用于机器人测距测障的光学模组的制作方法

文档序号:17686452发布日期:2019-05-17 20:40阅读:126来源:国知局
用于机器人测距测障的光学模组的制作方法

本实用新型涉及测距感应器技术领域,特别涉及一种用于机器人测距测障的光学模组。



背景技术:

随着智能化时代的到来,各种智能设备的产生为人们带来巨大的便利。扫地机器人作为一种自动清洁的智能机器人,可以减轻人们的家务负担。由于屋内存在台阶和众多的障碍物,为了避免扫地机器人在工作的过程中从台阶处跌落或者碰到障碍物,本领域技术人员会在扫地机器人的底部和侧面安装测距测障模组。

现有技术中的测距测障模组1,其结构如图1所述,包括外壳11,外壳内部设有一PCB板12,PCB板12上焊装有发射LED元件13、接收LED元件14和转接插口15,外壳11的下部还设有一用于过滤光波的光学透镜16,外壳配合一后盖17组装起来,形成一独立的测距测障模组;使用时,需要扫地机器人在外壳特定的位置开设用于安装模组的安装槽,然后将模组放入至安装槽处固定住,另外还需要通过一连接线将模组内的PCB板与扫地机器人内部的主控PCB板电连接。

在实用的过程中发现,现有的测距测障模组存在以下弊端:1、测距测障模组部件多,工人在组装模组时需要耗费大量的时间,组装效率低;2、制造成本高,测距测障模组部件多,而且采用单独的PCB板用于焊装光敏元件和连接器插口,制造过程繁杂而且耗费大量的材料以及人工成本;3、角度不可调,由于测距测障模组只能装于安装槽内,因此外壳一旦开模之后,测距测障的模组难以调整角度。

因此需要改进。



技术实现要素:

本实用新型的目的就在于提供一种用于机器人测距测障的光学模组,以解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:

用于机器人测距测障的光学模组,包括PCB板,安装于使用该光学模组的机器人内部,作为安装电子元器件的载体,还包括发射LED元件,焊装于PCB板上,将电信号转换为光信号并发射出去;第一柔性导光器件,一端伸入至机器人内部,并对准所述发射LED元件,将所述发射LED元件发射出来的光信号传输出去,另一端固定在机器人外壳上,以实现将传输出来的光信号导出至任意方向;接收LED元件,焊装于PCB板上,用于接收发射LED元件发出并由障碍物反射回来的光信号,将其转换为电信号,以实现测量距离或者检测前方是否有障碍物;第二柔性导光器件,一端固定在机器人外壳,用于传输反射回来的光信号,另一端对准所述接收LED元件,以实现将反射回来的光信号传输到所述接收LED元件处。

作为本实用新型进一步的技术方案,所述发射LED元件选用红外LED发射二极管,所述接收LED元件选用红外LED接收二极管。

作为本实用新型进一步的技术方案,所述发射LED元件选用直插式红外LED发射二极管,所述接收LED元件选用直插式红外LED接收二极管。

作为本实用新型进一步的技术方案,所述发射LED元件选用贴片式红外LED发射二极管,所述接收LED元件选用贴片式红外LED接收二极管。

作为本实用新型进一步的技术方案,所述第一柔性导光器件包括导光光纤和光学透镜,所述导光光纤的两端均设有用于固定的卡扣件,所述光学透镜固定或拆装设置在卡扣件内。

作为本实用新型进一步的技术方案,所述第二柔性导光器件与第一柔性导光器件的结构相同。

作为本实用新型进一步的技术方案,所述卡扣件内设有一通槽,所述导光光纤的端部插设于所述通槽内。

作为本实用新型进一步的技术方案,所述发射LED元件和接收LED元件均采用侧装的方式焊装于所述PCB板上。

本实用新型的有益效果在于:1、本实用新型通过优化测距测障模组的结构,在任意PCB板上增加设置发射LED元件、接收LED元件、第一柔性导光器件和第二柔性导光器件,即可实现测距测障的功能,组装方便简单,产能大幅度提高;2、减少不必要的部件,不需要另行开模制作光学模组的外壳和盖板,也可以将发射LED元件和接收LED元件直接焊接在机器人内部的PCB上,节省了大量的材料和人工制造成本,综合成本降低超过50%;3、选用第一柔性导光器件和第二柔性导光器件作为光信号的输送载体,由于材质本身能够任意弯折扭曲,因此光学模组的测距测障角度也可以任意调整,以实现提高测量精度。

附图说明

图1中附图a是现有技术中测距测障光学模具的爆炸结构示意图,附图b是技术中测距测障光学模具的装配结构示意图;

图2是本实用新型测距测障光学模组的整体结构示意图;

图3是第一柔性导光器件的爆炸结构示意图;

图4是本实用新型的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明:

现有技术的扫地机器人大多都使用如图1所述的测距测障模组,包括外壳11,外壳内部设有一PCB板12,PCB板12上焊装有发射LED元件13、接收LED元件14和转接插口15,外壳11的下部还设有一用于过滤光波的光学透镜16,外壳配合一后盖17组装起来,形成一独立的测距测障模组;然而这种模组结构设计不合理,存在诸多缺点,为了解决现有技术中存在的问题,本实用新型提出以下具体实施方案。

