一种机器人碰撞检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种机器人碰撞检测系统，包括机器人底座、轮子、控制主板，还包括绝缘碰撞挡板、缓冲弹簧、触摸弹簧及电容感应器；机器人底座的前端通过缓冲弹簧连接绝缘碰撞挡板，绝缘碰撞挡板内侧设置有若干块电容感应器；机器人底座外缘上对应每一块电容感应器设置一个触摸弹簧，触摸弹簧一端与机器人底座固定连接；各电容感应器通过导线与控制主板上的PCB铜片相连，绝缘碰撞挡板相应位置因碰撞并挤压缓冲弹簧后，该处的电容感应器与相应位置的触摸弹簧的另一端接触。本实用新型采用电容感应的原理实现碰撞检测，且结构设计简化，装配简化，模具成本降低；使用寿命长，无开关噪音。
【专利说明】
一种机器人碰撞检测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及到一种机器人碰撞检测系统。
【背景技术】
[0002]快节奏的工作，繁重的家务，无情剥夺了人们的个人时间。随着生活水平的提高，越来越多人渴望得到更多的个人时间，以便享受生活。随着科学技术的发展，机器人可以逐步代替人类承担简单重复的体力劳动。这些机器人很多都必须具备自主行走运动能力，而这类机器人的运动空间往往充满了各种各样的障碍物，机器人不可避免地与这些障碍物发生碰撞，那么机器人就必须能识别出来发生了碰撞，以及发生碰撞的具体方向，以便指导机器人进行下一步的运动规划。
[0003]目前，市面上的移动机器人采用最多的碰撞检测方法是将机器人前面部分的外壳做成可以移动的，不同方向发生碰撞时，可移动的外壳就可以触发各个不同方向的开关按键(光电开关或者物理开关)，机器人就可以识别到不同方向的碰撞。其中，使用物理按键的方法虽然成本低，但是寿命比较短，使用久了，碰撞检测模块就容易发生检测故障，并且存在开关噪音;使用光电开关的方法，会导致模具设计复杂，元件成本增加。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在提供一种新的机器人碰撞检测系统，可以使机器人的模具设计简单，且碰撞检测可靠无噪音，生产成本低。本实用新型的目的由以下技术方案实现:
[0005]—种机器人碰撞检测系统，包括机器人底座、轮子、控制主板，控制主板和轮子安装于机器人底座上，轮子受控制主板的控制驱动机器人底座前进、后退及转向；其特征在于，还包括绝缘碰撞挡板、缓冲弹簧、触摸弹簧及电容感应器;机器人底座的前端通过缓冲弹簧连接绝缘碰撞挡板，绝缘碰撞挡板内侧设置有若干块电容感应器;机器人底座外缘上对应每一块电容感应器设置一个触摸弹簧，触摸弹簧一端与机器人底座固定连接;各电容感应器通过导线与控制主板上的PCB铜片相连，绝缘碰撞挡板相应位置因碰撞并挤压缓冲弹簧后，该处的电容感应器与相应位置的触摸弹簧的另一端接触。
[0006]作为具体的技术方案，所述机器人底座呈圆盘状，所述碰撞挡板呈弧形板状。
[0007]作为具体的技术方案，所述机器人底座的后端通过缓冲弹簧连接有碰撞挡板。
[0008]作为具体的技术方案，所述机器人底座的左右两侧分别通过缓冲弹簧连接有碰撞挡板。
[0009]作为具体的技术方案，所述电容感应器包括导电金属片层及保护层，导电金属片层由可弯曲金属片紧挨着绝缘碰撞挡板内壁贴合而形成，保护层进而贴设于导电金属片层内侦U，导电金属片层通过导线与控制主板上的PCB铜片相连。
[0010]作为具体的技术方案，所述机器人碰撞检测系统还包括若干障碍物探测单元，间隔地设置于机器人底座前端边缘，该若干障碍物探测单元分别与控制主板电连接。
[0011]作为具体的技术方案，所述障碍物探测单元为红外探测器件或者超声波探测器件。
[0012]本实用新型采用电容感应的原理实现碰撞开关检测，并实现了一套比较简单合理的碰撞电容检测结构，不需要其他电流检测的辅助手段即可检测到所有的碰撞。本实用新型的有益效果体现在:结构设计简化，装配简化，模具成本降低;能够识别到多个细化方向的碰撞，可以实现精准的碰撞定位，以便提供灵活的路径规划;使用寿命长，无开关噪音。
【附图说明】
[0013]图1为【具体实施方式】提供的机器人障碍物检测系统的构成示意图。
[0014]图2为【具体实施方式】提供的机器人障碍物检测系统中电容感应器的示意图。
[0015]图3为【具体实施方式】提供的机器人障碍物检测系统的碰撞检测示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
[0017]如图1所示，本实施例提供的机器人障碍物检测系统包括机器人底座1、左轮2、右轮3、控制主板4、碰撞挡板5、缓冲弹簧6、触摸弹簧7、电容感应器8及障碍物探测单元9。
