一种机器人的制作方法

本发明涉及电子设备领域，具体而言，涉及一种机器人。

背景技术：

随着自动化技术的发展，很多自动化的电子设备越来越普及。这类电子设备可以将人们从一部分繁重而琐碎的事务中解脱出来，自动洗地机则是其中最常见的产品之一。

目前商用洗地机多用于大型商场、商务楼宇等场所。然而，这些场所人流量大、环境复杂，且商用洗地机本身体积较大，在行走过程中容易撞伤行人。

因此，在长期的研发当中，发明人对机器人中的防撞结构进行了大量的研究，提出了一种改良之后的机器人，以解决上述技术问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机器人，能够解决上述提到的至少一个技术问题。

本发明实施例提供的一种机器人，包括：壳体；保护单元，所述保护单元设置于所述壳体的外表面，所述保护单元与障碍物接触的表面为柔性材料；检测单元，所述检测单元安装于所述保护单元表面，用于检测所述保护单元受到阻碍产生的形变并基于所述形变输出指示信号；控制单元，所述控制单元根据所述指示信号改变所述机器人的运动。

在一些实施例中，所述保护单元为一中空腔体，所述中空腔体内充满气体。

在一些实施例中，所述中空腔体为一体成型结构。

在一些实施例中，所述中空腔体为一柔性气囊。

在一些实施例中，所述中空腔体包括第一结构和第二结构，其中，所述第一结构固定于所述壳体外表面，所述第二结构用于与障碍物接触。

在一些实施例中，所述第一结构为刚性结构，所述第二结构为柔性结构。

在一些实施例中，所述保护单元通过泡棉背胶、导轨或卡扣的方式设置于所述壳体的外表面。

在一些实施例中，所述壳体外表面具有至少一个凹槽，所述保护单元设置于所述凹槽内，且所述保护单元外表面凸出于所述凹槽。

在一些实施例中，所述保护单元为多个，所述多个保护单元横向排列设置于所述壳体外表面。

在一些实施例中，在每个所述保护单元上设置所述检测单元。

在一些实施例中，所述检测单元包括气压传感器，所述气压传感器用于检测所述中空腔体内的压强变化，当所述压强变化超过某一阈值时，所述气压传感器输出所述指示信号。

在一些实施例中，所述检测单元还包括截止阀门，所述截止阀门设置于所述中空腔体与所述气压传感器之间。

在一些实施例中，所述保护单元还包括充气阀门，用于向所述中空腔体内充入气体。

在一些实施例中，所述检测单元包括压力传感器，所述压力传感器用于检测所述柔性材料的压力变化，当所述压力变化超过某一阈值时，所述压力传感器输出所述指示信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：所述机器人中将保护单元设置为柔性材料，通过检测运动过程中保护单元自身发生的形变，从而检测是否发生碰撞，并通过检测单元反馈的指示信号及控制单元中预设的目标方向改变所述机器人的运动方向，实现及时避开障碍物，能够提高所述机器人的避障性能，降低事故率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。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。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的一种机器人的左视图；

图2示出了根据本发明实施例的一种机器人的主视图；

图3示出了根据本发明实施例的一种机器人的俯视图；以及

图4示出了根据本发明实施例的一种机器人的工作原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本发明实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述……，但这些……不应限于这些术语。这些术语仅用来将……区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一……也可以被称为第二……，类似地，第二……也可以被称为第一……。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

下面结合附图详细说明本发明的可选实施例。

本发明实施例提供的一种机器人，机器人可以包括但不限于例如商用洗地机，多用于大型商场、商务楼宇等场所。也可以包括清洁机器人，例如家用扫地机器人、拖地机器人等。在某些实施方式中，该机器人还可以是割草机、自动洒水车、自动拖地机器人等自动清洁设备。在实施中，机器人可以设置有雷达导航系统，可以自行探测确定工作区域，根据工作区域确定具体的工作模式。机器人可以设各种传感器，例如红外、激光等传感器，用于实时检测工作区域的障碍物。在其他实施例中，机器人可以设置有触敏显示器，以接收用户输入的操作指令。清洁设备还可以设置有wifi模块、bluetooth模块等无线通讯模块，以与智能终端连接，并通过无线通讯模块接收用户利用智能终端传输的操作指令。

具体的，本发明实施例提供的一种机器人100，包括：壳体1；保护单元2，所述保护单元2可以设置于所述壳体1运动方向的外表面，所述保护单元2与障碍物接触的表面为柔性材料；检测单元3，所述检测单元3安装于所述保护单元2表面，用于检测所述保护单元2受到阻碍产生的形变并基于所述形变输出指示信号；控制单元4，所述控制单元4根据所述指示信号改变所述机器人100的运动方向。

