一种碰撞检测装置和机器人的制作方法

1.本实用新型涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种碰撞检测装置和机器人。


背景技术：

2.随着人工智能技术的发展，不同类型和功能的机器人开始广泛应用在人们的日常生活中。以扫地机器人为例，扫地机器人通常应用在人们的家庭生活中，用于地面的清扫工作。在实际应用时，由于屋内环境较为复杂，当机器人在移动时通常会碰撞墙面、家具等物品，为了使得机器人能够检测到该碰撞，并能有效的进行避让，目前的机器人通常会配备碰撞检测装置。简单来说，目前的碰撞检测装置通常采用压力电阻变化碰撞带，碰撞带可以设置在机器人的外壳上，当碰撞带受到外力挤压(如机器人受碰撞)后其阻值会产生变化，机器人可以根据碰撞带的阻值来判断机器人是否受到碰撞，进而改变行进路线。但是在实际应用时，由于碰撞带的触发力量比较大(一般在20n以上)，导致碰撞检测不够灵敏，另外，当碰撞带受到撞击后，无法对撞击位置进行识别，因此无法判断障碍物的方位。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种制作成本低，能够对不同方位的撞击进行有效识别的碰撞检测装置和机器人。
4.一方面，本实用新型提供了一种碰撞检测装置，包括：固定支架；碰撞条，通过导向机构设置在固定支架的至少部分外周，且碰撞条和固定支架之间具有活动间隙；复位弹簧，设置在固定支架和碰撞条之间；碰撞条受碰撞后朝向固定支架产生位移，复位弹簧用于当碰撞消失后抵推碰撞条移动至碰撞前的位置；碰撞检测装置还包括n个微动开关，碰撞条沿其长度方向设有2n
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1个依次相邻设置碰撞区；且两个相邻的碰撞区中，仅在其中一个碰撞区的后侧设置一个微动开关；微动开关用于当对应的碰撞区以及对应的碰撞区相邻的碰撞区受碰撞后产生电信号；其中，n大于等于2。
5.作为示例，n可以等于2；碰撞检测装置包括第一微动开关和第二微动开关；
6.碰撞条沿其长度方向依次设有第一碰撞区、第二碰撞区和第三碰撞区；
7.第一微动开关设置在第一碰撞区的后侧，且第一微动开关用于当第一碰撞区或第二碰撞区受碰撞后产生第一电信号；
8.第二微动开关设置在第三碰撞区的后侧，且第二微动开关用于当第三碰撞区或第二碰撞区受碰撞后产生第二电信号。
9.作为示例，第二碰撞区位于碰撞条的中部，第一碰撞区位于碰撞条的一端，第三碰撞区位于碰撞条的另一端。
10.作为示例，碰撞条构造为弧形结构。
11.作为示例，导向机构包括定位柱和导向板；
12.定位柱设置在固定支架上，且定位柱垂直于碰撞条的弧形平面设置；
13.导向板的截面为v形结构，其中，导向板的截面与碰撞条的弧形平面相互平行，且
导向板的尖端指向碰撞条的中心；
14.定位柱设置在导向板的v形空间内，当碰撞条未受到撞击时，定位柱与导向板的夹角相抵触。
15.作为示例，导向板设置有多个。
16.作为示例，导向板的两端均与碰撞条连接。
17.作为示例，导向板和碰撞条构造为一体结构。
18.作为示例，复位弹簧包括扭簧、弹片中的任意一种。
19.另一方面，本实用新型还提供了一种机器人，包括上述任意一种的碰撞检测装置。
20.本实用新型实施例的有益效果在于：
21.本实用新型实施例的碰撞检测装置能够对不同位置的撞击进行有效识别，同时，微动开关的使用数量可以低于碰撞区的数量，从而有利于节省微动开关的使用数量，有利于降低制作成本。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例提供的一种碰撞检测装置的爆炸图；
23.图2为本实用新型实施例提供的另一种碰撞检测装置的部分爆炸图；
24.图3为本实用新型实施例提供的另一种碰撞检测装置的部分爆炸图。
25.附图标记：
26.10
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固定支架；20
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碰撞条；21
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第一碰撞区；22
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第二碰撞区；23
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第三碰撞区；24
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第四碰撞区；25
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第五碰撞区；31
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第一微动开关；32
