智能清洁设备及其碰撞探测组件的制作方法
【专利摘要】本公开是关于智能清洁设备及其碰撞探测组件，该碰撞探测组件包括：磁性探测球，所述磁性探测球内部呈第一磁极、外部呈第二磁极；容置底座，所述容置底座上设有规格大于所述磁性探测球的一腔体，且所述腔体通过一开口与外界连通；所述容置底座远离所述腔体的方向呈第一磁极、靠近所述腔体的方向呈第二磁极，所述容置底座上设置的限位结构使得仅部分球体能够从所述开口处伸出所述腔体；磁通计，检测所述容置底座与所述磁性探测球之间的磁通量变化情况，以用于判断所述智能清洁设备的碰撞情况。通过本公开的技术方案，可以避免在清洁过程中产生碰撞噪音，并有助于提升碰撞探测组件的使用寿命。
【专利说明】
智能清洁设备及其碰撞探测组件
技术领域
[0001]本公开涉及智能家居技术领域，尤其涉及智能清洁设备及其碰撞探测组件。
【背景技术】
[0002]随着技术的发展，出现了多种多样的自动清洁设备，比如自动扫地机器人、自动拖地机器人等。自动清洁设备可以自动地执行清洁操作，方便用户。以自动扫地机器人为例，是通过直接刷扫、真空吸尘等技术来实现对地方的自动清理。
【实用新型内容】
[0003]本公开提供智能清洁设备及其碰撞探测组件，以解决相关技术中的不足。
[0004]根据本公开实施例的第一方面，提供一种智能清洁设备的碰撞探测组件，包括:
[0005]磁性探测球，所述磁性探测球内部呈第一磁极、外部呈第二磁极；
[0006]容置底座，所述容置底座上设有规格大于所述磁性探测球的一腔体，且所述腔体通过一开口与外界连通;所述容置底座远离所述腔体的方向呈第一磁极、靠近所述腔体的方向呈第二磁极，使所述磁性探测球内置于所述腔体中时保持由所述开口处向外脱离的趋势，且所述容置底座上设置的限位结构使得仅部分球体能够从所述开口处伸出所述腔体；
[0007]磁通计，检测所述容置底座与所述磁性探测球之间的磁通量变化情况，以用于判断所述智能清洁设备的碰撞情况。
[0008]可选的，
[0009]所述开口向内收缩，使所述开口的口径小于所述磁性探测球的直径，以构成所述限位结构；
[0010]或者，所述限位结构包括两端分别连接至所述磁性探测球和所述腔体底部的绳结构。
[0011]可选的，所述容置底座包括:
[0012]第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体上分别设有相匹配的第一凹陷区域和第二凹陷区域，且所述第一壳体和所述第二壳体组合后，所述第一凹陷区域和第二凹陷区域共同构成所述腔体。
[0013]根据本公开实施例的第二方面，提供一种智能清洁设备，包括:至少一个如上述实施例中任一项所述的智能清洁设备的碰撞探测组件。
[0014]可选的，所述碰撞探测组件位于所述智能清洁设备的前端上边沿处，且所述碰撞探测组件中腔体的开口朝向为竖直向上，使所述腔体内的磁性探测球的顶部高于所述智能清洁设备的前端上表面。
[0015]可选的，所述碰撞探测组件位于所述智能清洁设备的后端凸台的前侧边沿处，且所述碰撞探测组件中腔体的开口朝向为斜上方45°，使所述腔体内的磁性探测球的顶部高于所述后端凸台的上表面。
[0016]可选的，还包括:
[0017]行走控制组件，连接至所述碰撞探测组件内的磁通计，并当所述磁通计检测到所述容置底座与所述磁性探测球之间的磁通量变化值达到预设变化值时，向所述智能清洁设备的行走驱动部发出脱困指令。
[0018]本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
[0019]由上述实施例可知，本公开通过使容置底座与磁性探测球之间的同性磁极相对，使磁性探测球能够在相斥产生的磁力作用下“悬浮”，从而在碰撞探测过程中不会产生物理接触和由此产生的工作噪音；同时，悬浮的磁性探测球能够对碰撞事件产生极为灵敏的磁通量变化，因而通过对磁通量变化情况的检测，能够快速、准确地检测出碰撞事件。此外，由于磁性穿透力强，且不受灰尘、水等影响，有助于降低碰撞探测组件受到的影响、延长碰撞探测组件的使用寿命。
[0020]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
【附图说明】
