技术领域本实用新型涉及一种机器人设计技术和激光扫描技术，尤其涉及一种激光扫描测距装置。
背景技术：
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，还可基于人工智能技术制定的原则纲领行动。一般来说，机器人的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业或者危险行业的工作。移动机器人是集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，可代替人到危险、恶劣或极端环境中执行任务，完成侦察、巡逻、警戒、反恐、排爆、科学考察及采样等，从而在诸如求援、科考、军事等领域具有巨大的应用价值。在现有的移动机器人应用中，出于行走安全方面的考虑，往往需要检测移动机器人在行进路线前方的障碍物位置，提前预判并控制机器人采取必要的避让或绕行措施，例如，在机器人本体上方安装对应的激光扫描测距装置。然而，现有的激光扫描测距装置在传送信号和传递电能时多半采用滑环，通过皮带实现传动，存在诸如设备体积大、寿命短、噪音大的缺点，极大地限制了装置的应用场合。例如，对于专门的清扫型移动机器人来说，体积越小越好，若其高度较大则整机无法移动到诸如床底、沙发下方等角落进行清扫操作。又如，对于飞行的无人机来说，体积越小重量越轻，所需的动力越少，若其体积增加则对应的重量加大，消耗的动力相应增加导致续航能力大幅下降。此外，在现有的一些激光扫描测距仪中，整体结构采用可转动的上部和不可转动的下部构成，上部与下部通过轴承相连，利用上部旋转来改变扫描测距仪的激光收发方向，然而旋转时的速度调节比较单一。有鉴于此，如何设计一种激光扫描测距装置，使其体积更加小巧，应用场合更加广泛，提升其续航能力，从而解决现有技术的激光扫描测距装置中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
技术实现要素：
针对现有技术中的激光扫描测距装置所存在的上述缺陷，本实用新型提供一种结构小巧、外形结构紧凑的激光扫描测距装置。依据本实用新型的一个方面，提供一种激光扫描测距装置，包括激光发射器、激光接收器、接收电路板、轴承、旋转平台、固定平台、能量传输装置、信号传输装置、齿轮传动装置、驱动板、发射电路板、大齿轮，其中，旋转平台与固定平台通过轴承相连，大齿轮安装在旋转平台上，激光发射器和激光接收器安装在旋转平台，齿轮传动装置与大齿轮直接或间接啮合，从而带动大齿轮转动并使旋转平台发生旋转，发射电路板安装在固定平台上，接收电路板安装在旋转平台上，驱动板用于驱动齿轮传动装置。在其中的一实施例，齿轮传动装置还包括电机和驱动齿轮，驱动齿轮与大齿轮直接啮合，其中，电机带动驱动齿轮从而带动大齿轮转动，使得旋转平台一同旋转。较佳地，电机与旋转平台的减速比为1:3.33。在其中的一实施例，齿轮传动装置还包括电机、驱动齿轮、减速齿轮、惰轮，驱动齿轮与减速齿轮啮合，惰轮与减速齿轮啮合，大齿轮与惰轮啮合，其中，电机输出动力至驱动齿轮，带动减速齿轮转动，并依次经由惰轮和大齿轮带动旋转平台一同旋转。较佳地，电机与旋转平台的减速比为1:12。在其中的一实施例，能量传输装置还包括内线圈和外线圈，其中，外线圈安装于固定平台且连接至发射电路板，内线圈安装于旋转平台且连接至接收电路板。在其中的一实施例，发射电路板向外线圈上施加规律变化的交流电压以产生交变感应电磁场，使得内线圈产生感应电动势以实现无线方式的电能传递。在其中的一实施例，发射电路板和接收电路板以光电转换的方式进行信息传输。在其中的一实施例，发射电路板包括第一发光二极管和第一感应二极管，接收电路板包括第二发光二极管和第二感应二极管，其中，所述第一发光二极管和所述第二感应二极管形成第一无线传输路径，以及所述第一感应二极管和所述第二发光二极管形成第二无线传输路径，且所述第一无线传输路径和所述第二无线传输路径以同步方式实现全双工数据传输。在其中的一实施例，第一发光二极管具有一第一波长光谱，第二发光二极管具有一第二波长光谱，所述第一感应二极管感应所述第二波长光谱的光，所述第二感应二极管感应所述第一波长光谱的光，其中，所述第一波长光谱不同于所述第二波长光谱。在其中的一实施例，激光扫描测距装置还包括方齿和编码器，其中，方齿设置于固定平台，编码器安装在接收电路板上，藉由方齿和编码器记录旋转平台的转动位置和圈数。在其中的一实施例，所述激光扫描测距装置还包括调速控制开关，用于切换外部调速方式与内部调速方式。在其中的一实施例，所述激光扫描测距装置还包括法兰，位于装置中部，藉由所述法兰以螺丝锁固或卡扣紧固方式进行安装。