摇杆式碰撞传感装置及自主移动设备的制作方法

本发明实施例涉及自主移动设备技术领域，尤其涉及一种摇杆式碰撞传感装置及自主移动设备。

背景技术：

自主移动设备是指在设定区域内自主执行预设任务的智能移动设备，目前移动机器人通常包括但不限于清洁机器人(例如智能扫地机、智能擦地机、擦窗机器人)、陪伴性移动机器人(例如智能电子宠物、保姆机器人)、服务型移动机器人(例如酒店、旅馆、会晤场所的接待机器人)、工业巡检智能设备(例如电力巡检机器人、智能叉车等)、安防机器人(例如家用或商用智能警卫机器人)。

现有的自主移动设备通常是在其前端设有感测碰撞的碰撞传感器，碰撞传感器与前方障碍物相撞时，碰撞传感器一方面缓冲碰撞冲击，另一方面通过传感元件将感测到的碰撞信息反馈给自主移动设备的控制单元，由控制单元根据碰撞信息和预设指令控制自主移动设备的改变运动模式，例如变换运动方向、改变运动速度、改变开关机状态等。

但是，现有的自主移动设备的碰撞传感器只能感测到自主移动设备是否碰撞到障碍物，却不能准确反馈自主移动设备与障碍物发生碰撞的位置以及碰撞的力度。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种摇杆式碰撞传感装置及自主移动设备，以解决现有技术中自主移动设备的碰撞传感器只能感测到自主移动设备是否碰撞到障碍物，却不能准确反馈自主移动设备与障碍物发生碰撞的具体位置以及碰撞的力度的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种摇杆式碰撞传感装置，包括：壳体、回弹机构和至少一个摇杆传感器；所述壳体可移动地连接至主体，以使所述壳体在发生碰撞时可相对于所述主体移动；所述壳体与所述回弹机构连接，所述回弹机构与所述主体连接，所述回弹机构用于在碰撞后带动所述壳体复位至碰撞前的位置；所述摇杆传感器包括摇杆柄和参数检测部件；所述摇杆柄的第一端与所述壳体连接，用于与所述壳体联动；所述摇杆柄与所述参数检测部件连接，所述参数检测部件用于在所述摇杆柄移动时采集用于进行碰撞分析的摇杆移动数据，所述碰撞分析的分析结果包括碰撞位置和碰撞力度；所述参数检测部件与壳体或主体固定连接。

第二方面，本发明实施例提供一种自主移动设备，包括：主体、壳体、回弹机构和至少一个摇杆传感器；所述主体包括运动机构，控制单元，存储单元，驱动模块；所述运动机构用于使自主移动设备在地面运行；所述驱动模块用于驱动运动机构；所述壳体可移动地连接至所述主体，以使所述壳体在发生碰撞时可相对于所述主体移动；所述壳体至少部分地设置在所述主体的前部；所述壳体与所述回弹机构连接，所述回弹机构与所述主体连接，所述回弹机构用于在碰撞后带动所述壳体复位至碰撞前的位置；所述摇杆传感器包括摇杆柄和参数检测部件；所述摇杆柄的第一端与所述壳体通过连接组件连接，所述连接组件与摇杆柄的所述第一端配合，用于使所述摇杆柄与所述壳体联动；所述摇杆柄与所述参数检测部件连接，所述参数检测部件用于在所述摇杆柄移动时采集用于进行碰撞分析的摇杆移动数据，所述碰撞分析的分析结果包括碰撞位置和碰撞力度；所述参数检测部件与壳体或主体固定连接；所述控制单元与所述参数检测部件电连接，所述控制单元接收所述参数检测部件采集的摇杆移动数据，并根据摇杆移动数据进行碰撞分析，根据所述分析结果控制所述自主移动设备的运动模式。

本发明实施例提供一种摇杆式碰撞传感装置及自主移动设备，通过将摇杆传感器设置在碰撞传感装置及自主移动设备上，使得在壳体与障碍物碰撞时，壳体带动摇杆柄发生位移，通过参数检测部件获取摇杆柄位移的大小和方向，确定壳体的碰撞位置和碰撞力度；通过判断碰撞位置和碰撞力度，获取更多信息，使自主移动设备实现更多样、更有针对性的运动模式，从而使自主移动设备更加智能。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明一实施例提供的摇杆式碰撞传感装置的主视图；

图1b为图1a的实施例的摇杆式碰撞传感装置的放大主视图；

图1c为图1a的实施例的摇杆式碰撞传感装置的俯视图；

图2a为本发明一实施例提供的摇杆柄的位移的空间示意图；

图2b为图2a的实施例的摇杆柄的位移的空间投影示意图；

图2c为本发明一实施例提供的摇杆柄碰撞传感器的摇杆柄的位移俯视图；

图2d为图2c的实施例的摇杆柄的位移的侧视图；

图3为图2a的实施例提供的摇杆柄的位移示意图；

图4为本发明一实施例提供的滑动变阻器的电阻值的二维分布图；

图5a为本发明一实施例提供的自主移动设备的结构示意图；

图5b为本发明另一实施例提供的自主移动设备的结构示意图；

图6为图5b的实施例提供的自主移动设备的分解示意图；

图7为本发明一实施例体提供的滑动变阻器的电阻值与阈值的对应关系的二维分布图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

图1a为本发明一实施例提供的摇杆式碰撞传感装置的主视图；图1b为图1a的实施例的摇杆式碰撞传感装置的放大主视图；图1c为图1a所示的实施例提供的摇杆式碰撞传感装置的俯视图。如图1a、图1b和图1c所示，本实施例提供的摇杆式碰撞传感装置包括：壳体10、回弹机构20和至少一个摇杆传感器30。其中，图1a、图1b和图1c中以一个摇杆传感器30为例进行说明。

