一种传感器结构及具有其的自移动设备的制作方法

1.本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及用于自移动设备的传感器结构。


背景技术：

2.随着科技的发展，人们生活水平的提高，扫地机器人、拖地机器人等自移动设备将人们从繁杂的清洁工作中释放出来，既能保持家居、办公等环境的洁净，又能让人们享有更多的空闲时间，而被人们所青睐。
3.扫地机器人、拖地机器人等自移动设备是能够在没有人为引导的环境中执行所需清洁操作的机器人。为了防止自移动设备在执行清洁操作过程中跌落，机身上通常设有下视传感器。现有技术中的下视传感器大多为红外传感器，其受待作业表面颜色的影响很大，这是因为下视传感器在不同颜色的待作业表面的反射光强度存在很大差异，从而导致不同颜色的待作业表面的触发距离存在很大差异。因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。


技术实现要素：

4.针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供了一种传感器结构及具有其的自移动设备，能够使得不同颜色的待作业表面具有较为接近的下视触发距离。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种传感器结构，用于检测待作业表面的高度差，包括：安装座，设有发光体和接收体；所述发光体构造为向所述待作业表面发射光线，所述接收体构造为接收所述待作业表面反射的光线；以及透光罩壳，罩设于所述安装座上；其中，所述透光罩壳上形成有聚光结构，所述聚光结构位于所述发光体的光线发射路径和/或所述接收体的光线接收路径上，用以增大待作业表面的反射光的光强信号。
7.在本实用新型的一实施例中，所述聚光结构为凸透镜。
8.在本实用新型的一实施例中，所述凸透镜为单凸面凸透镜；或是所述凸透镜为双凸面凸透镜。
9.在本实用新型的一实施例中，所述凸透镜朝向所述安装座侧凸起；或是所述凸透镜朝向所述待作业表面侧凸起。
10.在本实用新型的一实施例中，所述发光体为能够产生红外光的灯，所述接收体为能够接收红外光的灯。
11.在本实用新型的一实施例中，所述安装座呈内部中空设置，以形成用于容置所述发光体的第一腔体和用于容置所述接收体的第二腔体，所述第一腔体和所述第二腔体之间相互独立不相连通；其中，所述第一腔体在所述安装座的底部形成有一朝向所述透光罩壳底端面的发射口，所述第二腔体在所述安装座的底部形成有一朝向所述透光罩壳底端面的接收口；所述发射口远离所述接收体侧形成有用于遮挡所述发光体的部分发射面的第一遮挡部；所述接收口远离所述发光体侧形成有用于遮挡所述接收体的部分接收面的第二遮挡
部。
12.在本实用新型的一实施例中，所述发光体的发射端朝向所述接收体侧倾斜设置；或是所述接收体的接收端朝向所述发光体侧倾斜设置；或是所述发光体的发射端朝向所述接收体侧倾斜设置，且所述接收体的接收端朝向所述发光体侧倾斜设置。
13.在本实用新型的一实施例中，在所述安装座安装于所述透光罩壳后，所述安装座的底部与所述透光罩壳之间存在一间距，以形成一间隙空间；其中，所述间隙空间内设有用于分隔所述发射口和所述接收口以避免光线直接传递的隔板，所述隔板的顶部与所述安装座相抵靠。
14.在本实用新型的一实施例中，所述聚光结构与所述透光罩壳一体成型。
15.为解决上述技术问题，本实用新型提出的另一个解决方案是：
16.一种自移动设备，包括如前所述的传感器结构。
17.本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：
18.本实用新型提供的传感器结构及具有其的自移动设备，其通过在透光罩壳上设置聚光结构，能够增强深色介质待作业表面的反射光强度，提高深色介质待作业表面的光强阈值，进而减小深色介质待作业表面与浅色介质待作业表面之间的反射光的光强差异，从而使得不同颜色的待作业表面具有较为接近的下视触发距离。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.其中：
