ベース回路基板
１４ 可視光放射電極
１５ 磁気鋼板
１６ 保護カバー
１７ 無線信号伝送アセンブリ
１８ レーザー駆動回路基板
１９ 水平回転軸承
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】