壳体10可移动地连接至主体40，以使壳体10在发生碰撞时可相对于主体40移动；壳体10与回弹机构20连接，回弹机构20与主体40连接，回弹机构20用于在碰撞后带动壳体10复位至碰撞前的位置。

摇杆传感器30包括摇杆柄31和参数检测部件(图中未示出)；摇杆柄31的第一端与壳体10连接，用于与壳体10联动；摇杆柄31与参数检测部件连接，参数检测部件用于在摇杆柄31移动时采集用于进行碰撞分析的摇杆移动数据，碰撞分析的分析结果包括碰撞位移，碰撞位移包括碰撞位置和碰撞力度，在一些实施例中，碰撞分析的分析结果包括的所述碰撞位移还可以包括碰撞方向；参数检测部件与壳体10或主体40固定连接。需要说明的是，摇杆柄31与参数检测部件连接的部位可以是摇杆柄的第一端、第二端或其任何合适的位置，只要使得参数检测部件能够检测并采集摇杆移动数据即可。当摇杆柄31的第一端与参数检测部件连接时，参数检测部件与壳体10固定连接；当摇杆柄31的第二端与参数检测部件连接时，参数检测部件与主体40固定连接。优选地，参数检测部件与摇杆柄31的第二端连接，或在摇杆柄的第二端附近的位置与摇杆柄31连接。

摇杆柄31的移动(即摇杆柄31的位移)包括摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转的位移。当然，摇杆柄31的移动也可以是其它方式的移动，比如还可以是摇杆柄的平移，在摇杆柄的平移过程中，摇杆柄自身不转动也不绕某个轴旋转；如图2c和图2d所示，在发生碰撞时，碰撞使壳体10相对于主体40发生位移，壳体10带动摇杆柄31移动，摇杆柄31整体从o点以原有的竖直状态沿两条相互垂直的可平行移动的滑轨移动到n点。本领域技术人员应该理解，上述方式仅用于解释说明摇杆柄31的移动方式，而非对本专利保护范围的限制。

本实施例中，壳体10例如可以通过固定件与主体40连接，当壳体10没有受到碰撞时，固定件使壳体10不会相对于主体40发生移动，当壳体10与障碍物碰撞，壳体10相对于主体40发生移动时，固定件使得壳体10在预设移动范围内移动。其中，固定件例如可以为以下至少一种结构，也可以是以下结构的组合：导槽、滑轨、限位块、具有限位孔或限位槽的弹簧悬挂机构。需要说明的是，本实施例不限定固定件的位置，例如，固定件可以位于壳体10上，或者，固定件可以位于主体40上，或者，固定件可以位于回弹机构20上。

壳体10通过回弹机构20与所述主体40连接，当壳体10与障碍物碰撞，壳体10相对于主体40发生移动后，壳体10在回弹机构20产生的作用力的作用下复位至壳体10与障碍物碰撞之前的状态，即相对于主体40没有发生相对移动的初始位置，或复位至与碰撞前的初始位置非常接近。其中，回弹机构20例如可以为以下任意一种，或多种部件的组合：弹簧、弹片、皮筋、弹性弦、互相排斥的两块磁体。图1a、图1b、图1c实施例中的回弹机构20是弹片。

本发明一个实施例的摇杆传感器30包括摇杆柄31和参数检测部件，摇杆柄31的第一端与壳体10连接，摇杆柄31的第二端与参数检测部件连接。本实施例中，摇杆柄31可以绕摇杆旋转轴旋转，例如，摇杆柄31的初始状态与主体40垂直或与主体40所在的水平面垂直，摇杆柄31可以倾斜一定角度做360度旋转，其中，摇杆柄31倾斜的方向与壳体10与障碍物的碰撞位置有关。当然，摇杆柄31与参数检测部件连接的部位还可以是摇杆柄31的第一端或摇杆柄31上任何合适的部位，具体说明参见上文，此处不赘述。摇杆柄31还可以是如图2c、图2d所示方式的平移，参见上文说明，此处不赘述。

可选的，如图1b和图1c所示，所述摇杆柄31与所述壳体10连接的第一端311设置为球形端，如图1b、2a所示；所述壳体10与所述摇杆传感器30连接的对应位置设有连接组件，所述连接组件与所述球形端311配合，以使所述摇杆柄31能与所述壳体10联动，如图1b所示的连接组件11为容纳并限定球形端311运动的套筒。所述的套筒可以设置在壳体10上，当然根据具体情况也可以设置在其它结构或部件上。

需要说明的是，本发明不限定摇杆柄31与壳体10连接的第一端的具体形状，例如，摇杆柄31与壳体10连接的一端可以为球形，或者半球形，或与所述连接组件相配合的四方体等，只要使得所述摇杆柄31能与所述壳体10联动即可。其中，本发明实施例以摇杆柄31与壳体10连接的一端为球形为例进行说明。

