Welcome-球速体育一种空心保护罩激光雷达、避障方法及其应用

　　1.一种空心保护罩激光雷达，包括均安装在机器人本体上的激光发生组件(11)和激光

　　接收组件(12)，其特征在于：所述激光发生组件(11)发出环绕机器人本体(2)的环形激光网

　　L，所述激光接收组件(12)包括平行设置的镜面一(121)和镜面二(122)，所述镜面一(121)

　　和镜面二(122)之间安装有摄像头(123)，所述摄像头(123)位于机器人本体(2)的中轴上，

　　2.根据权利要求1所述的一种空心保护罩激光雷达，其特征在于：所述激光发生组件

　　3.根据权利要求2所述的一种空心保护罩激光雷达，其特征在于：激光发生组件(11)包

　　括若干线激光发射器，围绕机器人本体(2)均匀分布，若干线激光发射器斜向下所发出的激

　　4.根据权利要求2所述的一种空心保护罩激光雷达，其特征在于：所述激光发生组件

　　(11)包括位于机器人本体(2)中轴上的一个点激光发射器(111)，所述点激光发射器(111)

　　上方设有反射罩(112)，所述反射罩(112)对应点激光发射器(111)位置设有反射锥(113)，

　　所述点激光发射器(111)向反射锥(113)发出点激光，经反射锥(113)反射后形成一个环状

　　激光网L，环状激光网L再经反射罩(112)的反射形成环绕机器人本体(2)的环形激光网L。

　　5.根据权利要求4所述的一种空心保护罩激光雷达，其特征在于：所述镜面一(121)面

　　6.根据权利要求5所述的一种空心保护罩激光雷达，其特征在于：环形激光网L与地面

　　7.一种激光雷达避障方法，其特征在于：包括权利要求1‑6任意一项所述的激光雷达，

　　第一步，通过激光发生组件(11)斜向下发出用于探测障碍物的环形激光网L；

　　第二步，环形激光网L照射到障碍物后，会在障碍物表面形成激光点A和漫反射激光L1；

　　第三步，漫反射激光L1先会照射到镜面一(121)上，之后经过镜面一(121)和镜面二

　　(122)多次反射而形成反射光路L2、L3、L4.....Ln，最终反射激光Ln会被摄像头(123)捕捉，

　　第四步，B点可以通过图像处理器计算得出坐标X1和Y1，同时可以计算得出B点的方位

　　角K1，通过镜面反射原理可知，反射激光L1与Ln平行且同在一个平面，因此A点的方位角K2

　　第五步，获得A点的方位后，控制器发出避障指令，使机器人本体(2)绕开障碍物。

　　8.根据权利要求7所述的一种激光雷达避障方法，其特征在于：摄像头(123)中心焦点

　　坐标F是已知的，由此可以得出B点与焦点F的空间坐标直线方程BF，也就是Ln的空间坐标直

　　线方程，利用镜面反射原理可知反射激光L1与Ln为平行关系，同时通过镜面一(121)和镜面

　　9.一种激光雷达应用，其特征在于：包括权利要求8所述的激光雷达，所述激光雷达应

　　用在安保系统上，其安装在被保护物体上部，从上往下发出环形激光网L将物体包裹其中。

　　目前送餐机器人，服务机器人，工业AGV，机床人体保护器等一般是采用超声波，红

　　外线，激光雷达来进行障碍物检测，这些技术在机器人近距离的范围内存在检测盲区和死

　　角，没有办法进行全方位上下保护，特别是在送餐机器人，服务机器人，仓库机器人，其形状

　　又高又细，活动的空间小，目前只能在其部分高度范围进行障碍物检测，没有办法进行全方

　　位上下保护，即使使用360°的激光雷达，但是其下视角度小，而且其视觉容易被其本身的机

　　收组件，其特征在于：所述激光发生组件发出环绕机器人本体的环形激光网L，所述激光接

　　收组件包括平行设置的镜面一和镜面二，所述镜面一和镜面二之间安装有摄像头，所述摄

　　发射器，所述点激光发射器上方设有反射罩，所述反射罩对应点激光发射器位置设有反射

　　锥，所述点激光发射器向反射锥发出点激光，经反射锥反射后形成一个环状激光网L，环状

　　第二步，环形激光网L照射到障碍物后，会在障碍物表面形成激光点A和漫反射激

　　第三步，漫反射激光L1先会照射到镜面一上，之后经过镜面一和镜面二多次反射

　　而形成反射光路L2、L3、L4.....Ln，最终反射激光Ln会被摄像头捕捉，而在摄像头内形成一

　　第四步，B点可以通过图像处理器计算得出坐标X1和Y1，同时可以计算得出B点的

　　方位角K1，通过镜面反射原理可知，反射激光L1与Ln平行且同在一个平面，因此A点的方位

　　进一步的技术方案，摄像头中心焦点坐标F是已知的，由此可以得出B点与焦点F的

　　空间坐标直线方程BF，也就是Ln的空间坐标直线方程，利用镜面反射原理可知反射激光L1

　　与Ln为平行关系，同时通过镜面一和镜面二的空间直线的空间坐标直线与L交点A到摄像头传感器的垂直距离高度H。

　　面二一并使用，有效解决了激光雷达下视角小和因机器人本身结构物体阻挡而导致的探测

　　一种激光雷达应用，包括上述激光雷达，所述激光雷达应用在安保系统上，其安装

　　在被保护物体上部，从上往下发出环形激光网L将物体包裹其中，该激光雷达能够在一个狭