[0018]其中，控制主板4、左轮2和右轮3安装于机器人底座I上，左轮2和右轮3受控制主板4的控制驱动机器人底座I前进、后退及转向。机器人底座I呈圆盘状，碰撞挡板5呈弧形板状，碰撞挡板5通过至少两颗缓冲弹簧6连接于机器人底座I的前端(前进方向侧)。碰撞挡板5内侧设置有三块电容感应器8，机器人底座I外缘上对应每一块电容感应器8设置一个触摸弹簧7。具体地，触摸弹簧7—端与机器人底座I固定连接，另一端在碰撞挡板5相应位置因碰撞并挤压缓冲弹簧6后，与该相应位置的电容感应器8接触。可以理解的是，为了判断机器人在不同方位碰到的障碍物，可以在机器人底座的前后左右分别设置碰撞挡板，而且前后左右的碰撞挡板内侧的电容感应器及触摸弹簧的个数可以根据机器人的行走算法规划合理增加或者减少。
[0019]如图2所示，电容感应器8包括导电金属片层81及保护层82。碰撞挡板5是绝缘的塑料材料，导电金属片层81由可弯曲金属片紧挨着碰撞挡板5内壁贴合而形成，保护层82进而贴设于导电金属片层81内侧。导电金属片层81通过导线与控制主板4上的PCB铜片相连，从而形成一个面积比较大的寄生电容。这个寄生电容值是固定的，因此在机器人运动的过程中，如果没有碰撞到障碍物时，对这个寄生电容进行充放电，检测其充放电的周期时间，其应该为一个恒定的值。当发生碰撞时，触摸弹簧7接触电容感应器8时，电容感应器8的寄生电容就会发生变化，相应的充放电的时间就会发生相应的变化，通过检测这个变化，就知道机器人在那个方位发生了碰撞，接下来就可以改变机器人的行进方向及或速度。
[0020]机器人底座I的前进方向侧的边缘还间隔设置有多个障碍物探测单元9，障碍物探测单元9可以是红外探测或者超声波探测器件，用于探测前方的障碍物，分别与控制主板4电连接。当障碍物探测单元9探测到障碍物时，控制主板4驱动轮子减速前进，碰撞上障碍物时，碰撞挡板5局部受力压迫，相应位置的缓冲弹簧6受力压迫，导致相应位置的触摸弹簧7触摸到碰撞挡板5的相应电容感应器8，感应导致电容感应器8的电容变化，从而可以检测到产生了碰撞。
[0021]图3是机器人底座I左边遇到障碍物200的检测示意图，如图的左前方碰撞到障碍物，碰撞挡板5受到碰撞，压迫左边的缓冲弹簧6收缩导致左边的触摸弹簧7接触到电容感应器8，引起电容感应器8上电容变化，从而可以检测到碰撞。此时控制主板4就根据设定好的算法调整机器人的运动方向以便摆脱障碍物200。
[0022]本实用新型采用电容感应的原理实现碰撞开关检测，并实现了一套比较简单合理的碰撞电容检测结构，不需要其他电流检测的辅助手段即可检测到所有的碰撞。本实用新型的有益效果体现在:结构设计简化，装配简化，模具成本降低;能够识别到多个细化方向的碰撞，可以实现精准的碰撞定位，以便提供灵活的路径规划;使用寿命长，无开关噪音。
[0023]上述实施例仅为充分公开而非限制本实用新型，凡是依据本实用新型创新主旨且未经创造性劳动即可获得的等效技术特征替换及增减，均应属于本实用新型涵盖范围。
【主权项】
1.一种机器人碰撞检测系统，包括机器人底座、轮子、控制主板，控制主板和轮子安装于机器人底座上，轮子受控制主板的控制驱动机器人底座前进、后退及转向；其特征在于，还包括绝缘碰撞挡板、缓冲弹簧、触摸弹簧及电容感应器;机器人底座的前端通过缓冲弹簧连接绝缘碰撞挡板，绝缘碰撞挡板内侧设置有若干块电容感应器;机器人底座外缘上对应每一块电容感应器设置一个触摸弹簧，触摸弹簧一端与机器人底座固定连接;各电容感应器通过导线与控制主板上的PCB铜片相连，绝缘碰撞挡板相应位置因碰撞并挤压缓冲弹簧后，电容感应器与相应位置的触摸弹簧的另一端接触。2.根据权利要求1所述的机器人碰撞检测系统，其特征在于:所述电容感应器包括导电金属片层及保护层，导电金属片层由可弯曲金属片紧挨着绝缘碰撞挡板内壁贴合而形成，保护层进而贴设于导电金属片层内侧，导电金属片层通过导线与控制主板上的PCB铜片相连。3.根据权利要求2所述的机器人碰撞检测系统，其特征在于:还包括若干障碍物探测单元，间隔地设置于机器人底座前端边缘，该若干障碍物探测单元分别与控制主板电连接。4.根据权利要求3所述的机器人碰撞检测系统，其特征在于:所述障碍物探测单元为红外探测器件或者超声波探测器件。5.根据权利要求1至4任意一项所述的机器人碰撞检测系统，其特征在于:所述机器人底座呈圆盘状，所述碰撞挡板呈弧形板状。6.根据权利要求5所述的机器人碰撞检测系统，其特征在于:所述机器人底座的后端通过缓冲弹簧连接有碰撞挡板。7.根据权利要求6所述的机器人碰撞检测系统，其特征在于:所述机器人底座的左右两侧分别通过缓冲弹簧连接有碰撞挡板。
【文档编号】B25J19/02GK205651378SQ201620211132
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年3月18日 公开号201620211132.3, CN 201620211132, CN 205651378 U, CN 205651378U, CN-U-205651378, CN201620211132, CN201620211132.3, CN205651378 U, CN205651378U
【发明人】戴剑锋
【申请人】珠海市一微半导体有限公司