一種碰撞檢測裝置及採用該裝置的移動機器人的製作方法
2023-05-12 23:21:01 1
一種碰撞檢測裝置及採用該裝置的移動機器人的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種碰撞檢測裝置及採用該裝置的移動機器人。所述碰撞檢測裝置，包括：剛性導電環、定位觸點和觸點保持架；所述定位觸點均勻設置在所述觸點保持架上；所述觸點保持架通過彈性部件設置在所述剛性導電環的中央。採用本發明的，使用一個碰撞檢測裝置就能夠實現對移動機器人的全方位碰撞檢測，無需像現有技術中一樣裝配分立的碰撞檢測器件，可以降低碰撞檢測裝置的安裝及設計成本。
【專利說明】—種碰撞檢測裝置及採用該裝置的移動機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及傳感控制領域，特別是涉及一種碰撞檢測裝置及採用該裝置的移動機器人。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的不斷發展，機器人的應用場合越來越廣泛。可以在作業空間中改變物理位置的機器人稱為移動機器人。作為一臺相對完備的移動機器人，通常具有超聲波測距單元，和/或，紅外檢測陣列單元。超聲波測距單元和紅外檢測陣列單元可以幫助移動機器人感知自身與外界物體之間的距離，防止移動機器人在移動過程中發生碰撞。
[0003]但是，超聲波測距單元和紅外檢測陣列單元均具有各自的檢測盲區，並不能保證移動機器人絕對不發生碰撞。因此，現有技術中，還在移動機器人上設置有碰撞檢測裝置，用於檢測物理碰撞的發生並且識別碰撞發生的方位，從而觸發機器人的決策機制控制已發生碰撞的移動機器人脫離碰撞狀態。
[0004]現有技術中的碰撞檢測裝置，主要是通過在移動機器人本體的周圍設置多個獨立的碰撞檢測器件實現的。每個碰撞檢測器件包含開關(例如開關、光電開關等)、彈簧，以及與機器人本體的連接設計。例如，可以在移動機器人本體的前後左右四個方向分別設置一個碰撞檢測器件。當設置在前方的碰撞檢測器件檢測到碰撞發生時，就可以確定碰撞方位在移動機器人本體的前方。
[0005]但是，現有技術中的碰撞檢測裝置，由於需要在移動機器人本體設置多個碰撞檢測器件，導致需要對過多的零件進行裝配，並且每個碰撞檢測器件與機器人本體之間還需要單獨走線，進一步導致安裝及設計的複雜，提高了碰撞檢測裝置的安裝及設計成本。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種碰撞檢測裝置及採用該技術的移動機器人，能夠簡單的實現對移動機器人的碰撞檢測，並且降低碰撞檢測裝置的安裝及設計成本。
[0007]為實現上述目的，本發明提供了如下方案:
[0008]一種碰撞檢測裝置，包括:剛性導電環、定位觸點和觸點保持架；
[0009]所述定位觸點均勻設置在所述觸點保持架上；
[0010]所述觸點保持架通過彈性部件設置在所述剛性導電環的中央。
[0011]可選的，所述剛性導電環與第一固定部件相連；所述觸點保持架與第二固定部件相連。本質上，這兩個固定部件在徑向上是浮動連接的；
[0012]所述觸點保持架通過彈性部件設置在所述剛性導電環的中央，包括:
[0013]所述第一固定部件與所述第二固定部件之間通過彈性部件相連。
[0014]可選的，所述第一固定部件具有第一連接部，所述第一連接部用於與移動機器人本體最外部殼體(外罩)固定連接。
[0015]可選的，所述第二固定部件具有第二連接部，所述第二連接部用於與移動機器人本體主體固定連接。
[0016]可選的，所述第一固定部件為罩體，所述第二固定部件為底盤。
[0017]可選的，所述罩體上具有周向設置的凸起，所述底盤上周向設置有與所述凸起相匹配的定位柱。
[0018]可選的，底盤上的定位柱還用於提供連接機器人上體部件的接口。
[0019]可選的，所述凸起與所述定位柱之間通過彈簧連接。
[0020]一種移動機器人，包括本發明公開的碰撞檢測裝置。
