自主移动设备的制作方法

本发明涉及自主移动技术领域，特别涉及一种自主移动设备。

背景技术：

自主移动设备，例如清洁机器人，是无需用户操作而能够自主移动的设备。自主移动设备的顶部设置保护罩。在自主移动设备行进的过程中，自主移动设备的保护罩可能会因障碍物卡住，例如床或沙发下面的空间，使得自主移动设备不能运动，影响自主移动设备的工作效率。

技术实现要素：

为了解决前述问题，本发明提供一种能够避免被障碍物卡死的自主移动设备。

一种自主移动设备，包括机器主体、保护罩及传感器组件，所述保护罩能够转动地设置于所述机器主体上，所述保护罩能够绕第一轴线及第二轴线中的至少一个转动，所述第一轴线与所述第二轴线不平行，所述保护罩相对所述机器主体转动时，能够触发所述传感器组件向所述机器主体发出感应信号，所述机器主体依据所述感应信号执行脱困动作，从而使所述保护罩远离障碍物。

本发明提供的自主移动设备，由于所述保护罩可绕不平行的第一轴线与第二轴线中的至少一个转动，所述保护罩碰撞到障碍物时，可触发传感器组件发出感应信号，而使得所述机器主体可确定周围多个方向上的障碍物，并执行脱困动作，极大地提高了脱困的几率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。

图1为本发明实施例提供的自主移动设备的部分结构的立体组装示意图。

图2为图1所示的自主移动设备的俯视图。

图3为图1所示的自主移动设备的部分剖面示意图。

图4为图1所示的自主移动设备的部分结构立体分解示意图。

图5为本发明实施例提供的第一转轴的立体示意图。

图6为图1所示的自主移动设备去除保护罩及转轴组件的立体组装示意图。

图7为图1所示的自主移动设备去除保护罩及转轴组件的俯视图。

图8为本发明实施例提供的传感器组件的立体组装示意图。

图9为图8所示的传感器组件的立体分解示意图。

图10为自主移动设备的结构框图。

图11为图1所示的自主移动设备另一剖面示意图。

图12为本发明实施例提供的弹性件的立体示意图。

图13为自主移动设备的保护罩碰到障碍物时一受力示意图。

图14为自主移动设备的保护罩碰到障碍物时另一受力示意图。

图15为自主移动设备的保护罩碰到障碍物时又一受力示意图。

图16为本发明一实施例提供的自主移动设备的俯视图。

图17为本发明一实施例提供的自主移动设备的一结构框图。

图18为图16所示的自主移动设备的仰视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2及图3，图1为本发明实施例提供的自主移动设备的部分结构的立体组装示意图，图2为图1所示的自主移动设备的俯视图，图3为图1所示的自主移动设备的部分剖面示意图。

自主移动设备100包括机器主体10、保护罩30及传感器组件50。保护罩30能够转动地设置于机器主体10上，用于对机器主体10上的功能器件进行防护。请结合参阅图4，图4为本发明实施例提供的自主移动设备的部分结构立体分解示意图。保护罩30能够相对机器主体10绕第一轴线101及第二轴线103中的至少一个转动，第一轴线101与第二轴线103不平行。传感器组件50固定安装于机器主体10上。保护罩30相对机器主体10转动时，能够触发传感器组件50向机器主体10发出感应信号，机器主体10依据所述感应信号确定障碍物的方位，并执行脱困动作，从而使保护罩50远离障碍物。

本实施方式中，由于保护罩30可绕不平行的第一轴线101与第二轴线103中的至少一个转动，从而在保护罩30碰撞到障碍物时，可触发传感器组件50发出感应信号，而使得机器主体10可确定周围多个方向上的障碍物，并执行脱困动作，极大地提高了脱困的几率。

具体的，机器主体10上的功能器件包括位置确定装置11，位置确定装置11凸设于机器主体10上用于测量自主移动设备100与周侧物体之间的距离以及周侧物体的尺寸等参数。保护罩30形成收容腔35，位置确定装置11部分收容于收容腔35。本实施方式中，位置确定装置11为激光雷达。

