一种机器人碰撞防护装置的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人碰撞防护装置。

背景技术：

目前，移动机器人通常采用传感器与避障算法相结合的方法，实现机器人躲避障碍物的功能。但这种方法并非万无一失，一些特殊障碍物，例如尖头长杆类的障碍物，避障算法很可能检测不到，或者机器人出现程序故障，避障功能失效，同样有可能让机器人碰上障碍物。与障碍物发生碰撞会损坏机器人，造成经济损失。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种能够在各个方向上减轻障碍物对机器人的碰撞损伤的机器人碰撞防护装置。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种机器人碰撞防护装置，包括外壳、第一旋转轴、第二旋转轴和交错轴座；所述外壳安装在所述第一旋转轴上；所述第一旋转轴穿设在所述交错轴座上，且能够相对所述交错轴座转动；所述第二旋转轴与所述第一旋转轴呈异面垂直设置；所述交错轴座套设固定于所述第二旋转轴上，且能够带动所述第二旋转轴相对机器人本体转动。

优选地，所述第二旋转轴可转动的安装在安装板上，所述安装板固定在所述机器人本体上。

优选地，所述第一旋转轴与所述交错轴座之间，以及所述第二旋转轴与所述安装板之间均设有限位弹簧。

优选地，与每个所述限位弹簧相配合的还设有一个限位块；

所述第一旋转轴和第二旋转轴上设有与所述限位块相配合的平面或凹槽；

其中，所述限位块的一部分沿所述限位弹簧的轴向穿设在所述限位弹簧内，且该部分的长度小于所述限位弹簧的轴向长度，另一部分位于所述限位弹簧的外侧，并与所述平面或凹槽的槽底面配合，且宽度大于所述限位弹簧的直径。

优选地，所述第一旋转轴通过轴承可转动的穿设在所述交错轴座内；

所述第二旋转轴的两端通过所述轴承可转动的安装在安装板上。

优选地，所述外壳通过固定架安装在所述第一旋转轴上。

优选地，在所述第一旋转轴上且靠近所述交错轴座的位置设有一个霍尔传感器；

在所述第二旋转轴上且靠近端部的位置设有一个霍尔传感器；

两个霍尔传感器分别用于检测所述第一旋转轴和第二旋转轴的旋转角度。

优选地，所述安装板上设有安装孔，所述安装板通过安装孔固定在所述机器人本体上。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：提供了一种机器人碰撞防护装置，包括外壳、第一旋转轴、第二旋转轴和交错轴座；所述外壳安装在所述第一旋转轴上；所述第一旋转轴穿设在所述交错轴座上，且能够相对所述交错轴座转动；所述第二旋转轴与所述第一旋转轴呈异面垂直设置；所述交错轴座套设固定于所述第二旋转轴上，且能够带动所述第二旋转轴相对机器人本体转动。本实用新型提供的机器人碰撞防护装置结构简单且稳定性好，能够在各个方向上减轻障碍物对机器人的碰撞损伤。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的机器人碰撞防护装置的主视图；

图2是本实用新型实施例中的机器人碰撞防护装置的立体图。

图中：1：外壳；2：固定架；3：轴承座；4：限位块；5：限位弹簧；6：安装板；7：霍尔传感器；8：轴承；9：交错轴座；10：第一旋转轴；11：第二旋转轴；12：安装孔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种机器人碰撞防护装置，包括外壳1、第一旋转轴10、第二旋转轴11、交错轴座9和安装板6；外壳1安装在第一旋转轴10上；第一旋转轴10穿设在交错轴座9上，且能够相对交错轴座9转动；第二旋转轴11与第一旋转轴10呈异面垂直设置；交错轴座9套设固定于第二旋转轴11上，第二旋转轴安装在机器人本体上，且能够相对机器人转动。具体地，可以采用轴承安装在机器人内部，使外壳1替代机器人前侧的部分外壳，即，使机器人前侧具有一块能够向各方向转动的外壳。当机器人在行进过程中碰到障碍物时，外壳1先与障碍物接触，根据接触位置和角度的不同，会出现以下三种情况：(1)外壳1带动第一旋转轴10转动；(2)外壳1、第一旋转轴10和交错轴座9整体带动第二旋转轴11转动；(3)第一旋转轴10和第二旋转轴11同时发生转动。三种转动方式都能实现减少碰撞对机器人造成的碰撞伤害。

优选地，本实施例中，第二旋转轴11可转动的安装在安装板6上。在另一个实施方式中，第二旋转轴11也可以直接通过轴承可转动的安装在机器人本体上。设置安装板6有利于实现机器人碰撞防护装置的模块化安装，且结构简单，通用性好，能够更为便捷地安装与拆卸该碰撞防护装置，并将其应用于不同型号的机器人或者其他设备。

具体地，安装板6上还设有安装孔12，安装板6通过安装孔12固定在所述机器人本体上。

优选地，可采用单独一个本实施例中的机器人碰撞防护装置安装在机器人本体的前侧，也可以采用多个本实施例中的机器人碰撞防护装置安装在机器人本体的周围。

如图1所示，外壳1通过固定架2可拆卸地安装在第一旋转轴10上，如只需更换壳体，只更换外壳1即可。具体到本实施例中，第一旋转轴10与外壳1平行设置，当然，在另一些实施例中，根据实际情形需要，第一旋转轴10与外壳1之间也可以存在一定的夹角。外壳1的形状可以根据需要改变，在此不做限定。