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0022]图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种智能清洁设备的碰撞探测组件的截面示意图。
[0023]图2是根据本公开一示例性实施例示出的另一种智能清洁设备的碰撞探测组件的截面示意图。
[0024]图3是根据本公开一示例性实施例示出的一种智能清洁设备的碰撞探测组件的容置底座的立体结构示意图。
[0025]图4是根据本公开一示例性实施例示出的一种智能清洁设备的碰撞探测组件的工作原理示意图。
[0026]图5A-5B是根据本公开一示例性实施例示出的另一种智能清洁设备的碰撞探测组件的工作原理示意图。
[0027]图6是根据本公开一示例性实施例示出的一种智能清洁设备的脱困示意图。
【具体实施方式】
[0028]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0029]图1是根据本公开一示例性实施例示出的一种智能清洁设备的碰撞探测组件的截面示意图，如图1所示，该碰撞探测组件可以包括:
[0030]磁性探测球I，所述磁性探测球I内部呈第一磁极、外部呈第二磁极，比如图1所示的实施例中，第一磁极为N极、第二磁极为S极；
[0031]容置底座2，所述容置底座2上设有规格大于所述磁性探测球I的一腔体21，且所述腔体21通过一开口 22与外界连通;所述容置底座2远离所述腔体21的方向呈第一磁极即N极、靠近所述腔体的方向呈第二磁极即S极，使所述磁性探测球I内置于所述腔体21中时保持由所述开口 22处向外脱离的趋势，且所述容置底座2上设置的限位结构使得仅部分球体能够从所述开口 22处伸出所述腔体21;
[0032]磁通计3，检测所述容置底座2与所述磁性探测球I之间的磁通量变化情况，以用于判断所述智能清洁设备的碰撞情况。
[0033]在本实施例中，由于腔体21的规格大于磁性探测球I，使得磁性探测球I能够在腔体21中运动，则磁通计3可以基于磁性探测球I运动导致的磁通量变化，准确探测出发生的碰撞事件。
[0034]在本实施例中，磁性探测球I的第二磁极与容置底座2的第二磁极之间同性相斥，使得磁性探测球I在相应的相斥力的作用下，被“推向”腔体21的开口 22，且部分球体从该开口22伸出，则当前方存在障碍物时，磁性探测球I将首先与障碍物发生接触，使得磁性探测球I被障碍物“推回”至腔体21内，并引起磁性探测球I与容置底座2之间的磁通量变化。并且，当磁性探测球I与障碍物分离后，磁性探测球I在同性相斥的作用力下，将再次被“推向”开口 22处，自动恢复原状。
[0035]在本实施例中，磁通计3可以为霍尔传感器等；同时，本公开并不对磁通计3的设置位置进行限制，只需要位于磁性探测球I附近、能够对磁通量变化进行检测即可。
[0036]由上述实施例可知，本公开通过使容置底座2与磁性探测球I之间的同性磁极相对，使磁性探测球I能够在相斥产生的磁力作用下“悬浮”，从而在碰撞探测过程中不会产生物理接触和由此产生的工作噪音；同时，悬浮的磁性探测球I能够对碰撞事件产生极为灵敏的磁通量变化，因而通过对磁通量变化情况的检测，能够快速、准确地检测出碰撞事件。此外，由于磁性穿透力强，且不受灰尘、水等影响，有助于降低碰撞探测组件受到的影响、延长碰撞探测组件的使用寿命。
[0037]1、限位结构
[0038]作为一示例性实施例，如图1所示，开口22可以向内收缩，使所述开口 22的口径小于磁性探测球I的直径，磁性探测球I就无法从开口 22脱离腔体21，从而构成限位结构。在该实施例中，通过对容置底座2的加工过程进行简单控制和调整，即可将开口22的尺寸限制在合理范围，从而实现对磁性探测球I的限位。
[0039]作为另一示例性实施例，如图2所示，限位结构包括两端分别连接至所述磁性探测球I和所述腔体21底部的绳结构23。在该实施例中，通过绳结构23对磁性探测球I进行限位时，无需特别关注开口 22的尺寸，比如可以使开口 22的口径与腔体21的内壁直径相同，形成“桶状”的腔体21;同时，容置底座2可以采用一体化结构，还可以将磁性探测球I直接从开口22放入腔体21并连接至绳结构23，有助于简化磁性探测球I的安装过程。
[0040]2、容置底座2