本实施例中，保护罩30设于机器主体10的顶部，位置确定装置11凸出机器主体10上设置而可360度侦测周围物体与机器主体10的距离以及周围物体的尺寸，且由于位置确定装置11设置于保护罩30内，不会因为碰撞受到损坏。

保护罩30包括第一罩体31及与第一罩体31固定于一起的第二罩体33。第二罩体33设于保护罩30远离机器主体10的一侧。第一罩体31与第二罩体33共同形成容纳位置确定装置11的收容腔35。第一罩体31大致呈圆筒状。位置确定装置11部分收容于第一罩体31与第二罩体33共同形成的收容腔35内。

第一罩体31与第二罩体33之间形成空隙37，用于通过位置确定装置11发射的激光。空隙37为第一罩体31和第二罩体33之间的环绕第一罩体31和第二罩体32周缘设置的间隙，从而，位置确定装置11可360度向外发射激光，而可360度侦测周围物体与机器主体10的距离以及周围物体的尺寸。可以理解，保护罩30可以为一体制成的罩体，保护罩30可以为镂空结构，以在方便位置确定装置11向外发射激光的同时也可以保护位置确定装置11。

自主移动设备100还包括转轴组件40。转轴组件40包括第一转轴41及第二转轴43。第一转轴41与机器主体10转动连接。第一罩体31通过第二转轴43与第一转轴41转动连接。

请参阅图5，图5为本发明实施例提供的第一转轴的立体示意图。第一转轴41大致呈t型结构。第一转轴41包括转轴本体411及与转轴本体411固定相接的安装部413。转轴本体411具第一轴线101。机器主体10上设连接孔15(如图3所示)。转轴本体411与机器主体10的连接孔15转动连接。其中，安装部413具有安装孔4131，安装孔4131具第二轴线103。

进一步地，请再次参阅图4，第一罩体31包括装设部311及枢接部313。装设部311与第二罩体33固定相接。枢接部313凸设于装设部311的远离第二罩体33一侧。第二转轴43活动穿设于第一转轴41的安装部413的安装孔4131并与枢接部313转动连接。第二转轴43具中心轴线105。中心轴线105与安装部413的第二轴线103重合。保护罩30通过第一转轴41及第二转轴43与机器主体10转动相接，从而实现能够绕第一轴线101及第二轴线103中的至少一个相对机器主体10转动。

本实施方式中，转轴本体411与安装部413垂直相接，第一轴线101及第二轴线103相互垂直。可以理解，对第一转轴41及第二转轴43的形状结构及设置方式不作限定，满足保护罩30能够绕第一轴线101及第二轴线103中的至少一个相对机器主体10转动即可，例如，第一转轴41可以为杆状等，第一转轴41与第二转轴43可以分开设置，第一轴线101与第二轴线103可以在同平面内相互交叉设置，第一轴线103也可以与第二轴线103分别位于两个平面。

第一轴线101及第二轴线103之间的角度也可以是其他不等于零的角度，即，第一轴线101及第二轴线103也可以呈锐角设置，只要满足保护罩30绕第一轴线101及第二轴线103相对机器主体10转动时的转动方向为大于两个即可，从而，可响应多个角度的碰撞而转动，并相应使得传感器组件50可以多角度被触发，而实现多角度的脱困。

在一些实施例中，第一轴线101为竖直方向延伸的轴线，第二轴线103为水平方向延伸的轴线，从而，保护罩30可相对机器主体10在水平方向上来回转动，以及在竖直方向上来回转动，而实现四个方向/角度的碰撞触发以及脱困，其中，所述竖直方向、水平方向指的是自主移动设备100放置于地面等承载面上时的方向。

在一实施方式中，第二转轴43可以省略，保护罩30通过枢接部313与安装部4131直接枢接于一起。在一实施方式中，保护罩30与机器主体10之间可以通过两个以上的转轴转动相接，实现保护罩30能够相对机器主体10进行多个自由角度运动。即，在一些实施例中，保护罩30相对机器主体10转动所绕的轴线也可为三个、四个等数量，且该等轴线均不平行，从而，实现可响应更多角度的转动、触发以及脱困。