[0021]可選的，還包括:碰撞信號處理裝置；所述碰撞信號處理裝置與所述碰撞檢測裝置相連。
[0022]可選的，所述碰撞信號處理裝置與所述碰撞檢測裝置相連，包括:
[0023]所述碰撞檢測裝置的各個定位觸點分別與所述碰撞信號處理裝置的信號檢測輸入埠的不同引腳相連；
[0024]所述碰撞檢測裝置的剛性導電環與所述碰撞信號處理裝置的信號檢測埠(電平檢測公用端)通過單獨的線路相連。
[0025]可選的，所述碰撞檢測裝置水平設置在所述移動機器人上。
[0026]根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果:
[0027]本發明的碰撞檢測裝置及移動機器人，通過彈性部件將觸點保持架設置在剛性導電環的中央，當觸點保持架與剛性導電環發生接觸時，根據發生接觸的定位觸點檢測碰撞發生的方位，從而使用一個碰撞檢測裝置就能夠實現對移動機器人的全方位碰撞檢測，無需像現有技術中一樣分立安裝多個碰撞檢測器件，降低了碰撞檢測裝置的裝配及設計成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1為本發明的碰撞檢測裝置實施例1的結構圖；
[0030]圖2為本發明的碰撞檢測裝置實施例2的結構圖；
[0031]圖3為本發明的碰撞檢測裝置實施例3的結構圖；
[0032]圖4為實施例2所示碰撞檢測裝置的一種情況下的碰撞檢測示意圖；
[0033]圖5為實施例2所示碰撞檢測裝置的另一種情況下的碰撞檢測示意圖；
[0034]圖6為實施例3所示碰撞檢測裝置的一種情況下的碰撞檢測示意圖；
[0035]圖7為實施例3所示碰撞檢測裝置的另一種情況下的碰撞檢測示意圖；
[0036]圖8為本發明的碰撞檢測裝置實施例4的結構圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0038]為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0039]圖1為本發明的碰撞檢測裝置實施例1的結構圖。如圖1所示，所述碰撞檢測裝置包括:
[0040]剛性導電環1、定位觸點2和觸點保持架3 ；
[0041]所述定位觸點2均勻設置在所述觸點保持架3上；
[0042]所述觸點保持架3通過彈性部件設置在所述剛性導電環I的中央。
[0043]具體的，圖1中沿觸點保持架3的周圍均勻設置有6個定位觸點2。所述定位觸點2為導體，並且在靜止狀態下，定位觸點2與剛性導電環I的內側保持一定距離。實際應用時，每個定位觸點2的一端分別與導線相連，剛性導電環I也與另外的導線(電平檢測公用端)相連。碰撞檢測裝置水平靜止設置在移動機器人上。
[0044]碰撞檢測裝置的觸點保持架3與剛性導電環I之間的連接關係可以有以下兩種:觸點保持架3固定設置在移動機器人底盤上，剛性導電環I (固定於罩體上)通過彈性部件與觸點保持架3保持相對位置，剛性導電環I可以相對於觸點保持架3運動；或者，剛性導電環I固定設置在移動機器人罩體上上，觸點保持架3 (固定於底盤上)通過彈性部件與剛性導電環I保持相對位置，觸點保持架3可以相對於剛性導電環I運動。
[0045]下面舉例說明本發明的碰撞檢測裝置對於碰撞的檢測過程。假設圖1為安裝在移動機器人上的碰撞檢測裝置的俯視圖，圖1上方為機器人的前進方向，下方為機器人的後退方向。則當移動機器人的左後方發生碰撞時，圖1中的標號2所指定位觸點2與剛性導電環I發生接觸，會短暫構成電流迴路。此時，移動機器人上的處理器檢測到發生碰撞的定位觸點為圖1中的標號2所指定位觸點後,就可以判定移動機器人的左後方發生碰撞。
[0046]綜上所述，本實施例中，通過彈性部件將觸點保持架設置在所述剛性導電環的中央，當觸點保持架與剛性導電環發生接觸時，根據發生接觸的定位觸點檢測碰撞發生的方位，從而使用一個整體的碰撞檢測裝置就能夠實現對移動機器人的碰撞檢測，無需像現有技術中一樣分立配置的多個碰撞檢測器件，降低了碰撞檢測裝置的安裝及設計成本。