如图2所示,一种用于机器人测距测障的光学模组,包括PCB板2、发射LED元件3、接收LED元件4、第一柔性导光器件5和第二柔性导光器件6,PCB板2安装于需要使用所述光学模组的机器人内部,该PCB板可以是机器人本身的PCB板,抑或是单独增加的专门作为载体的PCB板,作为安装电子元器件的载体,在本实施例中所指的PCB板2,是实现机器人内部功能所述必须存在的PCB板2,而并非想现有技术所需要单独添加的PCB板2,部件少,组装方便简单,产能大幅度提高。

在本实施例中,所述发射LED元件3选用直插式红外LED接收二极管,发射LED元件3焊装于所述PCB板2上,将电信号转换为光信号并发射出去,在本实施例中,所述发射LED元件3选用红外LED发射二极管,优选为直插式红外LED发射二极管。

如图3所示,所述第一柔性导光器件5包括导光光纤51和光学透镜52,所述导光光纤51的两端均设有用于固定的卡扣件53,所述光学透镜52固定或拆装设置在所述卡扣件53内,所述导光光纤51的一端伸入至机器人内部,所述卡扣件53内设有一通槽,所述导光光纤51的端部插设于所述通槽内对准所述光学透镜52,并通过卡扣件53固定安装在所述PCB上,并对准所述发射LED元件3,将所述发射LED元件3发射出来的光信号传输出去,所述导光光纤51的另一端通过所述卡扣件53固定安装于机器人外壳上,以实现将传输出来的光信号导出至任意方向。

在本实施例中,所述接收LED元件4选用直插式红外LED接收二极管,接收LED元件4焊装于所述PCB板2上,用于接收发射LED元件发出并由障碍物反射回来的光信号,将其转换为电信号,以实现测量距离或者检测前方是否有障碍物。

综上所述,本实用新型优化测距测障模组的结构,在机器人内部的PCB板2上增加设置发射LED元件3、接收LED元件4、第一柔性导光器件5和第二柔性导光器件6,即可实现测距测障的功能,组装方便简单,产能大幅度提高。

在焊装接收LED元件4和发射LED元件3时,为了节省安装空间以及优化内部结构,本实用新型的发射LED元件3和接收LED元件4均采用侧向安装方式,可以避免导光光纤51的大幅度折弯,上方也不会拱起,光学模组整体的厚度做得更薄,不占用过多的安装空间;另外,侧装的方式也使得卡扣件53与PCB板2之间的结合固定更加便利,拆装维修或者更换部件方便。

第二柔性导光器件6与第一柔性导光器件5的结构相同,一端通过卡扣件53固定在机器人外壳,并且通过卡扣件53固定设置于所述第一柔性导光器件5的旁侧,用于传输反射回来的光信号,另一端通过卡扣件53固定于PCB板2上,对准所述接收LED元件4,以实现将反射回来的光信号传输到所述接收LED元件4处。

在另一种实施例中,所述发射LED元件3选用贴片式红外LED发射二极管,所述接收LED元件4选用贴片式红外LED接收二极管;由于光敏元件是通过光作为媒体的一种传感器,因此说明书中仅仅是提供了两种最优的实施例,任何通过光进行反射接收而实现测距的装置,均可应用在本光学模组内,均属于本技术方案的保护范围。

本实施例中提及的测距测障光学模组,主要应用在扫地机器人内,一般是安装于扫地机器人的底部和/或侧面,从而实现防止扫地机器人“坠崖”和/或碰到障碍物;在制造扫地机器人的PCB板2时,直接在PCB板2上贴上光敏元件,并且通过导光光纤51将引出至扫地机器人的底部和/或侧面,只需要在扫地机器人的外壳上开设一个细小的孔将导光光纤51的一端引出即可,另外导光光纤51可以通过卡扣件53,将其两端分别固定在PCB板2和扫地机器人的外壳7处;如图4所示,本实用新型提供的测距测障光学模组在运行时,由发射LED元件3发出光信号,经由第一柔性导光器件5输出到扫地机器人外部空间,将光信号发射出去,当红外的检测方向遇到障碍物时,红外信号反射回来,经由第二柔性导光器件6传输到接收LED元件4,经过处理之后,可计算得出扫地机器人底部与地面的距离,若判断扫地机器人的底部与地面之间的距离过高,则反馈后退信号给扫地机器人的控制器,避免机器人“坠崖”。

本实施例中提及的测距测障光学模组,安装于扫地机器人的侧壁时,工作原理相同,判定方法做相应的改变;通过返回的信号计算出扫地机器人的前方有距离很近的障碍物,则反馈后退信号给扫地机器人的控制器,避免机器人碰到障碍物。

以上实施例仅是提供一种具体的应用例子和实施方式,本实用新型公开的测距测障光学模组,同样适用于各种领域的机器人测距测障,因此,在其他领域的机器人实用本测距测障光学模组,都落入要求保护的本实用新型范围内。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1