请参阅图6及图7，图6为图1所示的自主移动设备去除保护罩及转轴组件的立体组装示意图，图7为图1所示的自主移动设备去除保护罩及转轴组件的俯视图。传感器组件50能够感测多个方向的力而产生相应的感应信号。具体的，在保护罩30受到外力相对机器主体10转动而抵触传感器组件50时，传感器组件50被触发产生不同的感应信号，以使机器主体10依据不同的感应信号执行不同的脱困动作。

请参阅图8与图9，图8为本发明实施例提供的传感器组件的立体组装示意图，图9为图8所示的传感器组件的立体分解示意图。传感器组件50包括电路板51及固定于电路板51上的传感器53。电路板51固定于机器主体10上。传感器53固定于电路板51。在保护罩30受到外力相对机器主体10转动时抵触传感器53，传感器53响应保护罩30的抵触而被触发产生感应信号，以使机器主体10依据感应信号执行脱困动作。其中，当自主移动设备100与障碍物碰撞时，则会由于碰撞而对保护罩30产生外力。

请参阅图10，图10为自主移动设备的结构框图。机器主体10还包括处理单元17和驱动单元19。

处理单元17与传感器53电连接，用于接收传感器53产生的感应信号，处理单元17根据接收的感应信号控制驱动单元19驱动机器主体10执行脱困动作，而实现从障碍物脱困。处理单元17设置在自主移动设备100的机器主体10内的电路板上，可以根据位置确定装置11等反馈的周围环境物体的信息和预设的定位算法，绘制自主移动设备100所处环境的即时地图。处理单元17还可以根据悬崖传感器、超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等装置反馈的距离信息和速度信息综合判断自主移动设备100当前所处的工作状态。处理单元17可以被一个或多个应用专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理单元、微处理单元、微处理器或其他电子元件实现，用于执行本公开实施例中的自主充电方法。驱动单元19包括用于施加驱动力的电机。

本实施方式中，传感器53为多级微动开关。传感器53包括朝向不同方向设置的触发点531。前述的触发传感器53指的为保护罩30相对机器主体10运动时保护罩30抵触到传感器53的触发点531进而触发传感器53产生相应的感应信号。其中，至少一个触发点531设于传感器53的顶部，其余的触发点531设于传感器53的侧部。保护罩30触发不同的触发点531时，传感器53产生不同的感应信号，并传送至处理单元17。

本实施方式中，触发点531包括第一触发点5311、第二触发点5313及第三触发点5315。第一触发点5311与第二触发点5313设于传感器53的侧部并朝向不同的方向，第三触发点5315设置于传感器53的顶部。当第一触发点5311被触发时，传感器53产生第一感应信号并传送至处理单元17；当第二触发点5313被触发时，传感器53产生第二感应信号并传送至处理单元17；当第三触发点5315被触发时，传感器53产生第三感应信号并传送至处理单元17。所述第一感应信号、所述第二感应信号及所述第三感应信号不相同，所述第一感应信号用于指示机器主体10执行第一脱困动作，所述第二感应信号用于指示机器主体10执行第二脱困动作，所述第三感应信号用于指示机器主体10执行第三脱困动作。

进一步地，第一触发点5311朝向自主移动设备100的左方设置，第二触发点5313朝向自主移动设备100的右方设置。所述第一脱困动作为机器主体10向机器主体10的右后方移动，所述第二脱困动作为机器主体10向机器主体10的左后方移动，所述第三脱困动作为机器主体10向机器主体10的后方移动。

当第一触发点5311被触发时，说明保护罩30的左方有障碍物，传感器53产生第一感应信号，处理单元17依据所述第一感应信号控制机器主体10执行所述第一脱困动作，从而使保护罩30脱离左方的障碍物。

