安装组件、超声波传感器模组及机器人的制作方法

1.本实用新型涉及超声波传感器技术领域，尤其涉及一种安装组件、超声波传感器模组及机器人。


背景技术：

2.清洁机器人，又称扫地机器人、自动打扫机、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在打扫空间内完成地面清理工作。目前，随着清洁机器人的广泛应用，清洁机器人打扫空间的地面类型也日趋丰富。不同的地面类型对应着不同的打扫需求，且不同的地面类型也会影响扫地机器人的行走工作状态。目前，清洁机器人通过设置其上的超声波传感器向待测地面发出超声波信号，确定待测地面的超声波回波信号的波宽，并根据波宽对应的波宽范围，确定待测地面的地面材质。基于此，识别地面类型，以使清洁机器人根据识别出的地面类型选择正确的清扫方式。
3.但是，现有的清洁机器人上，用于安装超声波传感器的结构影响超声波信号的收发，降低了超声波传感器的有效探测角度，不利于超声波传感器对地面材质的识别。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种安装组件、超声波传感器模组及机器人，用于提高超声波传感器的有效探测角度。
5.为此，根据本技术的一个方面，提供了一种安装组件，安装组件具有容置腔，以及将容置腔与外界连通的传输通道，传输通道的至少一部分通道朝远离容置腔方向逐渐扩大，至少一部分通道的内壁具有1
°‑5°
的夹角。
6.可选地，传输通道由连通容置腔的一端至远离容置腔的一端逐渐扩大。
7.可选地，夹角为3
°
。
8.可选地，传输通道的轴线长度为15mm-20mm。
9.可选地，安装组件包括：
10.底座，具有相背设置的第一侧和第二侧，第二侧设置有容置槽，传输通道贯穿容置槽和第一侧设置，传输通道的一端与容置槽连通，另一端位于第一侧并与外界连通。
11.可选地，第一侧上环绕传输通道设置有凸出第一侧的环形凸起。
12.可选地，安装组件还包括上盖，上盖盖设于第二侧，并与容置槽围设形成容置腔，容置槽的内部设置有承载部，上盖的内壁设置有与承载部对应的下压部。
13.可选地，安装组件还包括紧固件，底座上设置有向第二侧延伸的连接柱，上盖的边缘设置有与连接柱对应的连接部，紧固件贯穿连接部并连接于连接柱，以将上盖与底座固定连接。
14.根据本技术的另一个方面，提供了一种超声波传感器模组，包括：
15.上述的安装组件；以及
16.位于容置腔内的超声波传感器。
17.根据本技术的又一个方面，提供了一种机器人，包括：
18.机器人主体；以及
19.上述的超声波传感器模组，设置于机器人主体上。
20.本技术提供的安装组件的有益效果在于：本技术安装组件通过在安装组件上设置供超声波传感器向外收发超声波信号的传输通道，并将传输通道的至少一部分通道朝远离容置腔方向逐渐扩大，且至少一部分通道的内壁具有1
°‑5°
的夹角，如此设计，使得位于容纳腔内的超声波传感器可实现有效探测角度的最大化，因此机器人中的超声波传感器采用该安装组件固定时，可以保证超声波传感器对地面类型识别的准确度。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
22.其中：
23.图1是本实用新型一实施例示出的安装组件的剖视结构示意图；
24.图2a是本实用新型一实施例示出的安装组件的传输通道的一种剖视示意图；
25.图2b是本实用新型一实施例示出的安装组件的传输通道的另一种剖视示意图；
26.图2c是本实用新型一实施例示出的安装组件的传输通道的又一种剖视示意图；
27.图2d是本实用新型一实施例示出的安装组件的传输通道的又一种剖视示意图；
28.图3是本实用新型一实施例示出的安装组件的底座的剖视结构示意图；
29.图4是本实用新型一实施例示出的安装组件的上盖的结构示意图；
30.图5是本实用新型一实施例示出的超声波传感器模组的俯视结构示意图；
31.图6是图5的a-a向剖视图；
32.图7是本实用新型一实施例示出的超声波传感器模组的爆炸图；
33.图8是本实用新型一实施例示出的超声波传感器模组的超声波传感器的结构示意图；