在其中的一实施例，所述激光扫描测距装置还包括防护罩，所述防护罩为IP65防护等级。采用本实用新型的激光扫描测距装置，其包括激光发射器、激光接收器、接收电路板、轴承、旋转平台、固定平台、能量传输装置、信号传输装置、齿轮传动装置、驱动板、发射电路板、大齿轮。其中，旋转平台与固定平台通过轴承相连，大齿轮安装在旋转平台上，激光发射器和激光接收器安装在旋转平台，齿轮传动装置与大齿轮直接或间接啮合，从而带动大齿轮转动并使旋转平台发生旋转。相比于现有技术，本实用新型采用齿轮传动装置输出动力并带动旋转平台进行旋转，从而实现360度的旋转测量，克服了现有的皮带传动所引起的噪音大、不环保、使用寿命短等诸多缺陷。该齿轮传动装置位于扫描平面的一侧且不突出旋转圆周范围之外，不仅结构小巧、外形结构紧凑，而且旋转平台的转速调节方式多样，不仅可通过齿轮组的变速比调速，也可通过更换电路上的电阻调速，还可通过外部输入的PWM信号调速。此外，本实用新型在装置中部设有法兰安装面，可为使用者提供多种安装选择且安装角度不受任何限制。附图说明读者在参照附图阅读了本实用新型的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本实用新型的各个方面。其中，图1示出依据本实用新型一实施方式的激光扫描测距装置的结构示意图；图2示出图1的激光扫描测距装置中的齿轮传动装置的结构示意图；图3示出图2的齿轮传动装置的可替换实施例；图4示出图1的激光扫描测距装置中，用于无线供电的内线圈和外线圈的轮廓示意图；以及图5A至图5C分别示出采用全双工方式、半双工方式和单工方式进行数据传输的原理示意图。具体实施方式为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本实用新型的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本实用新型所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。下面参照附图，对本实用新型各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。图1示出依据本实用新型一实施方式的激光扫描测距装置的结构示意图。图4示出图1的激光扫描测距装置中，用于无线供电的内线圈和外线圈的轮廓示意图。如背景技术部分所述，在现有的一些激光扫描测距仪中，整体结构采用可转动的上部和不可转动的下部构成，上部与下部通过轴承相连，利用上部旋转来改变扫描测距仪的激光收发方向，然而旋转时的速度调节比较单一。此外，现有的激光扫描测距仪在传送信号和传递电能时多半采用滑环，通过皮带实现传动，这将导致设备体积大、寿命短、噪音大的缺点，限制了应用场合。参照图1，在该实施方式中，本实用新型的激光扫描测距装置至少包括激光发射接收模块1、接收电路板4、轴承5、旋转平台6、固定平台7、能量传输装置8、信号传输装置9、齿轮传动装置10、驱动板11、发射电路板12、大齿轮13。具体而言，激光发射接收模块1包括激光发射器2和激光接收器3。激光发射器2与激光接收器3各自轴线所在的平面(诸如水平方向的平面)与旋转平台6的旋转轴(诸如竖直方向)相垂直。激光发射器2和激光接收器3安装在旋转平台6并且与旋转平台6一同旋转。旋转平台6与固定平台7通过轴承5相连。大齿轮13安装在旋转平台6上。齿轮传动装置10与大齿轮13直接或间接啮合，从而带动大齿轮13转动并使旋转平台6发生旋转。发射电路板12安装在固定平台7上，接收电路板4安装在旋转平台6上，驱动板11用于驱动齿轮传动装置10。在一具体实施例，能量传输装置8还包括内线圈20和外线圈21。其中，外线圈21安装于固定平台7且连接至发射电路板12，内线圈20安装于旋转平台6且连接至接收电路板4。发射电路板12向外线圈21上施加规律变化的交流电压以产生交变感应电磁场，使得内线圈20产生感应电动势，从而藉由外线圈21和内线圈20之间的感应电磁场实现无线供电。如图4所示，内线圈20和外线圈21为嵌套型的圆柱状结构。由于发射电路板12与接收电路板4之间采用无线供电方式，则位于旋转平台6上的激光发射器2和激光接收器3均通过无线方式获得供电电源。在一具体实施例，激光扫描测距装置还包括方齿18和编码器17。其中，方齿18设置于固定平台7，编码器17安装在接收电路板4上，藉由方齿和编码器记录旋转平台6的转动位置和圈数。此外，本实用新型的激光扫描测距装置还包括法兰19。法兰19设置在装置的中部，藉由法兰以螺丝锁固或卡扣紧固方式进行安装。