当第二触发点5313被触发时，说明保护罩30的右方有障碍物，传感器53产生第二感应信号，处理单元17依据所述第二感应信号控制机器主体10执行第二脱困动作，从而使保护罩30脱离右方的障碍物。

当第三触发点5315被触发时，说明保护罩30的前方或者顶部有障碍物，传感器53产生第三感应信号，处理单元17依据所述第三感应信号控制机器主体10执行第三脱困动作，从而脱离保护罩30的前方或者顶部的障碍物。

可以理解，所述第一脱困动作并不限定为机器主体10向机器主体10的右后方移动，所述第一脱困动作也可以为机器主体10向机器主体10的右方移动或者其他方向移动；所述第二脱困动作并不限定为机器主体10向机器主体10的左后方移动，所述第二脱困动作也可以为机器主体10向机器主体10的左方移动或者其他方向移动；所述第三脱困动作并不限定为机器主体10向机器主体10的后方移动，所述第三脱困动作也可以为机器主体10向机器主体10的左方或右方移动，换而言之，各个感应信号对应的脱困动作，能够使自主移动设备100脱困即可。

在一实施方式中，传感器组件50还可以固定于保护罩30上，当保护罩30相对机器主体10运动时，机器主体10因保护罩30相对机器主体10的运动而触发传感器组件50，即传感器组件50固定于保护罩30与机器主体10的其中之一。

可以理解，对传感器53的种类不作限制，对传感器53的数量不作限定，传感器53可以为多个相同或者不同的传感器，以期达到在保护罩30受到不同方向的力时给出多个感应信号的目的，例如，可以用三个普通微动开关组合代替多级微动开关，又或者传感器53包括霍尔感应器，红外感应器和微动开关中的至少一个。

请参阅图11，图11为图1所示的自主移动设备另一剖面示意图。自主移动设备100还包括弹性件60，弹性件60连接于机器主体10与保护罩30的装设部311之间，用于帮助保护罩30回复初始位置。当保护罩30未受到障碍物挤压时，传感器53处于未触发状态；当保护罩30抵触传感器53上的触发点531时，传感器53处于触发状态；当自主移动设备100脱困时，保护罩30因弹性件60的作用力回复所述初始位置，此时，由于保护罩30未与传感器53抵触，传感器53停止产生感应信号，处理单元17相应停止控制机器主体10执行脱困动作。

请一并参阅图12，图12为本发明实施例提供的弹性件的立体示意图。弹性件60包括固定部61、弯折部63及卡接部65。弯折部63连接于固定部61与卡接部65之间。机器主体10上还设置固定孔20。固定部61通过紧固件70固定于机器主体10的固定孔20。装设部311上设卡接孔3113，卡接部65与保护罩30的卡接孔3113卡接于一起，从而使弹性件60连接于机器主体10与保护罩30之间。弹性件60通过卡接的方式与保护罩30连接，方便弹性件60的安装与更换。可以理解，弹性件60也可以直接固定于保护罩30上。本实施方式中，弹性件60为弹片。可以理解，对弹性件60的类型不作限定，例如，弹性件60也可以为柱状弹簧、压簧、扭簧、拉簧等，弹性件60还可以选用海绵以能够节约自主移动设备100的内部组装空间且能够避免其周遭电子元件短路的可能性。

自主移动设备100工作时，请参阅图13，当保护罩30左前方碰到障碍物(图未示)，保护罩30会受图13所示箭头方向外力“f”时，保护罩30会围绕着第一轴线101逆时针转动并触发传感器53的第一触发点5311，传感器53的第一感应信号被触发并被发送至处理单元17。机器主体10依据所述第一感应信号执行第一脱困动作(向右后方移动)。保护罩30远离障碍物。保护罩30通过弹性件60复位。传感器53复位并停止向处理单元17发送第一感应信号，达到自主移动设备100脱困。

