CN116351767A - 传感器清洁装置及无人驾驶*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种传感器清洁装置及无人驾驶***。其中，传感器清洁装置包括基座以及清洁部件。所述基座上固定安装有传感器；所述清洁部件包括驱动机构和透光罩，所述驱动机构安装在所述基座上，所述透光罩可转动地罩设在所述传感器的外周并与所述传感器的外周形成第一间隙，所述透光罩与所述驱动机构连接，并在所述驱动机构的驱动下转动。本申请的传感器清洁装置及无人驾驶***可以解决现有技术中对传感器进行清理时，容易干扰传感器工作并对传感器表面造成磨损的问题。

Description

传感器清洁装置及无人驾驶***

技术领域

本申请涉及无人驾驶技术领域，具体而言，涉及一种传感器清洁装置及无人驾驶***。

背景技术

光学传感器技术具有常规作业手段所不具备的优势，被广泛应用在无人驾驶***中。例如，当将激光雷达等光学传感器搭载于车辆顶部时，该激光雷达与全球卫星导航***和摄像头等多种传感器配合，能使车辆在行驶过程中快速获取海量三维激光点云和数字影像数据，相比于毫米波雷达和超声波雷达，其测量效率大大提升，并可以降低勘测成本。

然而，激光雷达等光学传感器长期使用之后，其外表面容易被雨雪、灰尘、污渍、昆虫尸体异物等附着，会对激光雷达等光学传感器的检测灵敏度造成不良影响。相关技术中，采用驱动机构带动设置在传感器表面的刮条对激光雷达等光学传感器表面的异物进行清理，这种清理方式的结构复杂，体积庞大，且容易干扰传感器工作并对传感器的表面造成磨损。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种传感器清洁装置及无人驾驶***，以至少解决现有技术中对传感器进行清理时，容易对传感器造成干扰和表面磨损的问题。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种传感器清洁装置，包括：

基座，所述基座上固定安装有传感器；以及

清洁部件，所述清洁部件包括驱动机构和透光罩，所述驱动机构安装在所述基座上，所述透光罩可转动地罩设在所述传感器的外周并与所述传感器的外周形成第一间隙，所述透光罩与所述驱动机构连接，并在所述驱动机构的驱动下转动。

进一步地，所述清洁部件还包括底座，所述底座与所述驱动机构连接并在所述驱动机构的带动下转动，所述透光罩固定安装在所述底座上并与所述底座围设形成安装腔，所述安装腔内安装有所述传感器；

所述基座上设置有安装部，所述安装部至少穿过所述底座的转动中心并伸入所述安装腔以与所述传感器固定连接。

进一步地，所述基座上设置有避让凹槽，所述驱动机构包括中空轴电机，所述中空轴电机安装在所述避让凹槽内，所述中空轴电机具有中心通孔，所述安装部依次穿过所述中心通孔和所述底座以与所述传感器固定连接。

进一步地，所述安装部包括安装柱，所述安装柱位于所述安装腔内的部分设置有限位台阶；

所述传感器上设置有限位孔，所述传感器通过所述限位孔固定安装在所述安装柱上，所述传感器的底面搭设在所述限位台阶以与所述底座之间形成第二间隙。

进一步地，所述透光罩采用亚克力板、玻璃或者PC加工而成。

进一步地，所述清洁部件还包括：

清洗机构，所述清洗机构包括至少一个喷液头，所述喷液头设置于所述基座上，且所述喷液头的喷液方向朝向所述透光罩的外周面。

进一步地，所述清洗机构还包括加热器，所述加热器安装在所述基座上以用于对进入所述喷液头的液体进行加热。

进一步地，所述基座的底部设置有避让空间，所述加热器安装在所述避让空间内，所述加热器上设置有进液口和出液口，所述进液口用于与预定储液容器连通，所述出液口与所述喷液头连通。