以一种简单的情况解释摇杆传感器30的特性，即摇杆柄的第二端在轴点o上，如图2a所示，此时摇杆柄的第一端311可以绕轴点o在以摇杆柄为半径的球面上运动。对于实际的摇杆传感器，通常是以过如图2a所示的轴点o且垂直于摇杆柄的初始状态(即图2a中的z轴位置)的球截面oef朝向摇杆柄的一侧半球的球面上运动。轴点o即球心。摇杆柄31在图2a中的初始状态即z轴，z轴与面oef垂直。此时，以摇杆柄31为半径、以轴点o为球心、且垂直于摇杆柄建立球截面oef，在所述球截面oef上互相垂直的两个轴即为本发明所指的摇杆旋转轴，在图2a的实施例中以线oe代表的x轴和以线of代表的y轴均为该实施例中的摇杆旋转轴，当然，本领域技术人员可以理解，若图2a中的x轴和y轴是摇杆旋转轴，则由所述x轴和y轴任意线性组合的线也是摇杆旋转轴。所述摇杆旋转轴的作用是摇杆柄绕着旋转的轴，即摇杆柄31可以绕x轴旋转或y轴旋转，也可以先绕x轴再绕y轴旋转，或先绕y轴再绕x轴旋转。图2b中以虚线举例说明摇杆柄31绕上述摇杆旋转轴转动的例子：摇杆柄31绕y轴旋转至虚线31'状态时，其第一端311位于球面的h'点，h'点在球截面oef上的投影h点在x轴上；摇杆柄31绕x轴旋转至虚线31”状态时，其第一端311位于球面的j'点，j'点在球截面oef上的投影j'点在y轴上；摇杆柄31绕x轴与y轴的一种组合得到的摇杆旋转轴旋转至虚线31”'状态时，其第一端311位于球面的g'点，g'点在球截面oef上的投影在g点。

当壳体10与障碍物碰撞，壳体10相对于主体40移动时，壳体10带动摇杆柄31的第一端311移动至图2b的g'点。本实施例中，摇杆柄31的移动是指摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转的位移，如图2b所示，使摇杆柄31的第一端311从初始状态所在的位置o'移动到以球心o点为原点、以摇杆柄31的长度为半径的球面上的当前位置g'点，相应地，所述球面位移在球截面oef上的投影位移从球心o移动到球截面oef上的g点。摇杆柄31的球面位移和投影位移都是矢量，既有大小也有方向，二者均可代表上述摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转的位移。其中，摇杆柄31的球面位移和投影位移的大小与障碍物与壳体10碰撞的力度有关，摇杆柄31的球面位移和投影位移的方向与障碍物与壳体10的碰撞位置有关。即摇杆移动数据包括摇杆柄31的位移的大小和位移的方向。因此，通过摇杆柄31的位移的大小和方向(比如摇杆柄的倾斜方向，或摇杆柄31的第一端在球截面oef上的投影的方向)可以判断出壳体10与障碍物的碰撞的位置和碰撞力度。如图3所示，摇杆柄31从初始状态移动到位置1011或位置1012时，摇杆柄31移动到位置1011和移动到位置1012对应的位移的大小相同，但是，摇杆柄31移动到位置1011和移动到位置1012对应的位移的方向不同。因此，摇杆柄31移动到不同的当前位置，说明作用在摇杆柄31的力不同，包括力的大小和方向至少一项不同，从而说明壳体10与障碍物碰撞的力度和位置至少一项不同。在一个实施例中，摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转的位移通过摇杆旋转轴的转角表示，即通过计算由碰撞带动摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转产生的转动角度(简称转角)而得到摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转的位移，此时控制单元接收到的摇杆移动数据就是由碰撞带动的摇杆旋转轴的转角；当然也可以通过检测摇杆柄的位移(既可以是球面位移，也可以是投影位移)对应的位移大小和位移角度得到，即通过检测摇杆柄的第一端在球截面上的球面位移或摇杆柄的第一端在某个平行于球截面的平面上的投影位移的大小和角度得到。

摇杆柄31位移的大小和方向通过参数检测部件获得，本实施例中参数检测部件例如可以是以下至少一种：滑动变阻器、压电传感器、陀螺仪、霍尔元件。本实施例以参数检测部件为滑动变阻器为例进行描述，其中，滑动变阻器例如由垂直设置的两个滑动电阻块构成(优选地，两个垂直设置的滑动电阻块分别与图2b中的x轴和y轴一致)。当壳体10与障碍物碰撞，壳体10相对于主体40移动，从而带动摇杆柄31发生位移时，由于摇杆柄31发生位移，使得滑动变阻器(即参数检测部件)中两个垂直设置的滑动电阻块的阻值发生变化，且阻值的变化与摇杆柄31位移的大小和方向有线性关系(比如，在上述实施例中，摇杆旋转轴的转角表征摇杆柄的位移，则将摇杆旋转轴的转角与滑动变阻器的阻值建立比例关系)。因此，通过滑动变阻器中两个滑动电阻块的阻值的变化判断摇杆柄31位移的大小和方向，从而判断壳体10发生碰撞的力度和位置。需要说明的是，滑动变阻器例如还可以通过流经两个滑动电阻块的电流值或两个滑动电阻块上的电压值的变化判断摇杆柄31位移的大小和方向。本实施例采用滑动变阻器仅是对本发明方案的解释说明，而非对参数检测部件的限制。本领域技术人员应该了解，任何能够采集摇杆移动数据的部件或方式都应在本专利的保护范围中。

图4为本发明一实施例提供的滑动变阻器的电阻值的二维分布图。如图4所示，x轴和y轴分别对应互相垂直的两个电阻块。本实施例中的x轴、y轴，可以与图2a、图2b的实施例中的摇杆旋转轴x轴、y轴分别相同，或成一定角度，比如45°、90°、120°、200°等；或与上面实施例中的摇杆旋转轴x轴、y轴反对称设置，比如滑动变阻器的平面坐标系与摇杆的平面坐标系的某个轴同向，而另一个轴反向；当然也可以有其它设置方式。为方便说明，简单起见，以下实施例均以摇杆旋转轴的x轴与y轴分别与两个互相垂直的电阻块的方向相一致为例进行解释说明。图4的原点代表摇杆柄31位于初始状态，此时两个滑动电阻块的阻值均为0(或均为某个特定值)。a点代表摇杆柄31发生的球面位移使x轴对应的电阻块和y轴对应的电阻块的阻值均变化为正值。其中，角α为滑动变阻器的阻值处于a点(此时阻值可以用矢量表示，矢量的距离代表摇杆柄31位移的大小，矢量的方向代表摇杆柄31感受碰撞时的位移的角度)处对应的摇杆柄31相对于x轴的角度，a点到原点的距离表示摇杆柄31移动的大小。b点代表摇杆柄31的移动使x轴对应的电阻块的阻值变化为负值，y轴对应的电阻块的阻值变化为正值。其中，角β为滑动变阻器的阻值处于b点处对应的摇杆柄31相对于x轴的角度的补角，b点到原点的距离表示摇杆柄31移动的大小。c点代表摇杆柄31的移动使x轴对应的电阻块和y轴对应的电阻块的阻值均变化为负值。其中，角γ为滑动变阻器的阻值处于c点处对应的摇杆柄31相对于x轴的角度，c点到原点的距离表示摇杆柄31移动的大小。d点代表摇杆柄31的移动使x轴对应的电阻块的阻值变化为正值，y轴对应的电阻块的阻值变化为负值。其中，角ζ为滑动变阻器的阻值处于d点处对应的摇杆柄31相对于x轴的角度，d点到原点的距离表示摇杆柄31移动的大小。

