一种距离测量装置及移动机器人的制作方法

1.本发明实施例涉及机器人技术领域，特别是涉及一种距离测量装置及移动机器人。


背景技术：

2.扫地机器人，又称自动打扫机、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，其能够凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。为使扫地机器人能够在一未知环境内高效合理地进行清扫工作，行业内普遍采用在扫地机器人内置一距离测量装置的方案，一般地，该距离测量装置为激光雷达，扫地机器人通过该距离测量装置能够实现扫地机器人自身的定位及导航，从而按照合理的路径进行清扫。
3.上述的距离测量装置一般包括传动结构，利用传动结构带动镜头以及激光发生器等测距器件转动以实现对镜头及激光发生器等测距器件的角度调节。
4.本发明的发明人在实现本发明的过程中发现：现有的传动结构通常为皮带减速传动结构，皮带易出现打滑、磨损严重等问题，从而造成镜头及激光发生器等测距器件的角度调节不准确，进一步影响扫地机器人的正常工作。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种距离测量装置及移动机器人，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。
6.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种距离测量装置，包括基座；第一齿轮，所述第一齿轮可转动地安装于所述基座；第二齿轮，所述第二齿轮可转动地安装于所述基座，所述第二齿轮与所述第一齿轮传动连接；中间齿轮，所述中间齿轮可转动地安装于所述基座，所述中间齿轮均与所述第一齿轮以及第二齿轮传动连接，所述中间齿轮位于所述第一齿轮和所述第二齿轮之间；安装板，设置于所述第二齿轮背离所述基座的一端，所述安装板随所述第二齿轮转动而转动；测距组件，设置于所述安装板背离所述第二齿轮的一侧；驱动装置，所述驱动装置与所述第一齿轮连接，用于驱动所述一齿轮转动。
7.在一种可选的方式中，所述第一齿轮与所述中间齿轮啮合，所述中间齿轮与所述第二齿轮啮合。
8.在一种可选的方式中，所述第一齿轮的分度圆直径小于所述中间齿轮的分度圆直径，所述中间齿轮的分度圆直径小于所述第二齿轮的分度圆直径，或者，所述第一齿轮的齿数小于所述中间齿轮的齿数，所述中间齿轮的齿数小于所述第二齿轮的齿数。
9.在一种可选的方式中，所述基座包括基板以及自所述基板延伸得到的侧壁；所述距离测量装置包括盖板，所述盖板与所述基板相对设置，所述盖板盖设部分所述基板，所述基板、所述盖板、所述侧壁以及第二齿轮围成一容纳腔，所述第一齿轮和所述中间齿轮位于所述容纳腔内。
10.在一种可选的方式中，所述盖板上设置有限位孔；所述第一齿轮上设置有限位部，
所述限位部至少部分位于所述限位孔内，且所述限位部可在所述限位孔内转动。
11.在一种可选的方式中，所述第一齿轮与所述驱动装置的输出轴之间过盈配合，或，所述第一齿轮与所述驱动装置的输出轴之间粘接固定。
12.在一种可选的方式中，所述距离测量装置包括多个垫片，所述多个垫片设置于所述容纳腔内，部分所述垫片位于所述盖板和所述第二齿轮之间，另一部分所述垫片位于所述基板和所述第二齿轮之间。
13.在一种可选的方式中，所述盖板与所述垫片间隔设置，所述盖板与所述垫片之间的间隔距离为d，且0.05mm≤d≤0.3mm。
14.在一种可选的方式中，所述基座上设置有齿轮轴，所述齿轮轴位于所述容纳腔内，所述第二齿轮转动套设于所述齿轮轴上，所述第二齿轮与所述齿轮轴之间间隙配合。
15.在一种可选的方式中，所述盖板上设置有第一固定孔；所述基座上设置有固定柱，所述固定柱位于所述容置腔内，所述固定柱上设置有第二固定孔；所述距离测量装置包括螺钉，所述螺钉的一端穿过所述第一固定孔螺接于所述第二固定孔。
16.根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种移动机器人，包括如上所述的距离测量装置。
