[发明专利]一种基于激光探测技术的行走机器人碰撞预警装置

权利要求书

1.一种基于激光探测技术的行走机器人碰撞预警装置，其特征是：包括探测激光驱动单元(1)、探测发射光学系统(2)、探测接收光学系统(3)、探测控制单元(4)、微处理器(5)及通信单元(6)，其中微处理器(5)连接通信单元(6)和探测控制单元(4)；探测控制单元(4)连接探测激光驱动单元(1)、探测发射光学系统(2)及探测接收光学系统(3)，且探测激光驱动单元(1)驱动探测发射光学系统(2)发射脉冲激光；通信单元(6)与机器人行走控制单元通信连接；

其中探测激光驱动单元(1)包括反激式电源控制器(101)、第一MOS管(102)、变压器(103)、二极管(104)、滤波电路(105)、脉冲激光器(106)、第二MOS管(107)、逻辑器件(108)、延迟线(109)及MOS管驱动器(110)，所述第一MOS管(102)连接反激式电源控制器(101)和变压器(103)；所述二极管(104)连接变压器(103)与滤波电路(105)；所述脉冲激光器(106)分别与滤波电路(105)、反激式电源控制器(101)及第二MOS管(107)连接；所述延迟线(109)连接逻辑器件(108)与MOS管驱动器(110)；所述MOS管驱动器(110)与第二MOS管(107)连接；

其中探测发射光学系统(2)包括脉冲半导体激光器(201)、平板玻璃(202)、凸透镜Ⅰ(203)、PIN光电探测器(204)及光电转换电路Ⅰ(205)，所述平板玻璃(202)位于脉冲半导体激光器(201)发射脉冲激光的路线上；所述凸透镜Ⅰ(203)位于平板玻璃(202)的透射光路上；所述PIN光电探测器(204)位于平板玻璃(202)的反射光路上，PIN光电探测器(204)与光电转换电路Ⅰ(205)连接；

其中探测接收光学系统(3)包括APD光电探测器(301)、窄带滤光片(302)、凸透镜Ⅱ(303)、凸透镜Ⅲ(304)及光电转换电路Ⅱ(305)，所述凸透镜Ⅲ(304)、凸透镜Ⅱ(303)、窄带滤光片(302)及APD光电探测器(301)沿从障碍物反射的激光光路方向顺次设置，其中APD光电探测器(301)与光电转换电路Ⅱ(305)连接；

其中探测控制单元(4)包括第一差分转换器(401)、第二差分转换器(402)及数字逻辑芯片(403)，所述第一差分转换器(401)一端与探测发射光学系统(2)连接，另一端与数字逻辑芯片(403)连接；所述第二差分转换器(402)一端与探测接收光学系统(3)连接，另一端与数字逻辑芯片(403)连接。

2.根据权利要求1所述的基于激光探测技术的行走机器人碰撞预警装置，其特征是：所述探测激光驱动单元(1)采用窄脉冲高压驱动脉冲激光器(106)，驱动电压为100V～500V、脉冲宽度为10ns～100ns、驱动电流为0～30A。

3.根据权利要求1所述的基于激光探测技术的行走机器人碰撞预警装置，其特征是：所述脉冲半导体激光器(201)用以产生波长为850nm～950nm、脉冲宽度为0～100ns、峰值功率为0～50W的脉冲激光。

4.根据权利要求1所述的基于激光探测技术的行走机器人碰撞预警装置，其特征是：所述光电转换电路(205)和光电转换电路(305)均包括阻抗放大器、限幅放大器以及PECL转换电路，且阻抗放大器、限幅放大器以及PECL转换电路顺次连接。

5.根据权利要求1所述的基于激光探测技术的行走机器人碰撞预警装置，其特征是：所述窄带滤光片(302)仅对所述脉冲半导体激光器(201)发射的脉冲激光波长具有高透过率，对其他波长脉冲激光透过率低。