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第二微动开关；33
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第三微动开关；40
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导向机构；41
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定位柱；42
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导向板；50
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复位弹簧；60
‑
盖板。
具体实施方式
27.为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图对本实用新型实施例进行详细的描述。
28.本实用新型实施例提供了一种碰撞检测装置，可以应用在机器人中，机器人在移动过程中可以通过该碰撞检测装置来检测是否受物体阻挡或撞击，从而可以改变其行进路线。
29.如图1所示，本实用新型提供的碰撞检测装置包括固定支架10、碰撞条20和微动开关(如第一微动开关31和第二微动开关32)。碰撞条20通过导向机构40设置在固定支架10的至少部分外周，且碰撞条20和固定支架10之间具有活动间隙。当碰撞条20受到物体撞击后，碰撞条20会朝固定支架10的方向(与碰撞物体相反的方向)进行移动，在碰撞条20的移动过程中，会触发相应的微动开关，机器人可以根据微动开关的电信号便可得知碰撞条20受到的撞击，从而可以对其行进路线进行更改以进行合理避让。
30.在本实用新型提供的实施例中，碰撞检测装置可以对不同位置的碰撞进行精确检测，同时，也利于节省微动开关的使用数量。
31.具体来说，碰撞检测装置中可以包括n个微动开关；碰撞条20沿其长度方向设有2n
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1个依次相邻设置的碰撞区，且两个相邻的碰撞区中，仅在其中一个碰撞区的后侧设置一个微动开关；该微动开关用于当对应的碰撞区以及对应的碰撞区相邻的碰撞区受碰撞后
产生电信号。可以理解的是，当微动开关设置在其中一个碰撞区的后侧时，该微动开关不仅可以检测到该碰撞区是否受到碰撞，还能检测到该与该碰撞区相邻的碰撞区是否受到碰撞，因此，当该碰撞区有一个相邻的碰撞区时，该微动开关能够检测两个碰撞区是否受到碰撞；当该碰撞区有两个相邻的碰撞区时，该微动开关能够检测到三个碰撞区是否受到碰撞。概括来说，本实用新型实施例提供的碰撞检测装置，能够降低微动开关的使用数量，同时，还能够实现更多范围(碰撞区)和更高精度的碰撞检测。
32.例如，如图2所示，在本实用新型提供的一个实施例中，n＝2。即微动开关设置有两个，碰撞区设置有三个。具体来说，碰撞条20沿其长度方向依次设有第一碰撞区21、第二碰撞区22和第三碰撞区23。其中，在第一碰撞区21的后侧设有第一微动开关31，在第三碰撞区23的后侧设有第二微动开关32。当第一碰撞区21受到撞击后，碰撞条20会产生一定位移，并触发对应的第一微动开关31。当第三碰撞区23受到撞击后，碰撞条20会产生一定位移，并触发对应的第二微动开关32。由于第二碰撞区22设置在第一碰撞区21和第三碰撞区23之间，因此，当第二碰撞区22受到撞击后，碰撞条20所产生的位移能够同时触发第一微动开关31和第二微动开关32。通过以上第一碰撞区21、第二碰撞区22、第三碰撞区23、第一微动开关31和第二微动开关32的设置，便可以对碰撞条20的不同区域或方位的撞击情况进行精确识别，从而可以具有良好的识别精度，同时，微动开关的数量也可以少于碰撞区的设置数量，从而有利于节省微动开关的使用数量、有利于降低碰撞检测装置的制作成本。在具体实施时，微动开关可以是机械式微动开关，也可以是光电式微动开关、也可以是霍尔开关等类型，本实用新型对此不作具体限定。
33.在具体实施时，为了使得碰撞条20能够对不同角度的撞击进行有效识别，碰撞条20构造为弧形结构。另外，为了能够对碰撞条20的移动位置进行合理约束，同时也能够保证碰撞条20具有较大的移动灵活性。在本实用新型提供的实施例中，碰撞条20通过导向机构40设置在固定支架10上。
34.具体来说，如图1所示，导向机构40包括定位柱41和导向板42，定位柱41设置在固定支架10上，且定位柱41垂直于碰撞条20的弧形平面(即碰撞条20所在的平面)设置。请结合参阅图2，导向板42的截面为v形结构，其中，导向板42的截面与碰撞条20的弧形平面相互平行，且导向板42的尖端指向碰撞条20的中心(即碰撞条20的弧形结构的弧心)。定位柱41设置在导向板42的v形空间内，当碰撞条20未受到撞击时，定位柱41与导向板42的夹角相抵触，当碰撞条20受不同方向的碰撞后，碰撞条20在一定程度上能够对应不同方向产生一定程度的位移，从而具有较大的灵活性。另外，为了防止定位柱41从v形空间内脱出，在本实用新型提供的实施例中，导向板42的两端均与碰撞条20固定连接，以使导向板42和(部分)碰撞条20围成封闭轮廓的v形空间，当碰撞条20受碰撞而移动一定距离后，定位柱41会与碰撞条20的内侧相抵，以防止碰撞条20继续移动，从而能够防止定位柱41从v形空间内脱出，同时，还能对碰撞条20的最大移动距离进行有效约束。