21.图1是本实用新型提出的传感器结构的立体图。
22.图2是本实用新型提出的传感器结构在正视方向上的示意图。
23.图3是图1的分解结构示意图。
24.图4是图1的剖面结构示意图。
25.图5是图1中的安装座的分解结构示意图。
26.图6是图1中的第一块体的结构示意图。
27.图7是本实用新型提出的自移动设备的立体图。
28.图8是本实用新型提出的传感器结构的下视特性曲线的示意图。
具体实施方式
29.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
32.扫地机器人、拖地机器人等自移动设备的底部安装有下视传感器。通常下视传感器布置在机身的边缘、滚轮的外侧。当自移动设备行走至较大台阶的边缘时，会触发下视传感器，机身内的控制单元收到信号后控制自移动设备后退。目前的下视传感器大多为红外传感器，通过检测反射光强度判断自移动设备的大致高度，其缺陷在于：下视传感器受待作业表面颜色的影响很大，这是因为下视传感器在不同颜色的待作业表面的反射光强度存在很大差异，从而导致不同颜色的待作业表面的触发距离存在很大差异。当待作业表面为深色介质时，在自移动设备与待作业表面距离很近时，反射光的光强信号就已经很弱，为了使得深色介质待作业表面具有一个较大的下视触发距离，会将预设的光强阈值设置得很小，然而，预设的光强阈值对应下的浅色介质待作业表面的下视触发距离很大。从而造成深色介质待作业表面与浅色介质待作业表面的下视触发距离差异很大。
33.鉴于此，请参阅图1至图3，本实用新型提供了一种传感器结构100，用于检测待作业表面的高度差，包括：安装座130，设有发光体140和接收体150；发光体140构造为向待作业表面发射光线，接收体150构造为接收待作业表面反射的光线；以及透光罩壳110，罩设于安装座130 上；其中，透光罩壳110上形成有聚光结构160，聚光结构160位于发光体140的光线发射路径和/或接收体150的光线接收路径上，用以增大待作业表面的反射光的光强信号。
34.通过上述方式，本实用新型通过在透光罩壳110上设置聚光结构160，能够增强深色介质待作业表面的反射光强度，提高深色介质待作业表面的光强阈值，进而减小深色介质待作业表面与浅色介质待作业表面之间的反射光的光强差异，从而使得不同颜色的待作业表面具有较为接近的下视触发距离。
35.在本实用新型中，透光罩壳110呈内部中空、顶部开口设置，以形成用于收容安装座130的容置腔，整个安装座130被收容于透光罩壳110 的容置腔内，由此，具有较好的防尘、防水效果。考虑到拆装的方便性，透光罩壳110和安装座130之间采用可拆卸连接的方式连接，优选的，透光罩壳110和安装座130之间选用卡槽101和卡块1331卡接的连接方式。透光罩壳110的侧壁上设有上述卡槽111，安装座130的侧壁上设有与上述卡槽111相配合的卡块1331，具有拆装方便的优点。聚光结构160与透光罩壳110一体成型，无需额外安装聚光结构160，简化了安装过程，同时，由于聚光结构160与透光罩壳110一体成型，透光罩壳110与聚光结构160之间不会存在安装缝隙，具有防水、防尘性能好的优点。
36.进一步地，聚光结构160为凸透镜，凸透镜可以为单凸面凸透镜，也可以为双凸面凸透镜。凸透镜可以朝向安装座130侧凸起，也可以朝向待作业表面侧凸起，上述待作业表面可以理解为待清洁表面。安装座 130呈内部中空设置，以形成用于容置发光体140的第一