请参阅图14，当保护罩30右前方碰到障碍物(图未示)，保护罩30会受图14所示箭头方向外力“f”时，保护罩30会围绕着第一轴线101顺时针旋转并触发传感器53的第二触发点5313，传感器53的第二感应信号被触发并被发送至处理单元17。处理单元17依据第二感应信号控制机器主体10执行第二脱困动作(向左后方移动)。保护罩30远离障碍物。保护罩30通过弹性件60复位。传感器53复位并停止向处理单元17发送第二感应信号，达到自主移动设备100脱困。

请参阅图15，当保护罩30的前方或者顶部碰到障碍物(图未示)，保护罩30会受图15所示箭头方向外力“f”时。保护罩30会围绕着第二轴线103旋转往下运动并触发传感器53。传感器53的第三感应信号被触发并被发送至处理单元17。自主移动设备100的机器主体10依据所述第三感应信号执行第三脱困动作(向后移动)，保护罩30远离障碍物。保护罩30通过弹性件60复位。传感器53复位并停止向处理单元17发送第三感应信号，达到自主移动设备100脱困。

可以理解，触发点531可以包括三个以上的触发点，例如，在一实施方式中，触发点531包括第一触发点、第二触发点、第三触发点、第四触发点及第五触发点，所述第一触发点、所述第二触发点、所述第三触发点、所述第四触发点及所述第五触发点设置于传感器并分别对应五个不同的方向。当所述第一触发点被触发时，传感器53产生第一感应信号并传送至处理单元17；当所述第二触发点被触发时，传感器53产生第二感应信号并传送至处理单元17；当所述第三触发点被触发时，传感器53产生第三感应信号并传送至处理单元17；当所述第四触发点被触发时，传感器53产生第四感应信号并传送至处理单元17；当所述第五触发点被触发时，传感器53产生第五感应信号并传送至处理单元17。所述第一感应信号、所述第二感应信号、所述第三感应信号、所述第四感应信号及所述第五感应信号不相同。所述第一感应信号用于指示机器主体10执行第一脱困动作，所述第二感应信号用于指示机器主体10执行第二脱困动作，所述第三感应信号用于指示机器主体10执行第三脱困动作，所述第四感应信号用于指示机器主体10执行第四脱困动作，所述第五感应信号用于指示机器主体10执行第五脱困动作，避免自动移动设备10的保护罩30被障碍物卡住。所述第一脱困动作、所述第二脱困动作、所述第三脱困动作、所述第四脱困动作、所述第五脱困动作可以不相同，也可以部分相同，例如，所述第三脱困动作与所述第五脱困动作均可以为机器主体10向机器主体10的后方移动。

可以理解，自主移动设备100还包括其他必要或非必要元件。请参阅图16，图16为本发明一实施例提供的自主移动设备的俯视图。机器主体10大致呈圆盘状。机器主体10也可以设置成其它形状，例如方形等。机器主体10还包括前向部分13和后向部分14。前向部分13是指自主移动设备100朝向前进方向的部分。后向部分14是指与前向部分13相对的部分。

请参阅图17及图18，图17为本发明一实施例提供的自主移动设备100的结构框图，图18为图16所示的自主移动设备的仰视图。自主移动设备100为用于清扫的清洁机器人。自主移动设备100还包括图像采集单元110、电池单元120、左轮131、右轮132、导向轮133、清扫单元140、存储单元160及障碍物检测单元170。

图像采集单元110用于捕获自主移动设备100工作环境中的图像。图像采集单元110包括，二维摄像头、三维摄像头中的一个或者多个摄像头。例如，一个二维摄像头可以被置于自主移动设备100的上表面，并且捕获自主移动设备100上方的图像，即，待工作空间的天花板的图像。

再例如，一个三维摄像头被置于自主移动设备100的前向部分13，并且捕获自主移动设备100查看的三维图像。三维图像包括关于从待捕获对象到待捕获对象的二维图像的距离的信息。可以采用立体相机模块或深度传感器模块作为三维摄像头。