可以理解的是，参数检测部件在检测到摇杆柄31发生位移后，可以将摇杆柄31位移的大小和/或位移的方向转换为相应的电信号，例如电阻值，并将电信号发送给控制单元。其中，控制单元例如可以位于自主移动设备上，或者为远程控制单元。控制单元根据接收到的电信号，判断壳体10与障碍物的碰撞位置和碰撞力度，在有的情况下，还可以判断碰撞的方向。

需要说明的是，摇杆传感器30上还可以包括复位机构(图中未示出)，复位机构在摇杆柄31发生位移后，将摇杆柄31复位到初始状态。其中，复位机构例如可以为以下任意一种或多种部件的组合：弹簧、弹片、皮筋、弹性弦、互相排斥的两块磁体。

本实施例，通过将摇杆传感器设置在碰撞传感装置及自主移动设备上，使摇杆传感器的摇杆柄31与壳体10连接，使得在壳体10与障碍物碰撞时，壳体10带动摇杆柄31发生位移，通过参数检测部件检测摇杆柄31位移的大小和方向，从而实现了可以根据摇杆柄31位移的大小和方向判断壳体10与障碍物的碰撞位置和碰撞力度的目的。即本发明实施例提供的摇杆式碰撞传感装置利用摇杆传感器不仅可以检测壳体10是否与障碍物发生碰撞，还可以检测碰撞力度和碰撞位置，甚至可以计算得到碰撞方向。

在本发明的一个实施例中，进一步可选的，所述摇杆柄31的移动还包括摇杆柄31沿摇杆柄31的长度方向发生的轴向行程；所述轴向行程既可以是指向如图2a所示的球心o点方向的压缩移动，也可以是远离球心o点的扩张移动。由于自主移动设备的碰撞传感器通常是被动地感受外部碰撞或压应力，因此以压缩移动较为常见；但这并不妨碍本发明的碰撞传感装置感应扩张移动的能力。

在本实施例中，所述参数检测部件采集的所述摇杆移动数据还包括摇杆柄沿摇杆柄的长度方向发生的所述轴向行程，所述轴向行程是一个标量，因此称为“行程”，其可以是连续值，也可以是预设的离散值。

本实施例中，当障碍物位于壳体10上方或下方，导致壳体10受到来自上方或下方的碰撞时，壳体10相对于主体40向下或向上发生移动，从而使摇杆柄31沿摇杆柄31的长度方向发生轴向行程(或摇杆柄的移动在摇杆柄的长度方向上的一个分位移)。在摇杆柄31沿摇杆柄31的长度方向发生位移时，参数检测部件可以检测到轴向行程的大小，通过碰撞分析得到壳体10与障碍物碰撞时的碰撞力度，从而根据碰撞力度和碰撞位置作出相应的决策；其中的碰撞位置由上述实施例中的摇杆柄绕摇杆旋转轴旋转的位移或摇杆柄的平移的摇杆柄的移动方式获得。

本实施例，通过将摇杆柄31设计为沿摇杆柄31的长度方向发生轴向行程，并使参数检测部件检测摇杆柄31沿摇杆柄31的长度方向的轴向行程的大小，从而判断壳体10与障碍物在垂直于移动平面方向上的碰撞力度，增加了摇杆式碰撞传感装置的功能，从而提高了使用该摇杆式碰撞传感装置的自主移动设备的智能化。

图5a为本发明一实施例提供的自主移动设备的结构示意图，图5b为本发明另一实施例提供的自主移动设备的结构示意图，图6为图5b的一实施例提供的自主移动设备的分解示意图。图1a所示的实施例中，自主移动设备包括至少一个摇杆传感器30；图5a所示的实施例中，自主移动设备包括两个摇杆传感器30；图5b所示的实施例中，自主移动设备包括四个摇杆传感器30。

本发明一个实施例提供一种自主移动设备，包括：主体40和摇杆式碰撞传感装置，即包括：主体40、壳体10、回弹机构20和至少一个摇杆传感器30。采用一个摇杆传感器30的自主移动设备的实施例参照图1a、图1b、图1c的实施例。

主体40包括运动机构50，控制单元，存储单元，驱动模块。

运动机构50用于使自主移动设备在地面运行，参见图5a。

运动机构50例如可以是轮组、履带、双足、或多足等多种形式，也可以是上述几种形式的组合。

驱动模块用于驱动运动机构。

壳体10可移动地连接至主体40，以使壳体10在发生碰撞时可相对于主体40移动；壳体10至少部分地设置在主体40的前部；壳体10与回弹机构20连接，回弹机构20与主体40连接，回弹机构20用于在碰撞后带动壳体10复位至碰撞前的位置。