交错轴座9用于穿设第一旋转轴10的孔内设有轴承8，第一旋转轴10通过轴承8可转动的穿设在交错轴座9上。本实施例中，交错轴座9位于第一旋转轴10中间，当然，也可以根据需要将交错轴座9设置在第一旋转轴10上其他位置。

优选地，交错轴座9与第一旋转轴10之间还设有限位弹簧5，与限位弹簧5相配合的还设有一个限位块4。第一旋转轴10上设有与限位块4相配合的平面或凹槽。限位块4的一部分沿限位弹簧5的轴向穿设在限位弹簧5内，且该部分的长度小于限位弹簧5的轴向长度，另一部分位于限位弹簧5的外侧，并与平面或凹槽的槽底面配合，且宽度大于限位弹簧5的直径。

本实施例中采用的限位块4纵截面呈T型，顶面为平面，第一旋转轴10上采用的也是平面。若第一旋转轴10采用凹槽与限位块4相配合，则凹槽的底面积应当大于限位块4的顶面积。限位块4与第一旋转轴10通过平面定位，限位弹簧5呈压缩状态，用于向第一旋转轴10提供预紧力。

本实施例中，由于采用了平面定位和弹簧预紧，有效解决了现有的碰撞防护装置中采用弹簧浮动安装造成的外壳1不稳定的问题，避免了机器人本体在不够平整的地面上移动时，外壳1发生震动，造成碰撞防护装置的误判。

如图1所示，交错轴座9套设在第二旋转轴11的中间并与第二旋转轴11相对固定。第二旋转轴11与安装板6平行设置，两端通过轴承8可转动的安装在安装板6上，轴承座3连接在安装板6上，轴承座3上用于穿设第二旋转轴11的过孔内设有轴承8，第二旋转轴11的两端穿设在轴承8的内孔中，并可以与交错轴座9一同相对安装板6转动。当然，在另一个实施例中，第二旋转轴11和安装板6也可以根据实际需要而呈一定角度设置。

如图1所示，第二旋转轴11与安装板6之间也设有限位块4和限位弹簧5。优选地，安装板6上设有一个空心圆柱，限位弹簧5固定在空心圆柱内，限位块4的一部分沿限位弹簧5的轴向插入限位弹簧5的中心孔，另一部分卡接在限位弹簧5外。限位块4插入后，下方与安装板6之间留有一定余量，底部不接触安装板6，起到缓冲与减震的作用。空心圆柱的作用是更好的限制限位弹簧5的位置。限制的方法并不唯一，在另一个实施例中，也可以采用在安装板6上设置柱形凹槽来辅助限制限位弹簧5的位置。限位块4和限位弹簧5用于向第二旋转轴11提供平面定位和弹簧预紧。

本实施例中，限位块4和限位弹簧5位于交错轴座9与轴承座3之间，除了可以减小外壳1震动造成误判的可能性，还可以起到缓冲与减震的功能，进一步减少碰撞时机器人本体受到的冲击。当然，在另一个实施例中，限位块4和限位弹簧5也可以设置在轴承座3的外侧或者轴承座3内部。

在另一个实施例中，也可以不设限位块4，限位弹簧5一端连接在交错轴座9上，另一端直接连接在第一旋转轴10上；安装板6与第二旋转轴11之间的限位弹簧5采用同样的方式安装。限位弹簧5呈压缩状态，用于向第一旋转轴10或第二旋转轴11提供预紧力，同时，限位弹簧5能够在发生碰撞时吸收部分冲击的力量，进一步减少机器人受到的碰撞损伤。

第一旋转轴10和第二旋转轴11上均设有霍尔传感器7。如图2所示，本实施例中，一个霍尔传感器7套设在第一旋转轴10上且靠近交错轴座9的位置，用于检测第一旋转轴10的旋转角度；另一个霍尔传感器7套设在第二旋转轴11上且靠近端部的位置，用于检测第二旋转轴11的旋转角度。

使用时，当外壳1受到碰撞，来自外壳1前方任意角度的碰撞都会引起第一旋转轴10和第二旋转轴11转动，安装在第一旋转轴10和第二旋转轴11上的霍尔传感器7会把角度信息反馈给机器人的控制系统，控制系统发出机器人向与碰撞前运动方向相反的方向运动，或者发出停止机器人继续向前运动的命令。

本实施例提供的机器人碰撞防护装置能够在各个方向减轻障碍物对机器人的碰撞损伤，并且该碰撞防护装置可以作为机器人防碰撞的二级保护装置，例如，在机器人避障失败后，减轻碰撞损伤。尤其是对于尖杆类等难以用避障算法规避的障碍物，本实用新型提供的机器人碰撞防护装置尤为重要。并且该机器人碰撞防护装置采用模块化设计，结构简单，通用性好，成本低，可靠性好。

需要说明的是，虽然本实施例是一种机器人碰撞防护装置，但由于其采用模块化设计，拆装简便，也可以使用于其他设备的防护。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。