一种碰撞检测装置和吸尘机器人的制作方法

本申请涉及机器人，尤其涉及一种碰撞检测装置和吸尘机器人。

背景技术：

吸尘机器人是一种能够自主完成房屋地面清扫任务的装置，但是吸尘机器人的工作环境往往是多样化的，因为不同的房间有不同的结构，并且地面上还会有障碍物，这些都会影响机器人的正常工作，因此机器人必须具有避障和碰撞检测功能。机器人的碰撞检测可分为接触式的以及非接触式的。非接触式的检测方式可以有效地减少机器人与障碍物的碰撞。在非接触式的碰撞检测方法中，一种是采用测距的方式测量与障碍物之间的距离，如超声波测距、红外测距等，但是当碰到细小的障碍物时则被检测到的几率大大下降；还有一种是采用三维环境建模的方式建立周围环境模型，如激光雷达，但是成本非常高。对于接触式碰撞检测装置，现有技术公开了一种移动机器人万向碰撞检测开关，该装置能判断检测碰撞位置以及碰撞力度，需要使用到两维位移传感器，成本较高。

技术实现要素：

本申请提供一种碰撞检测装置和吸尘机器人。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种碰撞检测装置，包括底板、碰撞传递机构、碰撞感应机构和控制器，所述碰撞传递机构和所述碰撞感应机构分别设置在所述底板上；

所述碰撞传递机构，设置在所述底板的侧面，用于将碰撞时所受的力传递至所述碰撞感应机构；

所述碰撞感应机构，包括触摸头和触摸传感器，所述触摸头与所述碰撞传递机构连接，所述触摸传感器与所述触摸头配合，用于获取所述触摸头的位移轨迹数据；

所述处理器，用于处理所述位移轨迹数据以获取物体碰撞的力度和位置。

上述碰撞检测装置，所述触摸头包括第一触摸头；

所述碰撞传递机构，包括第一碰撞传递组件，所述第一碰撞传递组件包括第一固定件、第一触须和第一连接件，所述第一触须通过所述第一固定件设置在所述底板上，所述第一触摸头通过所述第一连接件连接所述第一触须。

上述碰撞检测装置，所述触摸头还包括第二触摸头；

所述碰撞传递机构，还包括第二碰撞传递组件，所述第二碰撞传递组件包括第二固定件、第二触须和第二连接件，所述第二触须通过所述第二固定件设置在所述底板上，所述第二触摸头通过所述第二连接件连接所述第二触须。

上述碰撞检测装置，所述第一碰撞传递组件和所述第二碰撞传递组件对称设置，所述第一触摸头和所述第二触摸头分别设置在所述底板的中心线附近。

上述碰撞检测装置，所述第一触须和所述第二触须分别由柔性材料制成。

上述碰撞检测装置，所述第一触须的形状和所述第二触须的形状分别为向外凸设的孤形。

上述碰撞检测装置，所述触摸头的轨迹可描述为f(x,y,a)＝0，其中x、y为触摸头轨迹，a为在柔性触须的碰撞点的位置系数。

上述碰撞检测装置，所述碰撞传递机构包括一组或多组，多组所述碰撞传递机构均匀设置在所述底板的四周。

根据本申请的第二方面，本申请提供一种吸尘机器人，包括上述碰撞检测装置。

由于采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

由于本申请实施例包括底板、碰撞传递机构、碰撞感应机构和控制器，碰撞传递机构，设置在底板的侧面，用于将碰撞时所受的力传递至碰撞感应机构；碰撞感应机构，包括相互配合的触摸头和触摸传感器，触摸头与碰撞传递机构连接，用于获取触摸头的位移轨迹数据；处理器，用于处理位移轨迹数据以获取物体碰撞的力度和位置。本申请由于通过具有触摸功能的装置记录碰撞传递机构的等效碰撞位移轨迹，对位移轨迹数据的分析来估计碰撞的位置以及力度，本申请结构简单，降低了成本。

附图说明

图1为本申请的碰撞检测装置在一种实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，本申请的碰撞检测装置，其一种实施方式包括底板410、碰撞传递机构、碰撞感应机构和控制器(图未示)，碰撞传递机构和碰撞感应机构分别设置在底板410上，控制器与碰撞感应机构电连接。碰撞传递机构，设置在底板410的侧面，用于将碰撞时所受的力传递至碰撞感应机构；碰撞感应机构，包括触摸头和触摸传感器423，触摸头与碰撞传递机构连接，触摸传感器423与触摸头配合，用于获取触摸头的位移轨迹数据；处理器，用于处理位移轨迹数据以获取物体碰撞的力度和位置。

本申请的碰撞检测装置，触摸头可以包括第一触摸头421；碰撞传递机构，还可以包括第一碰撞传递组件，第一碰撞传递组件包括第一固定件441、第一触须442和第一连接件443，第一触须442通过第一固定件441设置在底板410上，第一触摸头421通过第一连接件443连接第一触须442。第一固定件441可以包括第一连接杆，第一触须442的一端与第一连接杆连接，第一连接杆固定在底板410上，在一种实施方式中，可以在底板410上设置一安装槽447，第一连接杆可通过安装槽447固定在底板410上。

本申请的碰撞检测装置，触摸头还可以包括第二触摸头422；碰撞传递机构，还可以包括第二碰撞传递组件，第二碰撞传递组件可以包括第二固定件444、第二触须445和第二连接件446，第二触须445通过第二固定件444设置在底板410上，第二触摸头422通过第二连接件446连接第二触须445。第二固定件444可以包括第二连接杆，第二触须445的一端与第二连接杆连接，第二连接杆固定在底板410上，在一种实施方式中，可以在底板410上设置一安装槽448，第二连接杆可通过安装槽448固定在底板410上。