[0041]基于对磁性探测球I的不同限位方式，容置底座2也可能存在不同结构。比如当限位结构为图2所示的绳结构23时，容置底座2可以为一体化结构，即直接在一体化的容置底座2的一端形成腔体21即可，而磁性探测球I可以直接从开口 22放入腔体21。
[0042]而当限位结构为图1所示的开口22向内收缩构成时，容置底座2需要由多个结构组合而成。如图3所示，容置底座2可以由两个部分构成，即第一壳体2A和第二壳体2B，所述第一壳体2A和所述第二壳体2B上分别设有相匹配的第一凹陷区域211和第二凹陷区域212，且所述第一壳体2A和所述第二壳体2B组合后，所述第一凹陷区域211和第二凹陷区域211共同构成所述腔体21。其中，可以在对第一壳体2A和第二壳体2B进行组合时，将磁性探测球I放入腔体21中，然后对第一壳体2A和第二壳体2B之间的接缝进行密封处理，从而得到整体的容置底座2。
[0043]3、工作原理
[0044]作为一示例性实施例，上述任一实施例中的智能清洁设备的碰撞探测组件，可以安装于智能清洁设备的前端上边沿处，且所述碰撞探测组件中腔体的开口朝向为竖直向上，使所述腔体内的磁性探测球的顶部高于所述智能清洁设备的前端上表面。
[0045]如图4所示，碰撞探测组件安装在扫地机器人10(用于举例，也可以为其他智能清洁设备)的前端(图4中的左侧)，当腔体21的开口竖直向上时，则从图4所示的侧面观察时，可以看到从前端顶部凸出的磁性探测球I。磁性探测球I略高于扫地机器人10，从而确保了一定的安全高度，有助于降低扫地机器人10的被困几率。
[0046]因此，当障碍物20未置于地面时，扫地机器人10不能通过前端部分的前端面(即图4的最左侧)的缓冲器(图中未示出)来确定障碍物20的存在，并沿清扫线路一直向图4所示的左侧行走。假定扫地机器人10的前端恰好低于障碍物20，则扫地机器人10可以驶入障碍物20下方，但一旦存在如地面不平、障碍物20底部存在部分下沉区域(比如柜子底部可能由于长时间使用而存在部分区域下沉的现象)等状况，就可能导致扫地机器人10被卡在障碍物20下方。因此，如果障碍物20高于扫地机器人10的顶面但低于磁性探测球I，就会在扫地机器人10在驶入障碍物20底部时，使磁性探测球I被障碍物20的底部推入腔体21内，此时磁通计3可以准确检测到相应的磁通量变化，则扫地机器人10内的行走控制组件4可以在所述磁通计3检测到所述容置底座2与所述磁性探测球I之间的磁通量变化值达到预设变化值(即判定磁性探测球I被推入腔体21内)时，向扫地机器人10的行走驱动部发出脱困指令，帮助扫地机器人10离开障碍物20的底部。
[0047]作为另一示例性实施例，当智能清洁设备顶部设置有高于前端顶面的后端凸台时，上述任一实施例中的智能清洁设备的碰撞探测组件，还可以设置于该后端凸台的前侧边沿处，且所述碰撞探测组件中腔体的开口朝向为斜上方45°，使所述腔体内的磁性探测球的顶部高于所述后端凸台的上表面。
[0048]如图5A所示，碰撞探测组件安装在扫地机器人10的后端凸台101的前侧(即图5A的左侧)边沿处，且腔体21的开口朝向与水平方向之间存在夹角α，比如该夹角α可以为45°，且从腔体21伸出的磁性探测球I的最高点略高于凸台101，从而确保了一定的安全高度，有助于降低扫地机器人10的被困几率。
[0049]因此，当障碍物20未置于地面时，其高度高于扫地机器人10的凸台中的激光测距装置LDS(图中未示出)的激光发射的高度，但低于凸台的高度，因此LDS并未扫描到障碍物20的存在，并沿清扫线路一直向图5Α所示的左侧行走。假定扫地机器人10的前端远低于障碍物20，则扫地机器人10的前端可以直接驶入障碍物20下方，但如果凸台101高于障碍物20，则扫地机器人10将无法驶入障碍物20下方;或者，如果凸台101恰好低于障碍物20，则扫地机器人10恰好可以驶入障碍物20下方，但一旦存在如地面不平、障碍物20底部存在部分下沉区域(比如柜子底部可能由于长时间使用而存在部分区域下沉的现象)等状况，就可能导致扫地机器人10因凸台101而被卡在障碍物20下方。因此，如果障碍物20高于后端凸台101的顶面但低于磁性探测球I，如图5B所示，就会在扫地机器人10在驶入障碍物20底部时，使磁性探测球I被障碍物20的底部推入腔体21内，此时磁通计3可以准确检测到相应的磁通量变化，则扫地机器人10内的行走控制组件4可以在所述磁通计3检测到所述容置底座2与所述磁性探测球I之间的磁通量变化值达到预设变化值(即判定磁性探测球I被推入腔体21内)时，向扫地机器人10的行走驱动部发出脱困指令，帮助扫地机器人10离开障碍物20的底部。