[0047]本發明中，定位觸點的個數越多，對於碰撞方位的檢測越精確。圖2為本發明的碰撞檢測裝置實施例2的結構圖。如圖2所示，所述碰撞檢測裝置包括:
[0048]剛性導電環1、定位觸點2和觸點保持架3 ；
[0049]所述定位觸點2均勻設置在所述觸點保持架3上；
[0050]所述觸點保持架3通過彈性部件設置在所述剛性導電環I的中央。
[0051]具體的，圖2中包括8個定位觸點2，因此可以對八個方向上的碰撞進行檢測。
[0052]實際應用中，定位觸點與觸點保持架也可以設計成一個整體。圖3為本發明的碰撞檢測裝置實施例3的結構圖。如圖3所示，所述碰撞檢測裝置的觸點保持架3為正八邊形。觸點保持架3為絕緣體。在正八邊形的各個頂點上具有導體材料製成的定位觸點2。
[0053]實施例3中通過將定位觸點與觸點保持架設計成一個整體，可以進一步簡化碰撞檢測裝置的安裝過程及成本。
[0054]圖4為實施例2所示碰撞檢測裝置的一種情況下的碰撞檢測示意圖。假設圖4中的上方為移動機器人的前進方向，則圖4中，與剛性導電環I發生接觸的是定位觸點2』，據此可以檢測到發生碰撞的位置位於移動機器人的前方。
[0055]圖5為實施例2所示碰撞檢測裝置的另一種情況下的碰撞檢測示意圖。假設圖5中的上方為移動機器人的前進方向，則圖5中，與剛性導電環I發生接觸的是定位觸點21和22，據此可以檢測到發生碰撞的位置位於移動機器人的右前方(即圖5中箭頭所指方向)。
[0056]圖6為實施例3所示碰撞檢測裝置的一種情況下的碰撞檢測示意圖。假設圖6中的上方為移動機器人的前進方向，則圖6中，與剛性導電環I發生接觸的是定位觸點2」，據此可以檢測到發生碰撞的位置位於移動機器人的右後方。
[0057]圖7為實施例3所示碰撞檢測裝置的另一種情況下的碰撞檢測示意圖。假設圖7中的上方為移動機器人的前進方向，則圖7中，與剛性導電環I發生接觸的是定位觸點23，24，則據此可以檢測到發生碰撞的位置位於移動機器人的右後方與右方之間的位置(即圖7中箭頭所指方向)。
[0058]圖8為本發明的碰撞檢測裝置實施例4的結構圖。如圖8所示，該碰撞檢測裝置包括:
[0059]剛性導電環1、定位觸點2和觸點保持架3 ;還包括:底盤4、罩體5和彈簧6。其中剛性導電環I固定在罩體5上，觸點保持架3固定在底盤4上。罩體5上具有周向設置的凸起51，所述底盤4上周向設置有與所述凸起51相匹配的定位柱41。所述凸起51與所述定位柱41之間通過彈簧6連接。底盤4固定設置在移動機器人上，罩體5可以帶動剛性導電環I圍繞觸點保持架3晃 動。罩體5與底盤4依靠彈簧6陣列牽制,在徑向上(水平方向)實際是浮動型連接，從而實現觸點保持架3通過彈性部件設置在所述剛性導電環I的中央。
[0060]通過實施例4可以知道，觸點保持架3通過彈性部件設置在所述剛性導電環I的中央可以包括:
[0061]所述剛性導電環與第一固定部件相連；所述觸點保持架與第二固定部件相連；所述第一固定部件與所述第二固定部件之間通過彈性部件相連。
[0062]由於觸點保持架3與剛性導電環I之間可以發生相對運動即可，因此，所述第一固定部件或所述第二固定部件兩者之一與移動機器人本體固定連接即可。
[0063]本發明還公開了一種移動機器人。所述移動機器人包括本發明所公開的碰撞檢測
>J-U ρ?α裝直。
[0064]所述碰撞檢測裝置，包括:剛性導電環、定位觸點和觸點保持架；
[0065]所述定位觸點均勻設置在所述觸點保持架上；
[0066]所述觸點保持架通過彈性部件設置在所述剛性導電環的中央。
[0067]可選的，所述剛性導電環與第一固定部件相連；所述觸點保持架與第二固定部件相連；
[0068]所述觸點保持架通過彈性部件設置在所述剛性導電環的中央，包括:
[0069]所述第一固定部件與所述第二固定部件之間通過彈性部件相連，兩固定部件之間是本質浮動的。
[0070]可選的，所述第一固定部件具有第一連接部，所述第一連接部用於與移動機器人本體固定連接。
[0071]可選的，所述第二固定部件具有第二連接部，所述第二連接部用於與移動機器人本體固定連接。