进一步地，所述基座顶部的外周设置有导流斜面；和/或，

所述基座的外周侧面设置有电气接口，所述电气接口朝向所述基座的内部凹陷。

另一方面，本申请还提供了一种无人驾驶***，所述无人驾驶***包括上述的传感器清洁装置。

相对于现有技术而言，本申请的技术方案至少具备如下技术效果：

在实际使用传感器的过程中，将传感器固定安装在本申请中的传感器清洁装置中，使用一段时间之后，如果透光罩的表面附着有雨雪、灰尘、污渍、昆虫尸体等异物时，只需要开启驱动机构，使驱动机构驱动透光罩转动而产生离心力和相对气流，就可以将透光罩表面的雨雪、灰尘、污渍、昆虫尸体等异物甩出，最终达到对传感器进行清洁的目的。必要时还可以利用喷液头的对透光罩的外周面进行喷液，进一步提升清洗装置的清洗效果。另外，喷头喷出的清洗液可以通过加热装置加热，可避免在低温下清洗液冻结，温度较高的清洗液也有提升清洗效果的作用。

此外，由于本申请中的透光罩与传感器的外周之间具有第一间隙，当透光罩在传感器的外周转动时，不会对传感器造成磨损，能够对传感器起到很好的保护作用。与此同时，本清洗装置没有刮条等设置在传感器外侧的传统清洗结构，同时透光罩具有透光功能，因而不会对传感器的检测造成干扰，相对于现有技术中设置刮条等结构来对传感器表面的异物进行清理的方式而言，本申请中的传感器清洁装置的结构更加简单，不仅能够对传感器进行保护，还不会干涉传感器的正常工作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例公开的传感器清洁装置的分解图；

图2是本申请实施例公开的传感器清洁装置处于第一视角时的结构图；

图3是本申请实施例公开的传感器清洁装置处于第二视角时的结构图；

图4是本申请实施例公开的传感器清洁装置(拆掉清洗机构)的剖面图

图5是本申请实施例公开的传感器清洁装置的驱动机构的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、基座；11、安装部；111、限位台阶；12、避让凹槽；13、避让空间；14、导流斜面；15、电气接口；20、清洁部件；21、驱动机构；211、电机底座；212、中空轴；2121、中心通孔；2122、连接孔；22、透光罩；23、底座；24、清洗机构；241、喷液头；242、加热器；2421、进液口；201、安装腔；40、第一间隙；50、传感器；51、限位孔；60、第二间隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

摄像头和激光雷达等传感器易受灰尘、雨雪、泥水、昆虫尸体等影响。比如摄像头遇到雨水由于雨水附着，镜头会变得模糊不清，图像可能会被扭曲，所以就不一定能收集到正常情况下所收集到的所有图像。激光雷达表面如果有灰尘、污渍，激光的发射和接受都会受到遮挡而产生漏检、误检障碍物。一旦传感器受到污染，无人驾驶***等的驾驶辅助功能会受限，自动驾驶功能会失效，从而引起交通事故的风险。为此，本申请设计了一种传感器清洁装置，该传感器清洁装置可以对摄像头和激光雷达等光学传感器外侧污染物进行有效，从而保证传感器在各种环境中有效工作。

具体地，参见图1至图3所示，本申请实施例提供的传感器清洁装置包括基座10和清洁部件20。

其中，基座10上固定安装有传感器50；清洁部件20包括驱动机构21和透光罩22。实际安装时，将驱动机构21安装在基座10上，而将透光罩22可转动地罩设在传感器50的外周并与传感器50的外周形成第一间隙40，同时使得透光罩22与驱动机构21连接，当驱动机构21运动时，可以驱动透光罩22转动而产生离心力和相对气流，从而可以对附着在透光罩22上的异物进行清理。