腔体和用于容置接收体150的第二腔体，第一腔体和第二腔体之间相互独立不相连通，由此，能够避免发光体140发射的红外光线直接射向接收体150。为了使得发光体140发射的红外光线能够射向待作业表面，同时使得接收体 150能够接收到待作业表面反射的反射光线，第一腔体在安装座130的底部形成有一朝向透光罩壳110底端面的发射口131，第二腔体在安装座130的底部形成有一朝向透光罩壳110底端面的接收口132，发射口 131与接收口132并排而设，上述涉及的底部所在方向与附图中的底部方向一致，也与实际使用时的底部方向一致。发光体140为能够产生红外光的灯，接收体150为能够接收红外光的灯，优选的，发光体140和接收体150均为led灯，led灯可以为贴片式，也可以为插角式。
37.为了将发光体140的光线发射区域限制在一定范围内，以及将接收体150的光线接收区域限制在一定范围内，发射口131远离接收体150 侧形成有用于遮挡发光体140的部分发射面的第一遮挡部1311，接收口 132远离发光体140侧形成有用于遮挡接收体150的部分接收面的第二遮挡部1321。第一遮挡部1311能够遮挡住发光体140发射的部分光线，第二遮挡部1321能够遮挡住待作业表面反射的部分反射光线。
38.发光体140和接收体150在安装座130内的分布形式有多种，具体如下，发光体140的发射端朝向接收体150侧倾斜设置；或是接收体150 的接收端朝向发光体140侧倾斜设置；或是发光体140的发射端朝向接收体150侧倾斜设置，且接收体150的接收端朝向发光体140侧倾斜设置。请参阅图4，为了提升使用性能，优选的，发光体140的发射端朝向接收体150侧倾斜设置，且接收体150的接收端朝向发光体140侧倾斜设置，由此，能够提升接收体150在上、下向上的光强度敏感性，在本实用新型中，上、下向是指高度方向。
39.为了便于将发光体140和接收体150安装至安装座130内，安装座 130分体式设置，在本实用新型中，请参阅图5和图6，安装座130在前、后方向上分体式设置，安装座130包括安装有发光体140和接收体 150的第二块体134和第一块体133，第二块体134上形成有用于设置发光体140的第一凹槽和用于设置接收体150的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽并排分布。第一块体133的截面大体呈倒置的“l”型，第一块体133包括竖直部和固设于竖直部顶部的水平部，优选的，竖直部和水平部之间一体成型。上述竖直部和上述水平部之间形成有安装区h，第二块体134被收容于安装区h内，竖直部远离第二块体134的外侧壁上设有上述卡块1331，竖直部靠近第二块体134的内侧壁上设有第三凹槽1333和第四凹槽1334，第三凹槽1333与第二块体134上的第一凹槽围设形成第一腔体，第四凹槽1334与第二块体134上的第二凹槽围设形成第二腔体。第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽1333和第四凹槽1334 的底部连通有空腔，由此，能够围设形成发射口131和接收口132。在安装座130安装于透光罩壳110的容置腔后，第二块体134在第一块体 133水平部的限位下，被限制在透光罩壳110的容置腔内。为了使得第一块体133和第二块体134之间具有较好的定位效果，第二块体134的顶部设有定位块1341，第一块体133的水平部上设有与定位块1341相配合的定位槽1332，具有定位效果好的优点。
40.具体地，当安装座130安装于透光罩壳110后，安装座130的底部与透光罩壳110之间在上、下方向上存在一间距k，以形成一间隙空间，上述间隙空间主要作用是：用于让位。上述上、下方向可以理解为在高度方向上的意思，上下方向与附图中的上、下方向一致，也与实际使用时的上、下方向一致。在本实用新型中，间隙空间内设有用于分隔发射口131和接收口132以避免光线直接传递的隔板120，隔板120的顶部与安装座130相抵靠。隔板120采
用黑色不透光材料制成，用于约束发射光束和反射光束。
41.可以理解地，本实用新型中的传感器结构100可以应用到不同的使用场景，下面举例进行说明。