[0072]可選的，所述第一固定部件為罩體，所述第二固定部件為底盤。
[0073]可選的，所述罩體上具有周向設置的凸起，所述底盤上周向設置有與所述凸起相匹配的定位柱。
[0074]可選的，所述凸起與所述定位柱之間通過彈簧連接。
[0075]實際應用中，為了接收並處理碰撞檢測信號，所述移動機器人還可以包括碰撞信號處理裝置；所述碰撞信號處理裝置與所述碰撞檢測裝置相連。
[0076]進一步的，所述碰撞信號處理裝置與所述碰撞檢測裝置相連，包括:
[0077]所述碰撞檢測裝置的各個定位觸點分別與所述碰撞信號處理裝置的信號檢測輸入埠的不同引腳相連；
[0078]所述碰撞檢測裝置的剛性導電環與所述碰撞信號處理裝置的信號檢測埠(電平檢測公用端)通過單獨的線路相連。
[0079]例如，假設觸點保持架上有6個定位觸點，那麼加上剛性導電環，總共需要7根導線。
[0080]此外，為了使碰撞 檢測裝置的碰撞檢測定位結果更加精確，所述碰撞檢測裝置可以水平設置在所述移動機器人上。
[0081]最後，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0082]本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0083]本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種碰撞檢測裝置，其特徵在於，包括:剛性導電環、定位觸點和觸點保持架； 所述定位觸點均勻設置在所述觸點保持架上； 所述觸點保持架通過彈性部件設置在所述剛性導電環的中央。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述剛性導電環與第一固定部件相連；所述觸點保持架與第二固定部件相連； 所述觸點保持架通過彈性部件設置在所述剛性導電環的中央，包括: 所述第一固定部件與所述第二固定部件之間通過彈性部件相連，兩固定部件之間是本質浮動的。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述第一固定部件具有第一連接部，所述第一連接部用於與移動機器人本體固定連接。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述第二固定部件具有第二連接部，所述第二連接部用於與移動機器人本體固定連接。
5.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述第一固定部件為罩體，所述第二固定部件為底盤。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述罩體上具有周向設置的凸起，所述底盤上周向設置有與所述凸起相匹配的定位柱。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述凸起與所述定位柱之間通過彈簧連接。
8.一種移動機器人，其特徵在於，包括權利要求1-7任一項所述的碰撞檢測裝置。
9.根據權利要求8所述的移動機器人，其特徵在於，還包括:碰撞信號處理裝置；所述碰撞信號處理裝置與所述碰撞檢測裝置相連。
10.根據權利要求9所述的移動機器人，其特徵在於，所述碰撞信號處理裝置與所述碰撞檢測裝置相連，包括: 所述碰撞檢測裝置的各個定位觸點分別與所述碰撞信號處理裝置的信號檢測輸入埠的不同引腳相連； 所述碰撞檢測裝置的剛性導電環與所述碰撞信號處理裝置的信號檢測埠(電平檢測公用端)通過單獨的線路相連。
11.根據權利要求8-10任一項所述的移動機器人，其特徵在於，所述碰撞檢測裝置水平設置在所述移動機器人上。
【文檔編號】G01V3/00GK103529476SQ201210234778
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月6日 優先權日:2012年7月6日
【發明者】寧柯軍 申請人:聯想(北京)有限公司