摇杆传感器30包括摇杆柄31和参数检测部件；摇杆柄31的第一端与壳体10通过连接组件连接，所述连接组件与所述第一端配合，用于使所述摇杆柄31与壳体10联动；摇杆柄31与参数检测部件连接，参数检测部件用于在摇杆柄31移动时采集用于进行碰撞分析的摇杆移动数据，碰撞分析的分析结果包括碰撞位移，碰撞位移包括碰撞位置和碰撞力度；参数检测部件与壳体10或主体40固定连接。需要说明的是，摇杆柄31与参数检测部件连接的部位可以是摇杆柄的第一端、第二端或其任何合适的位置，只要使得参数检测部件能够检测并采集摇杆移动数据即可。当摇杆柄31的第一端与参数检测部件连接时，参数检测部件与壳体10固定连接；当摇杆柄31的第二端与参数检测部件连接时，参数检测部件与主体40固定连接。优选地，参数检测部件与摇杆柄31的第二端连接，或在摇杆柄的第二端附近的位置与摇杆柄31连接。

摇杆柄31的移动(即摇杆柄的位移)包括摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转的位移。当然，摇杆柄31的移动也可以是其它方式的移动，比如还可以是摇杆柄的平移，在摇杆柄的平移过程中，摇杆柄自身不转动也不绕某个轴旋转；如图2c和图2d所示，在发生碰撞时，碰撞使壳体10相对于主体40发生位移，壳体10带动摇杆柄31移动，摇杆柄整体从o点以原有的竖直状态沿两条相互垂直的可平行移动的滑轨移动到n点。本领域技术人员应该理解，上述方式仅用于解释说明摇杆柄的移动方式，而非对本专利保护范围的限制。

控制单元与参数检测部件电连接，控制单元接收参数检测部件采集的摇杆移动数据，并根据摇杆移动数据进行碰撞分析，根据分析结果控制自主移动设备的运动模式。

本实施例中，壳体10与主体40连接，且壳体10在与障碍物碰撞时，可相对于主体40发生移动。其中，壳体10可至少的设置在位于自主移动设备前进方向的主体40的前部。可选的，壳体10为一体结构，壳体10罩设在主体40上。壳体10的一体结构可以是环状结构，如图6所示；也可以是盖式结构(或称筒式结构)，即像一个盖子一样套在主体40上。其中，由于自主移动设备在移动时，其侧面相对于上面和下面与障碍物碰撞的次数较多，因此，可将壳体10设计为一体结构罩设在主体40上，可以在自主移动设备与障碍物碰撞时，保护主体40不会受到障碍物的碰撞而发生损坏。

本实施例中的摇杆式碰撞传感装置获取摇杆移动数据的方法可参考上文，此处不再赘述。在摇杆式碰撞传感装置中的参数检测部件获取到摇杆移动数据后，由于控制单元与参数检测部件电连接，参数检测部件例如可以将摇杆移动数据转换成相应的电信号，例如，电阻值信号，将电信号发送给控制单元。控制单元根据接收到的电信号判断碰撞位置和碰撞力度。其中，控制单元根据接收到的电信号(比如电阻值，当然也可以是电流值、电压值等)判断碰撞位置和碰撞力度的原理描述如下：

图7为本发明一实施例提供的滑动变阻器的电阻值与阈值的对应关系的二维分布图。为便于说明，如图7所示的x轴、y轴分别与图4所示的x轴、y轴对应，图7上的a点、b点、c点、d点分别与图4上的a点、b点、c点、d点对应。

滑动变阻器(在本实施例中即为参数检测部件)的电阻值与摇杆柄31的位移对应，即通过滑动变阻器的电阻值可以判断摇杆柄31发生位移的大小和方向。其中，摇杆柄31的第一端311与球面的交点在图7所示的二维分布图上的投影位置与滑动变阻器的电阻值对应。滑动变阻器的电阻值按照阻值大小可以设置多个级别，则摇杆柄31的第一端311与球面的交点在图7所示的二维分布图上的投影位置与原点的距离可以设置多个阈值，每个级别对应一个阈值，并且，不同的阈值对应的自主移动设备的运动模式可以不同。

原点代表摇杆柄31位于初始状态，此时互相垂直的两个滑动电阻块的阻值均为0(或均为某个特定值)，由原点向外的两个同心圆中，半径小的圆与第一阈值的电阻值对应，半径大的圆与第二阈值的电阻值对应。当摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转后，摇杆柄31的第一端311与球面的交点在图7所示的二维分布图上的投影为a点或c点时，即a点对应的滑动变阻器的电阻值位于第一阈值第二阈值之间，c点对应的滑动变阻器的电阻值恰好位于第一阈值上，触发与第一阈值对应的运动模式。当摇杆柄31绕摇杆旋转轴旋转后，摇杆柄31的第一端311与球面的交点在图7所示的二维分布图上的投影为b点或d点时，即b点对应的滑动变阻器的电阻值超过第二阈值，d点对应的滑动变阻器的电阻值恰好位于第二阈值上，此时则不再执行与第一阈值对应的运动模式，触发执行与第二阈值对应的运动模式。

其中，可以将不同的运动模式、不同的阈值、不同电阻值和阈值的对应关系以及阈值和运动模式的对应关系存储在自主移动设备的存储单元中。当控制单元接收到参数检测部件发出的电信号后，根据存储单元中存储的电阻值和阈值的对应关系以及阈值和运动模式的对应关系，控制驱动模块，使驱动模块驱动运动机构带动自主移动设备按照相应的运动模式运动。