如图1所示，其中，所述机器人100包括感知系统、控制系统、驱动系统、清洁系统、能源系统和人机交互系统等，上述各系统并未图示，可以采用现有的任何清洁设备所包括的各系统部件集成于本发明的清洁设备，以完成本发明实施例所述的清洁设备的整体运行功能，上述各系统的集成或位置关系可以参考现有技术获得，在此不做赘述。

壳体1可以包括前向部分和后向部分，也可以是一个整体，壳体1的外形包括但不限于近似圆形形状、d形形状、圆柱体、正方体、长方体及棱柱体等。具体结构根据实际需求进行选择。在本发明一实施例中，所述壳体1以圆柱体为例进行说明。

如图1所示，所述壳体1的顶部包括一上壳14，所示上壳14可以打开或关闭，用于取出所述壳体1内的部件，例如净水箱或污水箱，或各电子系统的维修等。上壳14的形状结构不做任何限定。

所述壳体1的底部设置一底盘11上，底盘11用于承载所述壳体1，并通过驱动系统控制机器人100的运动轨迹，其中，驱动系统可基于具有距离和角度信息，例如x、y及θ分量的驱动命令而操纵机器人100跨越地面行驶。具体的，驱动系统包含驱动轮模块，驱动轮模块可以同时控制行走轮12(包括左轮和右轮)，为了更为精确地控制机器的运动，优选驱动轮模块分别包括左驱动轮模块和右驱动轮模块。左、右驱动轮模块沿着由外壳1界定的横向轴对置。为了机器人100能够在地面上更为稳定地运动或者更强的运动能力，机器人可以包括一个或者多个从动轮13，从动轮包括但不限于万向轮。驱动轮模块包括行走轮和驱动马达以及控制驱动马达的控制电路，驱动轮模块还可以连接测量驱动电流的电路和里程计。驱动轮模块可以可拆卸地连接到外壳1上，方便拆装和维修。驱动轮可具有偏置下落式悬挂系统，以可移动方式紧固，例如以可旋转方式附接到机器人底盘11，且接收向下及远离机器人外壳1偏置的弹簧偏置。弹簧偏置允许驱动轮以一定的着地力维持与地面的接触及牵引，同时机器人100的清洁元件也以一定的压力接触地面。

其中，所述驱动系统与所述行走轮12连接，同时与控制系统4电连接。具体的，所述驱动系统可通过一传动装置与所述行走轮12连接，并根据所述控制系统4发送的控制信号来驱动所述行走轮12运动。上述的一种实施例中，所述驱动系统设置于所述壳体1内，包括两个电机，所述两个电机分别与所述两个行走轮12连接，每个电机独立控制一个行走轮2。当然，所述驱动系统也可通过其它方式与所述行走轮2连接，比如电机轴与行走轮2用凸缘联轴器连接在一块。

控制系统设置在机器人壳体1内的电路主板上，包括与非暂时性存储器，例如硬盘、快闪存储器、随机存取存储器，通信的计算处理器，例如中央处理单元、应用处理器，应用处理器根据激光测距装置反馈的障碍物信息利用定位算法，例如slam(即时定位与地图构建，simultaneouslocalizationandmapping)，绘制机器人所在环境中的即时地图。并且结合缓冲器、悬崖传感器和超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等传感装置反馈的距离信息、速度信息综合判断扫地机当前处于何种工作状态，如过门槛，上地毯，位于悬崖处，上方或者下方被卡住，尘盒满，被拿起等等，还会针对不同情况给出具体的下一步动作策略，使得机器人的工作更加符合主人的要求，有更好的用户体验。控制系统能基于slam绘制的即使地图信息规划最为高效合理的清扫路径和清扫方式，大大提高机器人的清扫效率。

所述保护单元2设置于所述壳体1与障碍物接触的外表面，可以是外表面的任何位置，作为一种优选的实施方式，如图2所示，所述保护单元2设置于所述壳体1在正常工作情况下前进方向上的外表面，防止所述壳体1在发生碰撞时被损坏。壳体1的后表面也可以设置保护单元2，防止后退时发生碰撞而损坏。

其中，所述保护单元2与障碍物接触的表面采用柔性材料，可以通过所述柔性材料的形变来判断是否遇到障碍物，从而能够进一步防止撞伤行人。所述柔性材料包括高弹性塑料、橡胶、石墨烯、碳纳米管等易发生变形的材料。所述高弹性塑料包括聚丙烯、聚乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯等聚合物。所述形变包括但不限于凹陷、凸起、倾斜等，优选的形变为，通过该形变可以减小或增大所述保护单元2内的容积，进而改变保护单元2内的压强变化。柔性表面优选凸出于壳体1的外部表面，这样，当发生碰撞时，保护单元2先与障碍物接触，避免机器人的损坏。

