[发明专利]一种空心保护罩激光雷达、避障方法及其应用

权利要求书

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，所述镜面二(122)面积小于镜面一(121)。

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(11)位于激光接收组件(12)的上方或下方。

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光共同形成环形激光网L。

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)面积大于机器人本体(2)上端面积。

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与地面的夹角为60°-80°。

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，具体步骤如下；

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，而在摄像头(123)内形成一个像素坐标B；

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与B点等方位角K1相等，从而得出A点的水平方位。

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)和镜面二(122)的空间直线方程，可以推算L1的空间坐标直线方程，即可得出L1与L交点A到摄像头(123)传感器的垂直距离高度H。

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。