电源单元120包括充电电池、分别与充电电池连接的充电电路及充电电池的电极。充电电池的数量为一个或多个，充电电池可以为自主移动设备100提供运行所需的电能。电极可以设置在自主移动设备100的机身侧面或者机身底部。电池单元120还可以包括电池参数检测组件，电池参数检测组件用于检测电池参数，例如，电压、电流、电池温度等。在自主移动设备100的工作模式切换到回充模式时，自主移动设备100开始寻找充电桩，并利用充电桩为自主移动设备100充电。

驱动单元19连接清扫单元140、左轮131、右轮132和导向轮133。在处理单元17的控制下，驱动单元19可以驱动清扫单元140、左轮131、右轮132和导向轮133。

左轮131及右轮132(其中左轮、右轮也可以称为行进轮、驱动轮)分别以对称的方式布置在自主移动设备100的机器主体10的底部的相对侧。在执行任务期间执行包括向前运动、向后运动及旋转的运动操作。导向轮133可设置在机器主体10前部或者后部。

清扫单元140包括：主刷141及一个或者多个边刷142。主刷141安装在自主移动设备100的机器主体10的底部。可选地，主刷141是以滚轮型相对于接触面转动的鼓形转刷。边刷142安装在自主移动设备100的底面的前端的左右边缘部分。即，边刷142被大致安装在多个行进轮的前方。边刷142用于清扫主刷141不能清扫的清扫区域。边刷142不仅可以原地旋转，而且可以被安装为向自主移动设备100的外部突出，以使得可以扩大自主移动设备100清扫的区域。

存储单元160用于存储指令和数据，所述数据包括但不限于：地图数据、控制自主移动设备操作时产生的临时数据，如自主移动设备100的位置数据、速度数据等等。处理单元17可以读取存储单元160中存储的指令执行相应的功能。存储单元160可以包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)和非易失性存储器(non-volatilememory，nvm)。非易失性存储器可以包括硬盘驱动器(harddiskdrive，hdd)，固态硬盘(solidstatedrives，ssd)，硅磁盘驱动器(silicondiskdrive，sdd)，只读存储器(read-onlymemory，rom)，只读光盘(compactdiscread-onlymemory，cd-rom)，磁带，软盘，光数据存储设备等。

障碍物检测单元170用于对自主移动设备100的周侧环境进行检测，从而发现障碍物、墙面、台阶和用于对自主移动设备100进行充电的充电桩等环境物体。障碍物检测单元170包括位置确定装置11。障碍物检测单元170还用于向处理单元17提供自主移动设备100的各种位置信息和运动状态信息。障碍物检测单元170可包括悬崖传感器、超声传感器、红外传感器、磁力计、三轴加速度计、陀螺仪、里程计、lds、超声波传感器、摄像头、霍尔传感器等。本实施例对障碍物检测单元170的个数及所在位置不作限定。

可以理解的是，在一个或者多个实施例中，自主移动设备100还可以包括输入输出单元、位置测量单元、无线通信单元、显示单元等。

需要说明的是，自主移动设备100中的各单元或组件之间的连接关系不限于图1所示的连接关系。例如，处理单元17与其他单元或组件之间可以通过总线连接。

需要说明的是，自主移动设备100还可以包括其他单元或组件，或者，仅包括上述部分单元或组件，或缺少上述部分单元或者组件(例如，在其他实施例中，自主移动设备100也可以不包括图像采集单元110)，本实施例对此不作限定，仅以上述自主移动设备100为例进行说明。

本发明提供的自主移动设备100，由于保护罩30能够绕第一轴线101及第二轴线103中的至少一个相对机器主体10转动，从而能够进行多向转动，保护罩30碰撞到障碍物时，可触发传感器组件50发出感应信号，而使得机器主体10可确定周围多个方向上的障碍物，并执行脱困动作，极大地提高了脱困的几率。进一步地，传感器组件50还用于依据保护罩30受到的不同方向的力而向机器主体10发送不同的感应信号，以使机器主体10依据不同的感应信号执行对应的脱困动作，提高自主移动设备100的工作效率。

基于本公开的技术方案，自主移动设备100可以为清洁机器人、行走机器人、自主移动玩具等等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。