17.本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，在本发明实施例中通过设置有基座、第一齿轮、中间齿轮、第二齿轮、安装板、测距组件以及驱动装置，所述第一齿轮可转动地安装于所述基座，所述第二齿轮可转动地安装于所述基座，所述第二齿轮与所述第一齿轮传动连接，所述安装板设置于所述第二齿轮背离所述基座的一端，所述中间齿轮可转动地安装于所述基座，所述中间齿轮均与所述第一齿轮以及第二齿轮传动连接，所述中间齿轮位于所述第一齿轮和所述第二齿轮之间，所述安装板随所述第二齿轮转动而转动，所述测距组件设置于所述安装板背离所述第二齿轮的一侧，此外，所述驱动装置与所述第一齿轮连接，用于驱动所述第一齿轮转动。本发明实施例中，创造性的提出了利用多级齿轮的传动方式代替现有技术中皮带的传动方式。带来了以下效果：
18.一、利用所述第一齿轮的转动带动所述第二齿轮转动，第二齿轮带动所述测距组件运动，进而带动所述测距组件在平面内可进行360度转动，利用多个齿轮间的多级传动带动测距组件在平面内进行360度转动，其中，齿轮传动较皮带传动结构紧凑，工作稳定，进而使得对测距组件的角度调节较为精确，且齿轮副间的径向力小，对测距组件的俯仰角度影响较小，同时，齿轮传动的传动效率高，使用寿命长，利于延长扫地机器人的使用寿命。
19.二、相较于利用齿轮间的单级传动方式，本发明实施例中采用的是多个齿轮间的多级传动方式，这样设置，可使得齿轮间的传动比更大，同时，可改变主动轮与从动轮之间的转动方向，即通过增加/减少从动轮的数量来改变主动轮与从动轮之间的转动方向，进一步可对测距组件在平面内的转动方向进行调节，较为便利。
20.三、利用多级齿轮传动方式较为精确的对测距组件上的角度进行调节，同时，多级齿轮传动可使得齿轮间的传动比更大，齿轮传动的传动效率高，使用寿命长，从而提高了产品的竞争优势，带来了商业上的成功。由于距离测量装置上的角度调节是影响距离测量的关键因素之一，对于角度调节上的精进，更有利于带有距离测量装置的相关产品在行业内的发展，带来商业上的成功。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
22.图1是本发明实施例距离测量装置的整体结构示意图；
23.图2是本发明实施例距离测量装置的整体结构部分爆炸示意图；
24.图3是本发明实施例距离测量装置的基座结构示意图；
25.图4是本发明实施例距离测量装置的盖板结构示意图；
26.图5是本发明实施例距离测量装置的整体结构爆炸示意图；
27.图6是本发明实施例距离测量装置的整体结构一侧面剖视图；
28.图7是图6中a处结构放大示意图。
具体实施方式
29.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
30.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.此外，下面所描述的本技术不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
32.请参阅图1和图2，距离测量装置1000包括基座10、盖板20、第一齿轮30、中间齿轮40、第二齿轮50、安装板60、测距组件70、多个垫片80、螺钉90、驱动装置100以及通信电路板110。所述第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50均可转动地安装于所述基座10上，第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50三者之间传动连接，所述安装板60设置于所述第二齿轮50背离所述基座10的一端，所述测距组件70设置于所述安装板60背离所述第二齿轮50的一侧，所述安装板60随所述第二齿轮50转动而转动，所述盖板20与所述基座10连接，所述垫片80部分设置于所述盖板20和所述第二齿轮50之间，所述垫片80部分设置于所述基座10和所述第二齿轮50之间，所述螺钉90用于所述盖板20与基座10之间的固定，所述通信电路板110设置于所述基座10上，所述通信电路板110与所述驱动装置100以及测距组件70电连接，所述驱动装置100与所述第一齿轮30连接，用于驱动所述第一齿轮30转动。以下对基座10、盖板20、第一齿轮30、中间齿轮40、第二齿轮50、安装板60、测距组件70、多个垫片80、螺钉90、驱动装置100以及通信电路板110作具体说明。