所述保护单元2的具体结构在此不作限制，确保能够在受到外界挤压时所述保护单元2自身发生变形即可。优选的外形结构为，外形轮廓与壳体1的整体外形轮廓匹配，以保证整个机器人设备的美观。在本发明一实施例中，所述保护单元2为一中空腔体，所述中空腔体内充满气体。所述气体种类不限，优选为氮气等保护气体。因为氮气方便且无害。

所述中空腔体的具体结构不限。优选的，所述中空腔体为一体成型结构，所述一体成型结构仅由柔性材料构成。在本发明一实施例中，所述保护单元2为一柔性气囊，所述柔性气囊对内部气体具有密封性，受到挤压时可以准确判断内部压强的变化。

在本发明另一实施例中，所述中空腔体包括第一结构和第二结构，其中，所述第一结构固定于所述壳体1外表面，所述第二结构用于与障碍物接触。具体的，所述第一结构可以为刚性结构或柔性结构，所述第二结构仅为柔性结构。所述刚性结构包括由硬质塑料、金属、合金等不易发生变形的材料形成的结构。所述柔性结构包括由上述柔性材料形成的结构。所述第一结构和第二结构可通过密封圈配合螺钉或焊接的方式紧固形成密封的所述中空腔体。

在本发明实施例中，所述保护单元2通过泡棉背胶、导轨或卡扣的方式设置于所述壳体1的外表面。例如，当所述保护单元2与壳体连接的部分为刚性结构时，优选可以通过在壳体1一侧和保护单元2一侧分别形成导轨或卡扣结构，配合的导轨或卡扣形成固定的连接结构。具体的导轨或卡扣结构可以采用字母导轨或字母卡扣的任何可以连接的方式进行，在此不做赘述。当保护单元2与壳体连接的部分为柔性结构时，优选采用泡棉背胶粘贴的方式进行固定。

在上述实施例中，所述保护单元2还包括一充气阀门20，用于向所述中空腔体内充满气体。具体的，通过所述充气阀门20向所述中空腔体内注入气体之后，关闭所述充气阀门20，使所述中空腔体处于一稳定气压。所述充气阀门50的位置不限，可以根据实际需要放置在合适的位置。优选的位置为不易与障碍物接触的位置，避免由于与障碍物接触而导致充气阀门损坏，例如位于保护单元2的顶端或底端。

另外，所述保护单元2的形状在此不作限制，主要取决于所述壳体1的外形，两者之间相互影响，相互配合。如图3所示，在本发明一实施例中，所述壳体1外表面具有至少一个凹槽10，所述保护单元2一侧固定于所述凹槽10，所述保护单元2另一侧凸出于所述凹槽10。可以理解为，所述保护单元2的外边缘在所述壳体1运动方向上凸出于所述壳体1的外边缘，这样当所述机器人100遇到障碍物时，所述保护单元2首先接触障碍物，并能够及时反馈信号至所述控制单元4。相较于，在所述壳体1外表面直接凸出设置所述保护单元2的方式，上述实施例能够减小所述机器人100的体积，进一步降低碰撞事故率。

进一步地，所述保护单元2设置的数量不限，优选的，在所述壳体1外表面设置多个所述保护单元2，当遇到障碍物时，所述多个保护单元2的形变相比设置一个单一的保护单元2产生的形变会很明显，进一步能够提高检测精度。在本发明一实施例中，如图3所示，所述保护单元2为多个，所述多个保护单元2离散的设置于所述壳体1外表面。

进一步地，在本发明一实施例中，所述多个保护单元2可以在所述壳体1外表面从左至右横向排布，每个所述保护单元2纵向设置。

在本发明一实施例中，所述检测单元3设置于所述保护单元2表面或内部，具体可以在每个所述保护单元2的表面或内部设置一个或多个所述检测单元3，其中，当在每个所述保护单元2的表面设置多个所述检测单元3时，能够进一步提高检测精度。在本发明一实施例中，在所述保护单元2的不同位置设置所述检测单元3，并根据所述检测单元3的触发情况来体现障碍物相对于所述机器人100的方位，从而控制所述机器人100的后续运动。

进一步地，在本发明一实施例中，所述检测单元3包括气压传感器，气压传感器位于所述保护单元2内部，所述气压传感器用于检测保护单元2的中空腔体内的压强变化，当所述压强变化超过某一阈值时，所述气压传感器输出指示信号。其中，所述阈值可人为设定，主要取决于所述气压传感器的精度。所述指示信号可以为所述气压传感器将检测到的压强变化进行内部转换后输出的电信号。

