[发明专利]一种全景固态激光雷达和移动机器人导航系统

说明书

本发明实施例公开了一种全景固态激光雷达和移动机器人导航系统，该激光雷达包括多个dtof模组，多个dtof模组设置于第一平面上且沿圆周依次排列，多个dtof模组的光轴分别朝向不同的径向方向，dtof模组包括激光投射器和激光接收器，激光投射器发射与第一平面平行的线激光束，且相邻的两个激光投射器在第一平面上的视场范围至少相互连接。本发明实施例在全景固态激光雷达中同时使用多个dtof模组，通过图像拼接方式可以生成移动机器人周围360°全视角的环境距离信息，并且不需要设置机械旋转部件，不需要通过电机旋转带动激光投射器和激光接收器，降低了生产成本，提高了结构的稳定性，增加了整个激光收发模组的使用寿命。

技术领域

本发明实施例涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种全景固态激光雷达和移动机器人导航系统。

背景技术

随着机器智能化的快速发展，越来越多的移动机器人被应用于工业生产及人们的日常生活中，如自动导航的智能搬运机器人、扫地机器人等，其中导航是目前移动机器人领域研究的重要课题，移动机器人为了更好的完成任务，需要有精准快速的导航系统用于生成自身的环境地图，确定自身的位置信息，并根据对环境地图的理解规划出最佳工作路径，提高工作效率。

当前市面上主要有三类导航，可以分为惯性导航、视觉导航和激光导航，其中，激光导航是目前市场上大部分移动机器人采用的导航技术。激光导航一般是在移动机器人头部设置一颗凸起的激光收发模组，通过机械旋转部件带动发射模组360°高速旋转，向周围投射点状激光束，再通过接收模组接收物体反射的回波信号，并利用三角测距原理，确定移动机器人与周围环境的物体之间的距离，从而生成环境地图来实现导航功能。但是，这种测距导航方式存在如下问题：

1)机械旋转部件易磨损，且结构稳定性差，会影响整个激光收发模组的使用寿命；

2)激光收发模组的旋转需要相应的旋转结构及电机来实现，电机成本和体积较大，导致整个激光收发模组的体积和成本增加，不利于系统的小型化和降成本设计，且采用旋转方式测距也会影响测距系统的稳定性；

3)在实际使用中，由于激光收发模组整体旋转负载较重及电机的固有性质，扫描时间较长导致帧率较低，旋转式360°的激光收发模组的深度图输出频率最大只能到20hz，不利于有快速移动物体场景的导航，限制了使用场景；

4)基于三角测距原理的测距系统，发射模组和接收模组之间距离越大(基线距离越大)，可精确测量的距离越远，但基线距离越大对应整个测距系统的体积也会越大，一般测量基线距离有限制，导致整个测距系统可精确测距范围也受到限制，如最大只能达到十米量级，不利于远距离场景的导航应用。

发明内容

本发明实施例提供一种全景固态激光雷达和移动机器人导航系统，以解决上述测距导航方式中的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种全景固态激光雷达，包括多个dtof模组；

所述多个dtof模组设置于第一平面上且沿圆周依次排列，所述多个dtof模组的光轴分别朝向不同的径向方向；

所述dtof模组包括激光投射器和激光接收器，所述激光投射器发射与所述第一平面平行的线激光束，且相邻的两个所述激光投射器在所述第一平面上的视场范围至少相互连接。

可选地，所述激光投射器包括激光光源、准直单元和扩散单元，所述准直单元和所述扩散单元分别设置在所述激光光源的出射激光束的光路上；

所述准直单元用于至少在第一方向上准直所述出射激光束，所述扩散单元用于在第二方向上扩散所述出射激光束；

其中，所述第一方向与所述第一平面垂直，所述第二方向与所述第一平面平行。

可选地，所述准直单元包括柱面透镜，所述柱面透镜的轴向子午线沿所述第二方向延伸，屈光力子午线的延伸方向与所述第二方向垂直；所述激光光源位于所述柱面透镜的焦平面；所述扩散单元包括整形扩散片；