33.对于上述基座10，如图1和图3所示，所述基座10包括基板101与侧壁102。本实施例中，侧壁102的一端与基板101的边缘垂直连接，另一端向所述盖板20延伸。侧壁102与基板101共同围成一收容槽(未标示)，该收容槽用于收容上述第一齿轮30、中间齿轮40以及第二
齿轮50，即是：侧壁102围设在第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50的外周。
34.在一些实施例中，所述侧壁102靠近所述收容槽的一侧设置有卡口(图未示)，所述卡口便于与所述盖板20连接。
35.在一些实施例中，所述基板101朝所述盖板20方向延伸有齿轮轴103，所述第二齿轮50转动套设于所述齿轮轴103上，第二齿轮50与所述齿轮轴103之间间隙配合，所述第二齿轮50可绕所述齿轮轴103转动，且通过两者之间的间隙配合，可减少所述第二齿轮50与齿轮轴103之间的磨损。
36.在一些实施例中，所述基座10上设置有固定柱104，所述固定柱104上设置有第二固定孔，所述第二固定孔便于上述螺钉90的一端穿过盖板20之后螺接，从而所述基座10与所述盖板20之间的固定。
37.在一些实施例中，所述基板101上设置有连接柱105，所述连接柱105用于连接所述安装板60。
38.对于上述盖板20，如图2和图4所示，所述盖板20呈板状结构，其与上述基板101相对设置并盖设基板101的部分。盖板20整体收容于上述收容槽，所述盖板20的边缘朝所述基板101的方向延伸有连接部20a，所述连接部20a与上述基座10的侧壁102围设在第一齿轮30外周的部分相互贴合，这样设置，可减少外界雨水以及灰尘进入上述收容槽内。所述基板101、所述盖板20、所述侧壁102以及第二齿轮50围成一容纳腔，所述容纳腔可用于收容所述第一齿轮30、齿轮轴103以及所述中间齿轮40等部件。
39.在一些实施例中，所述连接部20a设置有卡扣201，所述卡扣201卡接于所述卡口内，从而实现所述盖板20与所述基座10之间的连接。
40.在一些实施例中，所述盖板20上设置有第一固定孔202，所述第一固定孔202便于上述螺钉90穿过连接所述基座10，从而实现所述盖板20与所述基座10之间的固定。可以理解的是，所述盖板20与所述基座10之间的固定方式不限于螺接，也可以为其他固定方式，例如：卡接、粘结、铆接等。
41.在一些实施例中，所述盖板20上设置有限位孔203，所述限位孔203用于对所述第一齿轮30进行限位。
42.对于上述第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50，如图2及图5所示，所述第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50均可转动地安装于所述基座10，所述中间齿轮40均与所述第一齿轮30以及第二齿轮50传动连接，所述中间齿轮40位于所述第一齿轮30和所述第二齿轮50之间。所述第一齿轮30与所述中间齿轮40啮合，所述中间齿轮40与所述第二齿轮50啮合，所述驱动装置100带动所述第一齿轮30转动，所述第一齿轮30带动所述中间齿轮40转动，所述中间齿轮40带动所述第二齿轮50转动，所述第二齿轮50带动安装板60及位于其上的测距组件70转动，利用齿轮间的多级传动带动测距组件70在平行于基板101的平面内进行360
°
的转动，完成测距工作，其中，齿轮传动较皮带传动结构紧凑，工作稳定，进而使得对测距组件70的角度调节较为精确，且齿轮副间的径向力小，对测距组件70的俯仰角度影响较小，同时，齿轮传动的传动效率高，使用寿命长。
43.其中，通过设置中间齿轮40可使得所述第一齿轮30和第二齿轮的转动方向相同，进行便于驱动装置100进行控制调节。在其他一些实施例中，所述第一齿轮30可直接与所述第二齿轮50啮合同样可达到控制第二齿轮50转动的目的，此时，第一齿轮30与第二齿轮50
