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。