也即是说，在实际使用传感器50的过程中，将传感器50固定安装在本实施例中的传感器清洁装置中，使用一段时间之后，如果透光罩22的表面附着有雨雪、灰尘、污渍、昆虫尸体等异物时，只需要开启驱动机构21，使驱动机构21驱动透光罩22转动而产生离心力和相对气流，就可以将透光罩22表面的雨雪、灰尘、污渍、昆虫尸体等异物甩出，最终达到对传感器50进行清洁的目的。

此外，由于本实施例中的透光罩22与传感器50的外周之间具有第一间隙40，当透光罩22在传感器50的外周转动时，不会对传感器50造成磨损，能够对传感器50起到很好的保护作用。与此同时，透光罩22具有透光功能，不会对传感器50的检测造成干扰，相对于现有技术中设置刮条等结构来对传感器50表面的异物进行清理的方式而言，本实施例中的传感器清洁装置的结构更加简单，不仅能够对传感器50进行保护，还不会干涉传感器50的正常工作。

结合图1至图4所示，本实施例中的基座10为一块能够承载清洁部件20和传感器50的基座结构，实际设计时，该基座10可以设置为圆柱形、棱柱形、椭圆柱形或者其他异形柱体或者板体等，具体根据实际的使用和安装需求进行设计，本申请中不做具体限定。本申请中的附图中示出了基座10为圆柱形设置时的情况。

基座10顶部的外周设置有导流斜面14，通过该导流斜面14的作用，可以在一定程度上避免雨雪、灰尘、污渍、昆虫尸体在基座10上堆积，能够降低传感器清洁装置的清洁频率。可以理解的是，本实施例中的基座10的顶部是指将传感器清洁装置安装好后，基座10朝上的部位，具体为靠近有透光罩22的一侧的端部。

可选地，为了将驱动机构21等用电设备与外部电源连接起来进行供电和信号传输，本实施例中的基座10上还设置有电气接口15，该电气接口15设置在基座10的外周侧面，且该电气接口15朝向基座10的内部凹陷，如此设置，能够避免灰尘、液体等进入电气接口15的内部而影响电气接口15的使用稳定性和安全性。当然，在本申请的其他实施方式中，该电气接口15还可以设置在基座10的底面或者顶面，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。

进一步地，本实施例中的清洁部件20还包括底座23，该底座23与驱动机构21连接并在驱动机构21的带动下转动，透光罩22固定安装在底座23上并与底座23围设形成安装腔201，传感器50安装在该安装腔201内；基座10上设置有安装部11，安装部11至少穿过底座23的转动中心并伸入至安装腔201内与传感器50固定连接。

如此，底座23可以与透光罩22围设形成一个相对比较密闭的安装腔201，能够有效防止雨雪、灰尘、污渍、昆虫尸体等异物进入至安装腔201内而对传感器50造成污染。与此同时，利用底座23与驱动机构21驱动连接，底座23转动时，可以带动透光罩22平稳地转动，结构更加稳定可靠。通过使安装部11穿过底座23的转动中心伸入安装腔201与传感器50固定连接，能够避免底座23转动时传感器50发生转动，使传感器50能够稳定地进行其自身对应的检测功能。

可选地，本实施例中的透光罩22与底座23之间可以通过螺纹固定连接，还可以通过卡扣、螺钉、螺栓、焊接等方式固定连接在一起，本申请中不作具体限定。

可选地，本实施例中的传感器50与安装部11之间可以通过螺纹卡扣、螺钉、螺栓、焊接、粘接等等方式固定连接在一起，本申请中不做具体限定。

结合图1至图5所示，本实施例中的基座10上设置有避让凹槽12，而驱动机构21包括中空轴电机，该中空轴电机安装在避让凹槽12内，且该中空轴电机具有中心通孔2121，安装部11依次穿过中心通孔2121和底座23后与传感器50固定连接。在本申请中，通过在基座10上设置避让凹槽12，并将中空轴电机安装在该避让凹槽12内，能够实现传感器清洁装置的集成化和小型化设计，便于使用和安装。另外，中空电机的设置，能够给安装部11的安装提供必要的让位空间，保证安装部11可以穿过底座23的转动中心而与传感器50实现固定连接，结构简单，稳定性好。

