(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210779252.3 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 杭州宇树科技有限公司 地址 310053 浙江省杭州市滨江区西兴街 道东流路88号1幢306室 (72)发明人 王兴兴　白晓阳　 (74)专利代理 机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 专利代理师 许守金 (51)Int.Cl. G01S 7/481(2006.01) B62D 57/032(2006.01) B08B 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种3D激光雷达及应用其的足式机器人和 清洁机器人 (57)摘要 本发明涉及激光雷达设备技术领域， 公开了 一种3D激光雷达及应用其的足式机器人和清洁 机器人。 本发明提供的一种3D激光雷达， 包括竖 向扫描单元和横向旋转装置， 竖向扫描单元包括 发射激光脉冲信号的激光发射口、 能非匀速转动 的反光镜， 激光发射口设于反光镜的回转轴线 上， 反光镜匀速或非匀速转动的扫描外部环境， 以对扫描获得的点云空间分布情况进行控制。 本 发明通过反光镜的匀速或非匀速转动， 实现了激 光发射极对 竖向平面内的匀速或非匀速扫描， 以 及横向旋转装置驱动所述竖向扫描单元的匀速 或非匀速转动， 进而实现对扫描点云的空间分布 情况的控制。 权利要求书2页 说明书6页 附图9页 CN 115144839 A 2022.10.04 CN 115144839 A 1.一种3D激光雷达， 其特 征在于， 包括竖向扫描单 元和横向旋转装置； 所述竖向扫描单元包括发射激光脉冲信号的激光发射口(4)、 能够非匀速转动的反光 镜； 所述激光发射口设于所述反光镜的回转轴 线上， 所述反光镜能够以匀速或非匀速转动 的方式， 扫描外 部环境， 以对扫描获得的点云空间分布情况进行控制； 所述横向旋转装置设有旋转电机， 用于带动竖向扫描单元以匀速或非匀速的方式， 横 向旋转， 以对扫描获得的点云空间分布情况进行控制。 2.如权利 要求1所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述反光镜为平面反光镜(5)； 所 述竖向扫描单元包括安装座(1)， 以及依次设于所述安装座(1)上的激光接收极(2)、 凸透镜 (31)、 激光发射口(4)、 平面反光镜(5)， 所述激光接收极(2)设于所述凸透镜(31)的焦点位 置上， 所述激光发射口(4)设于所述凸透镜(31)的主光轴上， 所述平面反光镜(5)以能够转 动的方式设于所述安装座(1)上， 所述平面反光镜(5)的回转中心与所述凸透镜(3)的主光 轴重合； 所述激光发射口(4)发射激光脉冲信号， 通过所述平面反光镜(5)的旋转实现对竖向平 面内的周圈环境扫描， 并通过横向旋转装置实现对三维环境的扫描。 3.如权利要求1所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述反光镜为凹面反光镜(51)， 所述竖向扫描单元包括安装座(1)， 以及设于所述安装座(1)上的激光接收极(2)、 激光发射 口(4)、 凹面反光镜(51)、 第一反光镜(3)， 所述激光接收极(2)设于所述凹面反光镜(51)的 焦点位置上， 所述凹面反光镜(51)可转动的设于所述安装座(1)上， 且其回转中心横向穿过 所述激光接收极(2)， 所述第一反光镜(3)固定 设于所述凹面反光镜(51)的反光面上并跟随 所述凹面反光镜(51)转动； 所述激光发射口(4)发射激光脉冲信号， 通过所述第一反光镜(3)的旋转实现对竖向平 面内的周圈环境扫描， 并通过横向旋转装置实现对三维环境的扫描， 所述凹面反光镜(51) 接收返回的激光脉冲信号并聚焦到其焦点处， 由所述激光接收极(2)接收。 4.如权利要求3所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述竖向扫描单元还包括激光发 射极和第二反光镜(20)， 所述激光 发射极固定于所述安装座(1)底部， 其 发射的激光脉冲信 号通过所述第二反光镜(20)反射到所述第一反光镜(3)上； 所述激光发射极(4)与所述第二 反光镜(20)之间、 所述第二反光镜(20)与所述第一反光镜(3)之间均设有不透光的遮光通 道(21)。 5.如权利要求2或4所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述竖向扫描单元设有第一 电机(6)和第一码盘(7)， 所述第一电机(6)驱动所述反光镜旋转， 所述第一码盘(7)与所述 反光镜同心固定连接， 通过 所述第一码盘(7)获取 所述反光镜的转动信息 。 6.如权利要求5所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述安装座(1)外侧固定有防护 罩(16)， 所述防护罩(16)与下底壳(9)固定连接， 所述安装座(1)上设有可见光发射极(14)， 所述可见光发射极(14)发射的可见光通过第二反光镜(20)反射， 并进一步地通过第一反光 镜(5)的反射， 在所述防护罩(16)上形成特定图案， 或者穿透过所述防护罩(16)， 在横向旋 转装置的配合下， 在周边外 部环境上显示或绘制图案 。 7.如权利要求6所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述横向旋转装置包括上底壳转权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115144839 A 2子(8)、 下底壳(9)和固定在所述下底壳(9)内的电机定子(10)， 所述电机定子(10)设有若干 磁钢片(15)； 所述 安装座(1)固定 于所述上底壳转子(8)上并随其 转动。 8.如权利要求7所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述上底壳转子(8)的周向上沿 同一圈均匀开设有通孔(11)， 通过所述通孔(11)构成光电码盘来获取所述上底 壳转子(8) 的转动信息， 进 而获取所述竖向扫描单 元的横向转动信息 。 9.如权利要求8所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述上底壳转子(8)与所述下底 壳(9)之间同心设有中空的无线电能传输模块(12)， 通过所述无线电能传输模块(12)对所 述激光接收极(2)和激光发射极进行 供电。 10.如权利要求9所述的一种3D激光雷达， 其特征在于， 所述下底壳(9)上固定设有基座 电路板(13)， 所述上底壳转子(8)与所述下底壳(9)之间同心设有无线信号传输组件(17)， 其使用光通讯来实现无线通讯； 所述激光发射极和所述激光接收极(2)通过所述无线信号 传输组件(17)实现与所述基座电路板(13)的无线通讯； 所述激光 发射极电连接一激光 驱动 电路板(18)。 11.一种足式机器人， 其特征在于， 使用如权利要求1 ‑10任一所述的3D激光雷达， 实现 机器人实时的对其周边环境信息的扫描。 12.一种清洁机器人， 其特 征在于， 包括如权利要求1 ‑10任一所述的一种3D激光雷达 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115144839 A 3