35.在具体实施时，导向板42和碰撞条20可以是一体成型结构。例如，导向板42和碰撞条20可以采用注塑成型等工艺制作为一体结构。另外，导向板42的v形夹角的角度可以根据实际需求作相应调整。且导向板42的设置数量可设置位置也可以根据实际情况作适应性调整，本实用新型对此不作具体限定。
36.另外，当碰撞消失后，为了使得碰撞条20能够恢复至碰撞前的位置，在本实用新型
提供的一个实施例中，还包括复位弹簧50，复位弹簧50设置在固定支架10和碰撞条20之间，并与固定支架10和碰撞条20弹性抵接。当碰撞条20未受到撞击时，在复位弹簧50的作用下，定位柱41与导向板42内侧的v形夹角紧密相抵。当碰撞条20受到撞击后，碰撞条20产生位移使复位弹簧50产生弹性形变(如被压缩)。当碰撞消失后，复位弹簧50恢复至产生弹性形变前的状态(恢复拉伸状态)，并带动碰撞条20回位至被撞击前的位置。在复位弹簧50的作用下，能够有效保证碰撞条20能够回位至碰撞前的位置，从而能够对下次撞击进行有效的检测。在具体应用时，复位弹簧50可以是弹片、扭簧等弹性件，另外，复位弹簧50的设置数量和位置也可以根据实际需求作适应性调整。
37.在具体实施时，碰撞条20的弧度和长度可以根据实际需求作适应性调整。例如，碰撞条20的弧度可以是180
°
，从而能够对较大范围和方向的碰撞进行有效检测。另外，在一些实施方式中，碰撞条20也可以采用分段式结构，或者，根据不同需求，机器人中也可以设置多个上述的碰撞检测装置，以实现更大范围和更多方向的碰撞检测。例如，在机器人中可以使用两个上述的碰撞检测装置，每个碰撞检测装置均可以采用弧度为180
°
的碰撞条20，从而使得机器人能够对360
°
范围内的碰撞进行良好的检测和识别。
38.可以理解的是，为了使得碰撞检测装置能够具备更高的碰撞检测精度，碰撞检测装置中还可以设置更多个微动开关，并且在碰撞条20中也可以划分出更多个碰撞区。
39.例如，如图3所示，在本实用新型提供的另一个实施例中，n＝3。即碰撞检测装置设有三个微动开关，分别为第一微动开关31、第二微动开关32和第三微动开关33。碰撞条20中划分有五个碰撞区，分别为第一碰撞区21、第二碰撞区22、第三碰撞区23、第四碰撞区24和第五碰撞区25。
40.具体来说，第一碰撞区21位于碰撞条20的左端，第二碰撞区22设置在第一碰撞区21的右侧，第三碰撞区23设置在第二碰撞区22的右侧，且第三碰撞区23位于碰撞条20的中部；第四碰撞区24设置在第三碰撞区23的右侧，第五碰撞区25设置在第四碰撞区24的右侧。第一微动开关31设置在第一碰撞区21的后侧，第二微动开关32设置在第三碰撞区23的后侧，第三微动开关33设置在第五碰撞区25的后侧。
41.当碰撞条20的中部(第三碰撞区23)受到撞击后，会触发第二微动开关32。当碰撞条20的左侧(第一碰撞区21)受到撞击后会触发第一微动开关31。当碰撞条20的右侧(第五碰撞区25)受到撞击后会触发第三微动开关33。另外，当碰撞条20的左中部(第二碰撞区22)受到撞击后，会同时触发第一微动开关31和第二微动开关32。当碰撞条20的右中部(第四碰撞区24)受到撞击后，会同时触发第二微动开关32和第三微动开关33。机器人通过微动开关的触发情况便可判断出碰撞条20的哪个碰撞区受到撞击，从而具有较高的检测精度，同时也能够有效减少触发开关的使用数量，有利于降低碰撞检测装置的制作成本。
42.在其他的实施方式中，碰撞条20中所划分的碰撞区的数量和位置也可以根据不同需求作相应调整，另外，微动开关的使用数量和设置位置也可以根据不同需求作适应性调整。例如，n还可以是4、5、6，即微动开关的设置数量可以是4个、5个、6个或者更多个，相应的碰撞区的设置数量也可以是7个、9个、11个或者更多个。
43.另外，如图1所示，在本实用新型提供的一个实施中，为了使得微动开关和复位弹簧50等部件能够良好的安装在碰撞检测装置中，碰撞检测装置还包括盖板60。在进行装配时，碰撞条20可以通过导向板42v套设安装在定位柱41上。微动开关和复位弹簧50可以安装
在碰撞条20和固定支架10所构成的安装槽内，当微动开关和复位弹簧50等部件安装完成后，可以将盖板60盖设在安装槽的上方，并将盖板60和固定支架10进行固定连接，从而实现碰撞检测装置的装配。
44.当碰撞检测装置应用到机器人上时，可以将固定支架10与机器人本体进行固定连接。例如，机器人本体可以是机器人的底盘或者壳体等部件。在具体实施时，碰撞检测装置安装在机器人上的位置可以根据实际需求进行合理选择和调整，本实用新型对此不作具体限定。
45.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。