[0050]智能清洁设备可以通过如图4、图5A-5B所示的行走控制组件4进行脱困。如图6所示，假定在智能清洁设备10中，同时包括设置于前端边沿处和后端凸台的前侧边沿处的碰撞探测组件，且在图6所示的俯视角度，可以分别看到相应的磁性探测球IA和磁性探测球IB0
[0051]当智能清洁设备10沿清洁线路5进行清洁操作时，假定磁性探测球IB被障碍物推入，导致检测到相应的磁通量变化，则需要对智能清洁设备10进行脱困处理。作为一示例性实施例，由于在清洁操作过程中，碰撞探测组件检测到的障碍物，往往是沙发、橱柜等家具，且这些家具的端面往往呈矩形，即磁性探测球IB很可能是被家具的某一个矩形边所阻碍，因而可以使智能清洁设备10沿这条可能的矩形边行走，比如在图6中向原本的清洁线路5的左侧行走，并再次尝试向原本的行驶方向行走，比如向图6中的上方行走，如果仍然检测到障碍物，则说明尚未离开这个家具的边沿范围，可以先对清洁线路5上的其他位置进行清洁，比如先选择向下方清洁，等待沿清洁线路5返回上方后，再次尝试。
[0052]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0053]应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
【主权项】
1.一种智能清洁设备的碰撞探测组件，其特征在于，包括: 磁性探测球，所述磁性探测球内部呈第一磁极、外部呈第二磁极； 容置底座，所述容置底座上设有规格大于所述磁性探测球的一腔体，且所述腔体通过一开口与外界连通;所述容置底座远离所述腔体的方向呈第一磁极、靠近所述腔体的方向呈第二磁极，使所述磁性探测球内置于所述腔体中时保持由所述开口处向外脱离的趋势，且所述容置底座上设置的限位结构使得仅部分球体能够从所述开口处伸出所述腔体； 磁通计，检测所述容置底座与所述磁性探测球之间的磁通量变化情况，以用于判断所述智能清洁设备的碰撞情况。2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于， 所述开口向内收缩，使所述开口的口径小于所述磁性探测球的直径，以构成所述限位结构； 或者，所述限位结构包括两端分别连接至所述磁性探测球和所述腔体底部的绳结构。3.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述容置底座包括: 第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体上分别设有相匹配的第一凹陷区域和第二凹陷区域，且所述第一壳体和所述第二壳体组合后，所述第一凹陷区域和第二凹陷区域共同构成所述腔体。4.一种智能清洁设备，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-3中任一项所述的智能清洁设备的碰撞探测组件。5.根据权利要求4所述的智能清洁设备，其特征在于，所述碰撞探测组件位于所述智能清洁设备的前端上边沿处，且所述碰撞探测组件中腔体的开口朝向为竖直向上，使所述腔体内的磁性探测球的顶部高于所述智能清洁设备的前端上表面。6.根据权利要求4所述的智能清洁设备，其特征在于，所述碰撞探测组件位于所述智能清洁设备的后端凸台的前侧边沿处，且所述碰撞探测组件中腔体的开口朝向为斜上方45°，使所述腔体内的磁性探测球的顶部高于所述后端凸台的上表面。7.根据权利要求4所述的智能清洁设备，其特征在于，还包括: 行走控制组件，连接至所述碰撞探测组件内的磁通计，并当所述磁通计检测到所述容置底座与所述磁性探测球之间的磁通量变化值达到预设变化值时，向所述智能清洁设备的行走驱动部发出脱困指令。
【文档编号】G01V3/08GK205507107SQ201520228591
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年4月15日
【发明人】彭松, 夏勇峰
【申请人】小米科技有限责任公司, 北京石头世纪科技有限公司