在一种实施方式中，本申请的第一碰撞传递组件和第二碰撞传递组件对称设置，第一触摸头421和第二触摸头422分别设置在底板410的中心线附近。第一触须442和第二触须445分别由柔性材料制成。且第一触须442的形状和第二触须445的形状分别为向外凸设的孤形。触须由柔性材料制成，具备缓冲作用，可减少对机器人的损伤，能够有效的检测出障碍物的相对位置以及碰撞的力度以调整机器人的运动轨迹。使用柔性触须也具有一定的缓冲作用，保护机器人和被碰撞物。

本申请的碰撞检测装置，触摸头的轨迹可描述为f(x,y,a)＝0，其中x、y为触摸头轨迹，a为在柔性触须的碰撞点的位置系数。触摸头的运动轨迹和柔性触须发生碰撞的位置有关，因为不同的碰撞点会使得柔性触须有效变形长度发生改变，最终导致不同的碰撞位置会有不同的轨迹。根据柔性触须的材料、形状和安装方式，触摸头的轨迹可描述为f(x,y,a)＝0，其中x、y为触摸头轨迹，a为在柔性触须的碰撞点的位置系数。触摸传感器423可以反馈接触点的x、y轴的位置。触摸头在触摸传感器423上滑动时会留下轨迹且和时间相关，通过拟合轨迹与f(x,y,a)＝0对比确定系数a后可得到碰撞的位置。根据x、y轴方向关于时间的函数以及始末位置可确定碰撞力度。

本申请的碰撞传递机构包括一组或多组，多组碰撞传递机构均匀设置在底板410的四周。底板410可以为多种形状，如圆形、椭圆形、方形或是其它形状。在一种实施方式中，底板410可以为方形，一组碰撞传递机构可以包括对称设置的第一碰撞传递组件和第二碰撞传递组件，在另一种实施方式中，可以在底板的相邻边再安装一组碰撞传递机构，也可以在底板410的三边或四边均安装一组碰撞传递机构。

实施例二：

实施例二提供一种吸尘机器人，该吸尘机器人包括实施例事的碰撞检测装置。如图1所示，本申请的碰撞检测装置，其一种实施方式包括底板410、碰撞传递机构、碰撞感应机构和控制器(图未示)，碰撞传递机构和碰撞感应机构分别设置在底板410上，控制器与碰撞感应机构电连接。碰撞传递机构，设置在底板410的侧面，用于将碰撞时所受的力传递至碰撞感应机构；碰撞感应机构，包括触摸头和触摸传感器423，触摸头与碰撞传递机构连接，触摸传感器423与触摸头配合，用于获取触摸头的位移轨迹数据；处理器，用于处理位移轨迹数据以获取物体碰撞的力度和位置。

本申请的碰撞检测装置，触摸头可以包括第一触摸头421；碰撞传递机构，还可以包括第一碰撞传递组件，第一碰撞传递组件包括第一固定件441、第一触须442和第一连接件443，第一触须442通过第一固定件441设置在底板410上，第一触摸头421通过第一连接件443连接第一触须442。第一固定件441可以包括第一连接杆，第一触须442的一端与第一连接杆连接，第一连接杆固定在底板410上，在一种实施方式中，可以在底板410上设置一安装槽447，第一连接杆可通过安装槽447固定在底板410上。

本申请的碰撞检测装置，触摸头还可以包括第二触摸头422；碰撞传递机构，还可以包括第二碰撞传递组件，第二碰撞传递组件可以包括第二固定件444、第二触须445和第二连接件446，第二触须445通过第二固定件444设置在底板410上，第二触摸头422通过第二连接件446连接第二触须445。第二固定件444可以包括第二连接杆，第二触须445的一端与第二连接杆连接，第二连接杆固定在底板410上，在一种实施方式中，可以在底板410上设置一安装槽448，第二连接杆可通过安装槽448固定在底板410上。

在一种实施方式中，本申请的第一碰撞传递组件和第二碰撞传递组件对称设置，第一触摸头421和第二触摸头422分别设置在底板410的中心线附近。第一触须442和第二触须445分别由柔性材料制成。且第一触须442的形状和第二触须445的形状分别为向外凸设的孤形。

本申请的碰撞检测装置，触摸头的轨迹可描述为f(x,y,a)＝0，其中x、y为触摸头轨迹，a为在柔性触须的碰撞点的位置系数。触摸头的运动轨迹和柔性触须发生碰撞的位置有关，因为不同的碰撞点会使得柔性触须有效变形长度发生改变，最终导致不同的碰撞位置会有不同的轨迹。根据柔性触须的材料、形状和安装方式，触摸头的轨迹可描述为f(x,y,a)＝0，其中x、y为触摸头轨迹，a为在柔性触须的碰撞点的位置系数。触摸传感器423可以反馈接触点的x、y轴的位置。触摸头在触摸传感器423上滑动时会留下轨迹且和时间相关，通过拟合轨迹与f(x,y,a)＝0对比确定系数a后可得到碰撞的位置。根据x、y轴方向关于时间的函数以及始末位置可确定碰撞力度。

本申请的碰撞传递机构包括一组或多组，多组碰撞传递机构均匀设置在底板410的四周。底板410可以为多种形状，如圆形、椭圆形、方形或是其它形状。在一种实施方式中，底板410可以为方形，一组碰撞传递机构可以包括对称设置的第一碰撞传递组件和第二碰撞传递组件，在另一种实施方式中，可以在底板的相邻边再安装一组碰撞传递机构，也可以在底板410的三边或四边均安装一组碰撞传递机构。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。