42.本实用新型中的传感器结构100可以应用于自移动设备。其中，该自移动设备包括包括如前所述的传感器结构100。上述自移动设备可以为扫地机器人，可以为拖地机器人，也可以为同时具有扫地和拖地功能的清洁机器人。以扫地机器人为例，请参阅图7，扫地机器人设有前向驱动方向q，以上述前向驱动方向q为参考方向，扫地机器人包括位于扫地机器人前侧的前部和位于扫地机器人后侧的后部，前侧为前向驱动方向q的下游侧，后侧为前向驱动方向q的上游侧，扫地机器人的前部大体呈圆弧状。传感器结构100设于扫地机器人机身200的底部，且沿着机身200的前部边缘分布，传感器结构100位于滚轮210的外侧。当扫地机器人行走至较大台阶的边缘时，传感器结构100发出相应的光强信号至机身200内的控制单元(图未示)，机身200内的控制单元收到光强信号后控制扫地机器人后退。
43.在扫地机器人工作时，发光体140向待作业表面发射红外光线，红外光线经待作业表面反射后，被接收体150接收。接收体150在接收到红外反射光线后，会产生光强信号，扫地机器人内部的控制单元设有光强阈值，当接收体150接收到的光强信号达到光强阈值时，控制单元被触发，控制扫地机器人后退，从而避免跌落。当接收体150接收到的光强信号达到阈值信号时，机身200的底端面与待作业表面之间的距离为下视触发距离。由于深色待作业表面和浅色待作业表面的吸光性能的差异，传感器结构100在不同颜色的待作业表面的反射光强度存在很大差异，导致不同颜色的待作业表面的触发距离存在很大差异。当待作业表面为深色介质时，扫地机器人与待作业表面距离很近时，红外线反射光的光强信号就已经很弱了，为了使得深色介质具有一个较大的下视触发距离，会将控制单元的光强阈值设置得很小，然而，浅色介质在上述设定的深色介质的光强阈值下的下视触发距离则很大，从而造成深色介质与浅色介质的下视触发距离差异很大。请参阅图8，图8是本实用新型提出的传感器结构的下视特性曲线的示意图，附图8中的横坐标为传感器结构100与待作业表面之间的距离，纵坐标为光强阈值所对应的ad 值，横坐标上0位置代表扫地机器人正在清扫的表面的位置，扫地机器人正在清扫的表面以上的位置为负值，扫地机器人正在清扫的表面以下的位置为正值；附图8中的1号曲线为未加凸透镜时的深色介质的下视特性曲线，2号曲线为加了凸透镜后的深色介质的下视特性曲线，3号曲线为未加凸透镜时的浅色介质的下视特性曲线，4号曲线为加了凸透镜后的浅色介质的下视特性曲线，其中，附图8中的深色介质优选为黑色，浅色介质优选为白色。由此可知，本实用新型通过在透光罩壳110 上设置聚光结构160(凸透镜)，由于凸透镜的增加，接收体150的信号强度得以增强，使得下视特性曲线整体往下方移动，光强阈值增大，此时对应下的浅色介质待作业表面的下视触发距离缩短，深色介质待作业表面的触发距离得以拉长，进而使得不同颜色的待作业表面具有较为接近的下视触发距离，提高传感器的准确率。可以理解地，上述具体应用仅仅是本实用新型中传感器结构100的举例说明，本领域的技术人员可以根据实际情况做适应性调整，在此不一一赘述。
44.综上所述，本实用新型通过在透光罩壳110上设置聚光结构160，由于凸透镜的增加，接收体150的信号强度得以增强，使得下视特性曲线整体往下方移动，光强阈值增大，此时对应下的浅色待作业表面的下视触发距离缩短，深色待作业表面的触发距离得以拉长，
进而使得不同颜色的待作业表面具有较为接近的下视触发距离；进一步地，由于聚光结构160与透光罩壳110一体成型，透光罩壳110与聚光结构160之间不会存在安装缝隙，具有防水、防尘性能好的优点；进一步地，发光体 140的发射端朝向接收体150侧倾斜设置，接收体150的接收端朝向发光体140侧倾斜设置，由此，能够提升接收体150在上、下向上的光强度敏感性。
45.以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。