的转动方向相反。当然，可以理解的是，所述第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50的数量在本实施例中不作具体限定，用户可根据实际情况进行选择。可选的，所述第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50的数量均为一个。
44.此外，可以理解的是，所述第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50的具体齿数、模数、压力角、变为系数、齿顶高系数、齿根高系数以及三个齿轮相互之间的传动比，用户可根据实际需要进行设定，此处不作具体限定，例如如下表1所示，表1为本实施例中第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50的具体数据的一种情况。
45.表1
[0046][0047]
在一些实施例中，所述第一齿轮30的分度圆直径小于所述中间齿轮40的分度圆直径，所述中间齿轮40的分度圆直径小于所述第二齿轮50的分度圆直径，或者，所述第一齿轮30的齿数小于所述中间齿轮40的齿数，所述中间齿轮40的齿数小于所述第二齿轮50的齿数。利用第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50的分度圆直径逐渐增大或齿轮的齿数逐渐增多，来达到对第一齿轮30、中间齿轮40以及第二齿轮50之间进行减速传动的目的。
[0048]
在一些实施例中，所述第一齿轮30上设置有限位部30a，所述限位部30a至少部分位于所述限位孔203内，且所述限位部30a可在所述限位孔203内转动。所述限位部30a与所述限位孔203配合，从而对第一齿轮30的位置进行限定。
[0049]
在一些实施例中，为使得驱动装置100与第一齿轮30之间的连接更为稳定，且减少驱动装置100与第一齿轮30之间在运动过程中发生脱离，所述第一齿轮30与所述驱动装置100的输出轴之间过盈配合，或，所述第一齿轮30与所述驱动装置100的输出轴之间粘接固定。
[0050]
对于上述安装板60和测距组件70，如图2和图5所示，所述安装板60设置于所述第二齿轮50背离所述基座10的一侧，所述安装板60与所述第二齿轮50之间固定，所述安装板60通过轴承组件可转动地连接于所述基座10，所述安装板60随所述第二齿轮50的转动而转动，所述测距组件70设置于所述安装板60背离所述第二齿轮50的一侧，跟随所述第二齿轮
50转动的安装板60带动所述测距组件70在平行于基板101的平面内进行360
°
的转动。可选的，所述轴承组件包括轴承和轴承座，所述轴承座与所述安装板60连接，所述轴承座套设于所述轴承，所述轴承套设于基板101上的连接柱105。
[0051]
所述测距组件70包括接收组件701、发射组件702以及控制电路板703，所述接收组件701、发射组件702均与所述控制电路板703电连接。所述发射组件702可发射激光脉冲至待被测距的目标物体，所述接收组件701用于接收从所述目标物体反射的所述脉冲激光。
[0052]
需要说明的是：所述发射组件702和接收组件701之间利用三角测距原理进行距离测量，例如：发射组件702发射激光，在照射到目标物体后，反射光由例如线性ccd(charge coupled device，电荷耦合器件)的接收组件701接收，由于发射组件702和接收组件701间隔了一段距离，所以依照光学路径，不同距离的目标物体将会成像在例如线性ccd的接收组件701上不同的位置；进而，按照三角公式进行计算，就能推导出被测目标物体与光学测量装置之间的距离。此外，所述发射组件702自发射激光脉冲至待被测距的目标物体，接收组件701在感测到目标物体反射回的激光脉冲时，可生成相应的光电信号并传递至所述控制电路板703上的计算单元，计算单元可根据飞行时间原理(英文全称为time of flight，简称tof)对光电信号进行分析计算以获知目标物体与距离测量装置之间的距离。
[0053]
需要指出的是：飞行时间原理是所述发射组件702发射一个激光脉冲，并由计时器记录下出射的时间，在照射到目标物体后，反射光由接收组件701接收，并由计时器记录下接收的时间；两个时间相减即得到了光的“飞行时间”，而光速是一定的，因此在已知速度和时间后很容易就可以计算出目标物体和距离测量装置之间的距离。
[0054]