具体来说，本实施例中的中空轴电机包括电机底座211和可转动地设置在电机底座211上的中空轴212，实际安装时，电机底座211可以通过螺钉、卡扣、焊接等方式固定在避让凹槽12的底部，中空轴212上设置有多个连接孔2122，底座23通过穿设在该连接孔2122上的螺栓、销钉等结构固定连接在中空轴212上，中空轴212转动时，可以带动底座23同步转动，进而带动透光罩22转动以将附着在透光罩22上的异物甩出，最终达到对传感器50进行清洁的目的。

当然，在本申请的其他未示出的实施例中，驱动机构21还可以包括驱动电机和传动齿轮等结构，实际安装时，可以将传动齿轮分别套设在透光罩22和驱动电机的电机轴上，如此，当驱动电机转动时，可以带动传动齿轮转动，最终带动透光罩22转动，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。

实际加工时，将安装部11设置为安装柱，该安装柱位于安装腔201内的部分设置有限位台阶111；对应地，传感器50上设置有限位孔51，该传感器50通过该限位孔51固定安装在安装柱上，且传感器50的底面搭设在限位台阶111以与底座23之间形成第二间隙60。可选地，该安装柱与基座10一体设置，结构稳定可靠。组装时，安装柱与限位孔51之间可以通过螺纹配合连接，还可以通过螺钉固定连接。组装好之后，传感器50的底面，即传感器50靠近底座23的端面搭设在限位台阶111上并与底座23之间形成第二间隙60，如此，可以避免底座23转动时与传感器50之间发生摩擦而磨损传感器50。

可选地，本实施例中的透光罩22采用亚克力板(即聚甲基丙烯酸甲酯)、玻璃或者PC(即聚碳酸酯)加工而成。其中，亚克力板、玻璃或者PC具有较好的透光性，且结构稳定性较好，不仅能够满足传感器50工作过程中的透光需求，还能够提高透光罩22的使用寿命，降低透光罩22的生产制造成本。

当然，在本申请的其他实施例中，透光罩22还可以采用透光膜、透光云石等结构制备而成，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。

再次结合图1至图4所示，本实施例中的清洁部件20还包括清洗机构24，该清洗机构24包括至少一个喷液头241，该喷液头241设置于基座10上，且喷液头241的喷液方向朝向透光罩22的外周面。实际使用的过程中，将喷液头241与储液容器连通，同时利用泵送机构将储液容器内的液体泵送至喷液头241，此时，从喷液头241喷射出来的液体可以对透光罩22的外周面进行有效清洗，在透光罩22旋转的过程中，可以高效无死角地对透光罩22进行清洗。

可选地，本实施例中的喷液头241可以设置为一个、两个或者两个以上，本实施例中的附图中示出了将喷液头241设置为两个时的情况，当将喷液头241设置为两个或者两个以上时，该两个或者两个以上喷液头241沿基座10的外周间隔均匀布置，清洗效果更好。

进一步地，清洗机构24还包括加热器242，该加热器242安装在基座10上以用于对进入喷液头241的液体进行加热，增强清洗效果，特别是恶劣气候环境下(比如冬季)提高喷液头241喷出的液体对透光罩22的清洗效果。为了对加热器242进行安装，本实施例中的基座10的底部设置有避让空间13，实际安装时，将加热器242安装在避让空间13内，该加热器242上设置有进液口2421和出液口(图中未示出)，进液口2421用于与预定储液容器连通，出液口与喷液头241连通，便于将加热后的液体输送至喷液头241以对透光罩22进行有效清洗。此外，通过在基座10的底部设置有避让空间13来安装加热器242，可以进一步提高传感器清洁装置的集成化和小型化设计，更便于使用和安装。