　　小的空间范围内对被保护物品进行360°全方位保护，体积小成本低，结构简单，适用于例如

　　人，其最大的特征是无需人工操作，能够将物品送达到指定的地方，在运输途中会遇到不同

　　的障碍，而如何避障将是服务机器人的另一难点，下面将激光雷达1和服务机器人相结合进

　　本发明中的激光雷达1包括激光发生组件11和激光接收组件12，通常情况下激光

　　接收组件12安装在机器人本体2的顶端，而激光发生组件11安装在机器人本体2上，具体四

　　第三种：通常激光雷达1还具有壳体，因此激光发生组件11还可以安装在壳体上，

　　第四种：针对第二种方式的延伸，激光发生组件11可以安装在机器人本体2的上部

　　在特别情况下，激光接收组件12可以安装在机器人本体2内，例如图4和图5所示，

　　安装在下部也是可以的，图4所示为常规的安装方式，而图5所示则是将激光雷达1反过来安

　　装，具体的探测原理相同，可以根据实际情况选择安装方式，但其实现避障的原理相同，在

　　本发明中不再一一赘述，以第一种方式进一步说明；使用时位于机器人本体2上的激光雷达

　　第二步，环形激光网L照射到障碍物后，会在障碍物表面形成激光点A和漫反射激

　　第三步，由于镜面一121的面积大于镜面二122，因此漫反射激光L1并不会受到阻

　　挡而会照射到镜面一121上，之后经过镜面一121和镜面二122多次反射而形成反射光路L2、

　　L3、L4.....Ln，最终反射激光Ln会被摄像头123捕捉，而在摄像头123内形成一个像素坐标

　　第四步，B点可以通过图像处理器计算得出坐标X1和Y1，同时通过TgK＝X1/Y1可以

　　计算得出B点的方位角K1，通过镜面反射原理可知，反射激光L1与Ln为平行关系，因此A点的

　　另外，摄像头123中心焦点坐标F是已知的，由此可以得出B点与焦点F的空间坐标

　　直线方程BF，也就是Ln的空间坐标直线方程，利用镜面反射原理可知反射激光L1与Ln为平

　　程，而环形激光网L中的某一条点激光可以通过内部预先设定而得出空间直线传感器的垂直距离高度H；具体L1的空间直线方程推算如下：已

　　和在镜面二122的反射点，从而可以计算出L4的空间直线方程，利用镜面反射对称原理，如

　　第五步，获得A点的方位后，控制器发出避障指令，使机器人本体2绕开障碍物。

　　要说明的是，通常情况下镜面一121的面积等于或大于机器人本体2上端的面积，

　　以确保能够接收到反射激光，但在不考虑极端情况下，镜面一121的面积可以小于机器人本

　　体2上端的面积，但同时需要调整激光发生器的射出角度，即增大发射角度，使环形激光网L

　　的范围变大，探测范围变得广，以确保反射激光具有足够的空间躲避机器人本体2上端拐角

　　阻挡，也就是说明，例如：正常情况下，距离机器人本体20cm才会发出避障指令，但镜面一

　　121的面积可以小于机器人本体2上端的面积，需要增大发射角度，距离机器人本体21cm就

　　本发明提供了一种全新的探测避障方式，利用光的反射原理，再配合镜面一121和

　　镜面二122一并使用，有效解决了因物体阻挡而导致的探测失效，线°无死角探

　　1、激光发生组件11包括若干线激光发射器，围绕机器人本体2均匀分布，若干线激

　　2、激光发生组件11包括位于机器人本体2中轴上的一个点激光发射器111，点激光

　　发射器111上方设有反射罩112，反射罩112对应点激光发射器111位置设有反射锥113，使用

　　时点激光发射器111向反射锥113发出点激光，反射锥113端点接触到线点激光后，会反射出

　　360°水平激光网L’，水平激光网L’照射到反射罩112的内侧之后会再次被反射而形成环绕

　　机器人本体2的环形激光网L，其中反射罩112是注塑或者用铝材料加工出来的，其内部为镜

　　面，反射罩112四周折弯角度使反射出来的环形经过网按一定角度射出，而环形激光网L与

　　还有另一种应用方式，将上述激光雷达1应用到安保系统中，使用时，将激光雷达1

　　安装在被保护物体的上方，并与报警系统连通，激光雷达1从上往下发射出环形激光网L，人

　　体接触到环形激光网L后根据上述实施方式进行确定进入物体，同时触发报警系统，该激光

　　雷达能够在一个狭小的空间范围内对被保护物品进行360°全方位保护，体积小成本低，结

　　不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论

　　从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权

　　利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有

　　变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

　　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经适当组合，形成本领域技术人员