在上述实施例中，所述气压传感器的通过导线与所述控制单元4连接，进行所述指示信号的传输。如图4所示为所述气压传感器的具体工作原理。在使用中，当所述中空腔体受到障碍物的挤压时，由于所述中空腔体的壁厚较薄，所述中空腔体会发生变形、内凹，从而造成腔体体积变小。根据理想气体状态方程：pv＝nrt(p是指理想气体的压强，v为理想气体的体积，n表示气体物质的量，t表示理想气体的热力学温度，r为理想气体常数)，当所述中空腔体的体积变小时，所述中空腔体内的压强会增大；此时，所述气压传感器会检测到所述中空腔体内的压强变化，当所述压强变化范围超过一阈值时，所述气压传感器输出电信号至所述控制单元4，以使所述控制单元4控制所述驱动系统驱动所述行走轮12改变所述机器人100的运动方向。

在上述实施例中，所述气压传感器安装于所述中空腔体内表面的同时，在所述气压传感器的安装位置通过硅胶密封圈和螺纹等方式将所述中空腔体密封，以防气体泄漏。

进一步地，在本发明一实施例中，所述检测单元3还包括截止阀门(图中未示)，所述截止阀门设置于所述中空腔体与所述气压传感器之间。具体的，在正常使用情况下，所述截止阀门一直处于打开状态；当所述气压传感器出现异常情况时，此时只需关闭所述截止阀门，即可拆卸及更换所述气压传感器，且能够避免维修过程中所述中空腔体漏气，整个维修过程操作方便、快速。

进一步地，在本发明另一实施例中，所述检测单元3包括压力传感器，压力传感器可以位于所述保护单元的内或外表面，所述压力传感器用于检测所述保护单元2的压力变化，当所述压力变化超过某一阈值时，所述压力传感器输出所述指示信号。在该实施例中，所述保护单元2可以为由石墨烯、塑料、碳纳米管等柔性材料组成的板材。所述指示信号可以为所述压力传感器将压力变化进行转换后的电信号。

进一步地，在本发明一实施例中，所述控制单元4设置于所述壳体1内部，用于接收所述检测单元3输出的指示信号。具体的，所述控制单元4根据所述指示信号，按照所述控制单元4中预先设定的目标方向输出控制脉冲信号至所述驱动系统，其中，所述控制脉冲信号的输出频率用于控制所述驱动系统中电机的速度，所述控制脉冲信号输出的脉冲数用于控制所述驱动系统中电机的位移；所述驱动系统接收到所述控制脉冲信号后将所述控制脉冲信号转变成直接驱动所述电机的电信号，因而电机工作，并进一步驱动所述行走轮12向所述预先设定的目标方向进行改变。其中，所述预先设定的目标方向可通过设置阈值的方式进行自定义，比如：当压强变化大于第一阈值时，控制两个行走轮12向左转动15度；当压强变化大于第二阈值时，控制两个行走轮12向右转动90度。

进一步地，在本发明一实施例中，所述控制单元4封装于一pcb电路板，该pcb电路板可通过螺钉固定于所述壳体1内部。所述pcb电路板输出控制脉冲信号至所述驱动系统中的电机，所述电机分别驱动所述行走轮12改变所述机器人100的运动方向，从而避开障碍物。

进一步地，在本发明一实施例中，所述机器人100还包括能源系统5，向所述控制单元4及所述驱动系统提供电源。能源系统包括充电电池，例如镍氢电池和锂电池，所述能源系统5可拆卸的安装于所述壳体1内。充电电池可以连接有充电控制电路、电池组充电温度检测电路和电池欠压监测电路，充电控制电路、电池组充电温度检测电路、电池欠压监测电路再与单片机控制电路相连。主机通过设置在机身侧方或者下方的充电电极与充电桩连接进行充电。如果裸露的充电电极上沾附有灰尘，会在充电过程中由于电荷的累积效应，导致电极周边的塑料机体融化变形，甚至导致电极本身发生变形，无法继续正常充电。

进一步地，在上述实施例中，所述机器人100还包括盘刷、吸水扒、清水箱、废水箱等结构(图中未示)，所述盘刷及吸水扒可设置于所述壳体1底部，所述清水箱、废水箱可设置于所述壳体1内。具体工作时，所述清水箱的水通过一清水管输送至所述盘刷，所述盘刷由专门电机进行驱动旋转，从而清洁地面；所述盘刷清洁地面后，所述吸水扒吸取地面上残留的污水，并通过一污水管输送至所述污水箱。对于具体如何实现清洁功能的实施方式，不限于上述结构，可参见现有技术。

本发明实施例提供的机器人100将保护单元接触障碍物的表面设置为柔性材料，通过检测运动过程中保护单元自身发生的形变，从而检测是否发生碰撞，并通过检测单元反馈的指示信号及控制单元中预设的目标方向改变所述机器人100的运动方向，实现事后及时避障，提高所述机器人100的避障性能，降低事故率。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，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公开各实施例技术方案的精神和范围。