对于上述垫片80和螺钉90，如图2、图6及图7所示，所述多个垫片80设置于上述容纳腔内，部分所述垫片80位于所述盖板20和所述第二齿轮50之间，另一部分所述垫片80位于所述基座10和所述第二齿轮50之间。所述螺钉90的一端穿过所述第一固定孔202螺接于所述第二固定孔。所述垫片80可减少所述第二齿轮50靠近盖板20的一侧与所述盖板20之间接触磨损，以及减少所述第二齿轮50靠近所述基板101的一侧与所述基板101之间接触磨损。此外，所述螺钉90用于连接所述盖板20和所述基板101，实现两者之间的固定。
[0055]
在一些实施例中，所述盖板20与所述垫片80间隔设置，所述盖板20与所述垫片80之间的间隔距离为d，且0.05mm≤d≤0.3mm，所述盖板20与垫片80之间留存一定的间隔空隙，便于盖板20和垫片80的安装，减少零件尺寸误差对两者安装的影响。
[0056]
对于上述驱动装置100和通信电路板110，如图2、图5及图6所示，所述驱动装置100与所述第一齿轮30连接，用于驱动所述第一齿轮30转动，所述驱动装置100与所述通信电路板110之间电连接，所述通信电路板110与所述测距组件70之间电连接。所述通信电路板110用于连接距离测量装置中的电子元器件，并便于电子元器件之间信号传递。可选的，所述驱动装置100包括电机。所述通信电路板110与测距组件70之间的电信号传输方式可包括但不限于利用定子1101上的无线供电线圈进行耦合的方式。
[0057]
在本发明实施例中，通过设置有基座10、第一齿轮30、中间齿轮40、第二齿轮50、安装板60、测距组件70以及驱动装置100，所述第一齿轮30可转动地安装于所述基座10，所述第二齿轮50可转动地安装于所述基座10，所述第二齿轮50与所述第一齿轮30传动连接，所述安装板60设置于所述第二齿轮50背离所述基座10的一端，所述中间齿轮40可转动地安装于所述基座10，所述中间齿轮40均与所述第一齿轮30以及第二齿轮50传动连接，所述中间
齿轮40位于所述第一齿轮30和所述第二齿轮50之间，所述安装板60随所述第二齿轮50转动而转动，所述测距组件70设置于所述安装板60背离所述第二齿轮50的一侧，此外，所述驱动装置100与所述第一齿轮30连接，用于驱动所述第一齿轮30转动。本发明实施例中，创造性的提出了利用多级齿轮的传动方式代替现有技术中皮带的传动方式。带来了以下效果：
[0058]
一、利用所述第一齿轮30的转动带动所述第二齿轮50转动，第二齿轮50带动所述测距组件70运动，进而带动所述测距组件70在平面内可进行360度转动，利用多个齿轮间的多级传动带动测距组件70在平面内进行360度转动，其中，，齿轮传动较皮带传动结构紧凑，工作稳定，进而使得对测距组件70的角度调节较为精确，且齿轮副间的径向力小，对测距组件70的俯仰角度影响较小，同时，齿轮传动的传动效率高，使用寿命长，利于延长扫地机器人的使用寿命。
[0059]
二、相较于利用齿轮间的单级传动方式，本发明实施例中采用的是多个齿轮间的多级传动方式，这样设置，可使得齿轮间的传动比更大，同时，可改变主动轮与从动轮之间的转动方向，即通过增加/减少从动轮的数量来改变主动轮与从动轮之间的转动方向，进一步可对测距组件在平面内的转动方向进行调节，较为便利。
[0060]
三、利用多级齿轮传动方式较为精确的对测距组件上的角度进行调节，同时，多级齿轮传动可使得齿轮间的传动比更大，齿轮传动的传动效率高，使用寿命长，从而提高了产品的竞争优势，带来了商业上的成功。由于距离测量装置上的角度调节是影响距离测量的关键因素之一，对于角度调节上的精进，更有利于带有距离测量装置的相关产品在行业内的发展，带来商业上的成功。
[0061]
本发明还提供了一种移动机器人的实施例，该移动机器人包括如上所述的距离测量装置，距离测量装置的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。该移动机器人包括但不限于扫地机器人。
[0062]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本方发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。