可以理解的是，本发明实施例用的自主移动设备可以根据需要设置多个阈值，比如设置5个同心圆，其中，5个同心圆的半径互不相同，每个同心圆对应一个阈值，阈值与同心圆的半径有函数关系。设置多个阈值有利于自主移动设备根据摇杆柄31位移的大小，判断壳体10与障碍物的碰撞力度，从而可以判断障碍物的类型，以根据不同类型的障碍物设定不同的运动模式。比如，窗帘是柔性可移动障碍物，自主移动设备与窗帘碰撞时，碰撞力度使摇杆柄31发生微小的位移，由摇杆柄31位移引起的滑动变阻器中阻值的变化位于第一阈值内，此时，对应于该类型障碍物，自主移动设备的运动模式为按原运动方式继续运动；而壳体10与垃圾桶碰撞时，由于垃圾桶是可推动的较轻障碍物，可能推动摇杆柄3发生的位移的大小与第二阈值对应的电阻值对应，此时，对应于该类障碍物，自主移动设备的运动模式为减速并继续前进；若壳体10碰撞到墙等固定障碍物，则这些固定障碍物会推动摇杆柄31发生位移，其位移的大小与最大阈值(比如第五阈值)对应的电阻值对应，此时，对应该类型的障碍物，自主移动设备的运动模式可以是停止和/或转向，从而避开该类障碍物。

可以理解的是，在自主移动设备上包括至少两个摇杆式碰撞传感装置时，如图5a所示，例如至少两个摇杆式碰撞传感装置都可以检测到自主移动设备与障碍物发生碰撞，并在检测到自主移动设备与障碍物发生碰撞后向控制单元发送检测到的摇杆移动数据，则控制单元例如可以根据接收到的至少两个摇杆式碰撞传感装置发送的摇杆移动数据的时间及碰撞力度判断自主移动设备与障碍物的碰撞位置和碰撞方向。比如在图5a中，是以左右对称方式设置2个摇杆传感器30的扫地机器人的例子，该扫地机器人在图5a中以实线箭头方向为正向运行。当该扫地机器人与前方(即图5a中的左方)障碍物发生碰撞时，可能会发生正碰撞211、侧面正碰212或侧面侧碰213。而扫地机器人发生上述三种碰撞时与障碍物的碰撞点分别是k1、k2、k3，碰撞方向分别以相应的虚线表示。当发生正碰撞211时，左侧摇杆传感器和右侧摇杆传感器同时被壳体10的位移带动向后(图5a中的右方)移动；两个摇杆传感器30分别将各自摇杆柄的位移的大小、方向以及发生位移的时间等摇杆移动数据发送给控制单元，控制单元进行碰撞分析得出的分析结果包括两个摇杆传感器感受到的碰撞的力度(大小相同)、碰撞方向(被壳体10推动的方向是对称的)以及碰撞时间(碰撞时间基本相同)，控制单元由此可以判断出该碰撞发生在正前方的k1点处，且受到的碰撞方向为虚线211所示方向。当发生侧面正碰212时，由于壳体10与主体40不是刚性连接，左侧摇杆传感器和右侧摇杆传感器被壳体10带动引起的摇杆柄的位移的大小和角度均不同，且感受到的碰撞时间也不同；两个摇杆传感器30分别将各自摇杆柄的位移的大小、方向以及发生位移的时间等摇杆移动数据发送给控制单元，控制单元进行碰撞分析得出的分析结果包括两个摇杆传感器感受到的碰撞的力度(右侧摇杆传感器发生的位移大，说明其受到的碰撞力度大；左侧摇杆传感器发生的位移小，说明其受到的碰撞力度小)、碰撞方向(右侧摇杆传感器发生逆时针的扭矩，且其移动向右上方的某个方向；左侧摇杆传感器发生顺时针的扭矩，且其移动到右下方的某个方向)以及碰撞时间(右侧摇杆传感器受到的碰撞早于左侧摇杆传感器)，控制单元由此可以判断出碰撞是发生在k2点处，且受到的碰撞方向为虚线212所示方向。当发生侧面侧碰213时，由于壳体10相对于主体40不仅发生刚性移动，而且发生扭转，左侧摇杆传感器和右侧摇杆传感器被壳体10带动引起的摇杆柄的位移的大小和角度均不同，且感受到的碰撞时间也不同；两个摇杆传感器30分别将各自摇杆柄的位移的大小、方向以及发生位移的时间等摇杆移动数据发送给控制单元，控制单元进行碰撞分析得出的分析结果包括两个摇杆传感器感受到的碰撞的力度(右侧摇杆传感器发生的位移大，说明其受到的碰撞力度大；左侧摇杆传感器发生的位移小，说明其受到的碰撞力度小)、碰撞方向(右侧摇杆传感器发生顺时针的扭矩，且其移动方向为基本水平向右；左侧摇杆传感器也发生顺时针的扭矩，且其移动到右下方的某个方向)以及碰撞时间(右侧摇杆传感器受到的碰撞早于左侧摇杆传感器)，控制单元由此可以判断出碰撞是发生在k3点处，且受到的碰撞方向为虚线213所示方向。

需要注意的是，上述实施例仅为解释本发明的摇杆传感器30或摇杆式碰撞传感装置的作用原理和使用方法，并非对本发明的限制。实际上，至少二个摇杆传感器30不必须对称设置，设置的位置也不必然是自主移动设备的前方或侧面，将摇杆传感器30设置在自主移动设备的任何位置都可以敏感地感应到碰撞的力度和方向。可以通过控制单元进行碰撞分析，也可以通过摇杆传感器或摇杆式碰撞传感装置自身的处理单元进行碰撞分析。