另一方面，本申请实施例还提供了一种无人驾驶***，例如无人驾驶车辆，该无人驾驶***包括上述实施例中的传感器清洁装置，因此，该无人驾驶***具有上述传感器清洁装置的所有技术效果，由于前文已经对传感器清洁装置的技术效果进行了详细描述，此处不再赘述。

根据以上的实施例可以知道，本申请的技术方案至少具备如下技术效果：

(1)本申请的结构在传感器(一个或多个)外部设置一个可旋转的透光罩，利用旋转时产生的离心力和相对气流去除附着在表面的污染物，污染物包括雨、雪、霜、灰尘、泥水等，且透光罩对传感器有保护作用，不对传感器表面产生磨损。

(2)本申请结构设置有加热器和喷液头对透光罩喷射清洗，增强清洗效果。

(3)本发明结构中使用中空轴电机，满足了结构紧凑而简洁的前提下，实现透光罩转动而传感器固定不动的要求，结构紧凑体积小，机构简单，零部件少，生产制造成本低。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传感器清洁装置，其特征在于，包括：

基座(10)，所述基座(10)上固定安装有传感器(50)；以及

清洁部件(20)，所述清洁部件(20)包括驱动机构(21)和透光罩(22)，所述驱动机构(21)安装在所述基座(10)上，所述透光罩(22)可转动地罩设在所述传感器(50)的外周并与所述传感器(50)的外周形成第一间隙(40)，所述透光罩(22)与所述驱动机构(21)连接，并在所述驱动机构(21)的驱动下转动。

2.根据权利要求1所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述清洁部件(20)还包括底座(23)，所述底座(23)与所述驱动机构(21)连接并在所述驱动机构(21)的带动下转动，所述透光罩(22)固定安装在所述底座(23)上并与所述底座(23)围设形成安装腔(201)，所述安装腔(201)内安装有所述传感器(50)；

所述基座(10)上设置有安装部(11)，所述安装部(11)至少穿过所述底座(23)的转动中心并伸入所述安装腔(201)以与所述传感器(50)固定连接。

3.根据权利要求2所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述基座(10)上设置有避让凹槽(12)，所述驱动机构(21)包括中空轴电机，所述中空轴电机安装在所述避让凹槽(12)内，所述中空轴电机具有中心通孔(2121)，所述安装部(11)依次穿过所述中心通孔(2121)和所述底座(23)以与所述传感器(50)固定连接。

4.根据权利要求2所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述安装部(11)包括安装柱，所述安装柱位于所述安装腔(201)内的部分设置有限位台阶(111)；

所述传感器(50)上设置有限位孔(51)，所述传感器(50)通过所述限位孔(51)固定安装在所述安装柱上，所述传感器(50)的底面搭设在所述限位台阶(111)以与所述底座(23)之间形成第二间隙(60)。

5.根据权利要求1所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述透光罩(22)采用亚克力板、玻璃或者PC加工而成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述清洁部件(20)还包括：

清洗机构(24)，所述清洗机构(24)包括至少一个喷液头(241)，所述喷液头(241)设置于所述基座(10)上，且所述喷液头(241)的喷液方向朝向所述透光罩(22)的外周面。

7.根据权利要求6所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述清洗机构(24)还包括加热器(242)，所述加热器(242)安装在所述基座(10)上以用于对进入所述喷液头(241)的液体进行加热。

8.根据权利要求7所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述基座(10)的底部设置有避让空间(13)，所述加热器(242)安装在所述避让空间(13)内，所述加热器(242)上设置有进液口(2421)和出液口，所述进液口(2421)用于与预定储液容器连通，所述出液口与所述喷液头(241)连通。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器清洁装置，其特征在于，所述基座(10)顶部的外周设置有导流斜面(14)；和/或，

所述基座(10)的外周侧面设置有电气接口(15)，所述电气接口(15)朝向所述基座(10)的内部凹陷。

10.一种无人驾驶***，其特征在于，所述无人驾驶***包括权利要求1至9中任一项所述的传感器清洁装置。

Images