如此一来，本实用新型可为客户提供多种安装方式，例如，可利用底板14作为安装对接面并以任意角度安装该激光扫描测距装置，透过底板14上的螺丝孔直接上螺丝锁固；或者，利用装置中部的法兰19作为安装对接部并以任意角度安装该激光扫描测距装置，透过法兰19上的光孔以螺丝螺母紧固或卡扣紧固等方式固定。再者，该还包括防护罩16，其防护等级可达到IP65等级。图2示出图1的激光扫描测距装置中的齿轮传动装置的结构示意图。图3示出图2的齿轮传动装置的可替换实施例。参照图2，在该实施例中，齿轮传动装置10包括电机101、驱动齿轮102、减速齿轮103、惰轮104以及上盖板106和下盖板107。其中，驱动齿轮102与减速齿轮103啮合，惰轮104与减速齿轮103啮合，大齿轮105与惰轮104啮合，如此一来，在电机101与旋转平台6之间建立了传动链路，即，驱动齿轮——减速齿轮——惰轮——大齿轮。其中，电机101输出动力至驱动齿轮102，带动减速齿轮103转动，并依次经由惰轮104和大齿轮105带动旋转平台6一同旋转。例如，经过多级减速之后，电机101与旋转平台6的减速比可达到1:12。由此可知，通过更换减速齿轮103的齿数，就可调节旋转平台6的扫描速度。在可替换实施例中，如图3所示，齿轮传动装置10包括电机101和驱动齿轮108(诸如锥齿轮)。电机101横向放置。驱动齿轮108与大齿轮109(诸如锥齿轮)直接啮合，其中电机101带动驱动齿轮108从而带动大齿轮109转动，使旋转平台6一同旋转。例如，电机101与旋转平台6的减速比为1:3.33。此外，本实用新型的激光扫描测距装置还包括调速控制开关15，用于切换外部调速方式与内部调速方式。这里，内部调速方式是指通过改变齿轮组中的变速比调速，或者通过更换发射电路板12的电阻调速。外部调速方式是指通过外部输入的PWM信号调速。本领域的技术人员应当理解，上述调速控制开关15并非必要，例如，为了使用者操作上的便捷性，可仅设计为外部调速方式。图5A至图5C分别示出采用全双工方式、半双工方式和单工方式进行数据传输的原理示意图。如我们所熟知的，数据传输大致包括全双工方式、半双工方式和单工方式。以数据传输双方A、B为例，其中，全双工方式是指，在A对B发射数据的同时，可由B对A同步发射数据并且被A成功接收(如图5A所示)。半双工则是A对B发射数据的时候，B只能接收数据而且不能发射数据(如图5B所示)。全双工传输比半双工快，因为不用等待。单工方式则是由A向B单方发送数据，或者由B向A单方发送数据(如图5C所示)。在本实用新型的信号传输过程中，发射电路板12和接收电路板4以光电转换的方式进行信息传输。较佳地，发射电路板12包括第一发光二极管和第一感应二极管，接收电路板4包括第二发光二极管和第二感应二极管。第一发光二极管、第一感应二极管、第二发光二极管和第二感应二极管共同构成信号传输装置9。其中，第一发光二极管和第二感应二极管形成第一无线传输路径，第一感应二极管和第二发光二极管形成第二无线传输路径，第一无线传输路径和第二无线传输路径以同步方式实现全双工数据传输。在一具体实施例，第一发光二极管具有第一波长光谱，第二发光二极管具有第二波长光谱，第一感应二极管感应第二波长光谱的光，第二感应二极管感应第一波长光谱的光。第一波长光谱不同于第二波长光谱。采用本实用新型的激光扫描测距装置，其包括激光发射器、激光接收器、接收电路板、轴承、旋转平台、固定平台、能量传输装置、信号传输装置、齿轮传动装置、驱动板、发射电路板、大齿轮。其中，旋转平台与固定平台通过轴承相连，大齿轮安装在旋转平台上，激光发射器和激光接收器安装在旋转平台，齿轮传动装置与大齿轮直接或间接啮合，从而带动大齿轮转动并使旋转平台发生旋转。相比于现有技术，本实用新型采用齿轮传动装置输出动力并带动旋转平台进行旋转，从而实现360度的旋转测量，克服了现有的皮带传动所引起的噪音大、不环保、使用寿命短等诸多缺陷。该齿轮传动装置位于扫描平面的一侧且不突出旋转圆周范围之外，不仅结构小巧、外形结构紧凑，而且旋转平台的转速调节方式多样，不仅可通过齿轮组的变速比调速，也可通过更换电路上的电阻调速，还可通过外部输入的PWM信号调速。此外，本实用新型在装置中部设有法兰安装面，可为使用者提供多种安装选择且安装角度不受任何限制。上文中，参照附图描述了本实用新型的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以对本实用新型的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本实用新型权利要求书所限定的范围内。