进一步的，控制单元根据分析结果控制所述自主移动设备的运动模式，还可以包括同时控制自主移动设备发出报警提示。例如，控制单元接收到参数检测部件发送的与碰撞的力度、方向对应的电信号后开始计时，当控制单元检测到摇杆柄31恢复到初始状态(即自主移动设备与障碍物不再接触)停止计时，当计时时长超过预设时长(比如5s)，说明自主移动设备的壳体10挤入了一个狭小空间(例如会议室或电影院这类桌椅比较多导致狭小空间比较多的场景)，即无论自主移动设备如何改变运动方向，都会与障碍物发生碰撞。此时，控制单元可以控制自主移动设备停止运动和/或发出报警。其中，本发明实施例不限制自主移动设备的运动模式和发出报警的方式。对于发出报警的方式，例如，可以是发出报警声音，或者通过无线网络与可穿戴设备连接接收报警信息。

进一步的，控制单元在预设时间内接收到的参数检测部件发送的电信号的次数超过预设次数时，例如，在10s内接收到5次电信号，说明自主移动设备在一个空间内“迷路”，即无法避开障碍物。此时，控制单元可以控制自主移动设备停止运动和/或发出报警。其中，控制单元在预设时间内接收到的参数检测部件发送的电信号对应的碰撞的力度、方向可以相同也可以不同。

本实施例中，将摇杆式碰撞传感装置应用到自主移动设备中，通过摇杆式碰撞传感装置检测用于进行碰撞分析的摇杆移动数据，并将与摇杆移动数据对应的电信号发送给控制单元，使自主移动设备的控制单元根据接收到的电信号以及存储在存储单元中的电信号和阈值的对应关系和阈值和运动模式的对应关系控制自主移动设备的运动，提高了自主移动设备的智能化。

可选的，摇杆柄31与壳体10连接的一端(即第一端311)设置为球形端；壳体10与摇杆传感器30连接的对应位置设有连接组件11，连接组件11与球形端311配合，以使摇杆柄31能与壳体10联动。可选的，连接组件11可以设置为容纳并限定所述球形端运动的套筒。

本实施例提供的自主移动设备的摇杆式碰撞传感装置的摇杆柄31的描述可参考上文，此处不再赘述。

以清洁机器人为例，说明自主移动设备在遇到各种不同类型障碍物时，通过摇杆传感器的敏感感知，从而使清洁机器人更灵活、作出更丰富、更有针对性的运动模式。清洁机器人在运行时，经常遇到三类障碍物：1)不可移动障碍物，比如墙壁，床、沙发等大型家具，冰箱、空气净化器等较重家电等；2)可移动障碍物，比如垃圾桶、塑料板凳、拖鞋、窗帘下摆等；3)可动障碍物，比如宠物、飞来的皮球等。传统的碰撞传感器由于只能反馈“开”和“关”两个状态，因此无法仅依靠碰撞传感器分辨上述各类障碍物。若无其它传感器辅助，只要触发碰撞传感器就只有一种应对的运动模式(比如后退)。而本发明的摇杆式碰撞传感装置及本发明的自主移动设备，由于采用了摇杆传感器作为感应元件，能同时获得碰撞位置和碰撞力度，甚至碰撞方向，因此可以分辨不同类的障碍物，从而更有针对性地选用合适的运动模式。比如若清洁机器人通过其摇杆式碰撞传感装置在一段时间内在某个碰撞位置持续感应到相同或近似的碰撞力度，由此判断清洁机器人碰撞的障碍物是不可移动障碍物，则控制单元选择的运动模式为后退；若清洁机器人与某个障碍物碰撞时，通过其摇杆式碰撞传感装置感知到，仅在开始很短时间内(比如200ms)有较大的碰撞位移l1(比如10mm)，然后一段时间内(比如5s)的碰撞位移减小到l2(比如3mm)，由此判断清洁机器人碰撞的障碍物是可移动障碍物，则控制单元选择的运动模式为：减速并继续前进，直至碰撞位移减小到0后，恢复到未碰撞时的速度并继续前进；若清洁机器人与某个障碍物碰撞时，通过其摇杆式碰撞传感装置感知到，仅在开始很短时间内(比如200ms)有较大的碰撞位移l1(比如10mm)，然后一段时间内(比如5s)的碰撞位移减小到0，由此判断清洁机器人碰撞的障碍物是可动障碍物，则控制单元选择的运动模式为：继续前进。若清洁机器人通过其摇杆式碰撞传感装置发现碰撞发生在其某个侧面，则可以向另一个侧面转向，从而避开与其侧面发生碰撞的障碍物。

可选的，摇杆柄31的移动还包括摇杆柄31沿摇杆柄31的长度方向发生的轴向行程；参数检测部件采集的摇杆移动数据还包括摇杆柄沿摇杆柄的长度方向发生的所述轴向行程。

控制单元根据摇杆移动数据进行碰撞分析，根据分析结果控制自主移动设备的运动模式。

可选的，所述轴向行程可以是连续行程；所述控制单元根据所述分析结果中的轴向行程的大小是否在预设阈值范围内或外，控制自主移动设备的运动模式；或

所述轴向行程也可以是离散式行程；所述控制单元根据所述分析结果中的轴向行程的值确定预设档位，控制自主移动设备的运动模式。

本实施例中，摇杆柄31沿摇杆柄31的长度方向发生的轴向行程以及参数检测部件检测摇杆移动数据的描述可参考上文，此处不再赘述。

本发明实施例中的参数检测部件还可以是位移传感器(比如磁致伸缩位移传感器或光栅式位移传感器)，将沿摇杆柄31的长度方向受到按压发生压缩移动的轴向行程通过位移传感器转换为脉冲、电压、电阻等电学量，传递给控制单元。

控制单元接收到上述表征沿摇杆柄31的长度方向发生的轴向行程后，通过预设条件判断后续运动模式。通常而言，在持续一段时间内(比如5s)，始终存在向下的轴向行程，可以认为自主移动设备的壳体10挤入了一个狭小空间，因此壳体10的上部受到持续的挤压，此时应对的运动模式可以是缓慢后退；或者，若运动机构可降低高度，则优选通过运动机构先降低壳体10的高度，同时检测摇杆柄的轴向行程是否恢复到初始状态，若轴向行程恢复到初始状态，则后退，从而脱离困境。但有一种情况是，自主移动设备被外部物体比如猫、狗、人手等压住，导致外壳下压使摇杆柄31沿摇杆柄长度方向向下发生轴向行程，此时即使降低运动机构的高度，轴向行程也不会恢复到初始状态，此时应对的运动模式可以是报警，但不后退，或者原地快速旋转。可以理解的是，检测沿摇杆柄长度方向的轴向行程的参数检测部件也可以是开关，比如接触式开关、磁力开关、光耦、光电开关等。上述位移传感器与此处的开关的区别在于，位移传感器可以检测到多个位移量，甚至是连续量；而开关只能检测“开”和“关”两个状态。但无论是位移传感器还是开关，都可以与摇杆柄在结构上和检测的电学量上进行匹配，用来检测沿摇杆柄长度方向的轴向行程。比如在采用开关作为参数检测部件时，只要发生轴向行程或轴向行程大于某个阈值(比如1mm)，即导通或关断开关，从而触发相应运动模式。

可选的，本发明一个实施例中，主体40为圆形，摇杆传感器30的数量为一个时，摇杆传感器30可以设置在主体40的中心位置。

本实施例中，摇杆传感器30设置在主体40的圆心，当自主移动设备与障碍物碰撞时，在存储单元中设定摇杆柄31位移的方向的反方向与壳体10的交点为碰撞位置。因此，控制单元在接收到参数检测单元发送的电信号后，可以根据电信号判断出摇杆柄31位移的大小和方向，从而确定碰撞力度和碰撞位置。

可选的，本发明一个实施例中，主体40为方形，摇杆传感器30的数量为至少两个，且摇杆传感器30均匀放置。

本实施例中，主体40为方形时，可以设置至少两个摇杆传感器30，并且，摇杆传感器30均匀放置。例如，当摇杆传感器30的数量为两个时，可以将两个摇杆传感器30分别放置在主体10的两个边上，且以主体40的中心轴对称。

可选的，自主移动设备包括2个摇杆传感器30；以及分别设置在主体10的前部、后部、左侧、右侧的至少4个回弹机构20。

当主体40前部和/或后部受到碰撞时，主体40左侧和/或右侧的回弹机构20带动所述壳体10复位至碰撞前的位置，如图5b和图6所示；和/或

当主体40左侧和/或右侧受到碰撞时，主体40前部和/或后部的回弹机构20带动所述壳体10复位至碰撞前的位置。

本实施例中，自主移动设备可以设置2个摇杆传感器30，并且回弹机构20可以设置在主体40的前部、后部、左侧、右侧。其中，主体40的前部、后部、左侧、右侧可以按照自主移动设备的移动方向为划分，例如，前部指的是沿移动方向的位置，后部指的是与移动方向相反的位置，左侧部指的是顺着移动方向时，自主移动设备的左侧，右侧部指的是顺着移动方向时，自主移动设备的右侧。

在自主移动设备移动过程中，例如，当主体40的前部与障碍物碰撞时，壳体10沿着碰撞时产生碰撞力的方向相对于主体40发生位移。此时，位于自主移动设备左侧和/或右侧的回弹机构20发生形变，以在自主移动设备的主体40与障碍物分离时使壳体10复位至碰撞前的位置。例如，在自主移动设备的左侧和/或右侧设置与移动方向垂直的两块互相平行的同极磁体，其中，一块磁体不会随壳体10发生联动，另一块磁体随壳体10发生联动，当壳体10相对于主体40发生位移时，两块磁体靠近，当自主移动设备的主体40与障碍物分离的过程中，两块磁体之间的排斥力使壳体10复位至碰撞前的位置。

当主体40的右侧与障碍物碰撞时，壳体10沿着碰撞时产生碰撞力的方向相对于主体40发生位移。此时，位于自主移动设备前部和/或后部的回弹机构20发生形变，以在自主移动设备的主体40与障碍物分离时使壳体10复位至碰撞前的位置。例如，在自主移动设备的左侧和/或右侧设置与移动方向平行的两块互相平行的同极磁体，其中，一块磁体不会随壳体10发生联动，另一块磁体随壳体10发生联动，当壳体10相对于主体40发生位移时，两块磁体靠近，当自主移动设备的主体40与障碍物分离的过程中，两块磁体之间的排斥力使壳体10复位至碰撞前的位置。

可选的，壳体10由分开的至少两个子壳体组成，其中，摇杆传感器30数量不少于子壳体数量，使得每个子壳体上至少设置一个摇杆传感器30。

本实施例中，壳体10有至少两个子壳体组成，每个子壳体罩设在主体40的对应位置上，从而保护主体40。至少两个子壳体之间可以独立感应到碰撞，即当壳体10与障碍物发生碰撞时，只有碰撞位置处的子壳体相对于主体40发生移动。每个子壳体对应一个摇杆传感器30，当子壳体相对于主体40发生移动时，该子壳体所对应的摇杆传感器30的摇杆柄31发生位移，参数检测部件将摇杆移动数据(包括摇杆柄31位移的大小和方向)转换为相应的电信号，从而使控制单元根据电信号判断碰撞力度和碰撞位置，并根据断碰撞力度和碰撞位置控制自主移动设备的运动模式。

本实施例，通过将壳体10设计为由至少两个子壳体组成，使每个子壳体可以独立检测到碰撞，从而可以根据需求决定是否使用设置在子壳体上的摇杆传感器30。简化控制单元判断碰撞力度和碰撞位置的方法，并且，只有碰撞位置的子壳体上的摇杆传感器30的摇杆柄31会发生位移，提高了判断碰撞力度和碰撞位置的准确性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。