34.图9是本实用新型一实施例示出的清洁机器人的结构示意图；
35.图10是本实用新型一实施例示出的安装组件的传输通道锥角与超声波传感器的可探测角度之间的关系图。
36.主要元件符号说明：
37.1、超声波传感器模组；
38.2、机器人主体；
39.10、安装组件；11、容置腔；12、传输通道；
40.20、超声波传感器；21、pcb板；22、超声波收发芯片；23、数据接头；
41.100、底座；1001、第一侧；1002、第二侧；101、容置槽；110、承载部；120、连接柱；
42.200、上盖；201、过孔；210、下压部；220、连接部；
43.300、紧固件；
44.400、环形凸起。
具体实施方式
45.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以通过许多其他不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。
46.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
47.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
48.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
49.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
50.正如背景技术中所记载的，现有的清洁机器人上用于安装超声波传感器的结构影响超声波信号的收发，降低了超声波传感器的有效探测角度，不利于超声波传感器对地面材质的识别。
51.为了解决上述问题，根据本技术的一个方面，本技术的实施例提供了一种安装组件，该安装组件用于将收发超声波信号的器件(下称超声波传感器)或者其他声波信号的器件安装于机器人(如清洁机器人)的机器人主体上，以使超声波传感器或其他声波器件有效探测角度的最大化，保证超声波传感器或其他声波器件对地面类型识别的准确度。
52.在一种实施例中，如图1所示，该安装组件10具有容置腔11，以及将容置腔11与外界连通的传输通道12，传输通道12的至少一部分通道朝远离容置腔11方向逐渐扩大，至少一部分通道的内壁具有1
°‑5°
的夹角。
53.在本实用新型一实施例中，传输通道12可为供超声波传感器收发超声波信号的通道。通过在安装组件10上设置供超声波传感器向外收发超声波信号的传输通道12，并将传输通道12的至少一部分通道朝远离容置腔11方向逐渐扩大，且至少一部分通道的内壁具有1
°‑5°
的夹角，如此设计，使得位于容置腔11内的超声波传感器可实现有效探测角度的最大化，因此机器人中的超声波传感器采用该安装组件10固定时，可以保证超声波传感器对地面类型识别的准确度。
54.需要说明的是，上述至少一部分通道的内壁所具有的1
°‑5°
夹角即该部分的通道内壁相对于传输通道12的中轴线之间的夹角，为便于理解，在图中以α/2示出。
55.如图10所示，在至少一部分通道的内壁具有1
°‑5°
的夹角(即α/2)时，超声波传感
器的有效探测角度最大，大于或小于此角度范围，均导致超声波传感器有效探测角度显著减小，影响机器人过坎时超声波传感器对地面软硬材质的识别。
56.需要说明的是，该安装组件10可适用于100khz-300khz的超声波传感器。地面类型包括但不限于软材质的地毯和硬材质的地板。
57.在一些实施例中，如图2a-2c所示，传输通道12可以由多段通道依次连接而成，只要其中存在至少一段内壁具有1
°‑5°
夹角的通道即可，或者如图2d所示，传输通道12直接由一个内壁具有固定夹角(该固定夹角在1
°‑5°
范围)的通道形成。
58.具体来说，如图2a所示，传输通道12由两段通道连通形成，每段通道均是朝向远离容置腔11的方向逐渐扩大，两段通道中连通容置腔11的一端的通道内壁具有1
°‑5°
的夹角，远离容置腔11的一端的通道内壁夹角大于连通容置腔11的一端的通道内壁夹角；如图2b所示，传输通道12同样由两段通道连通形成，与图2a所示的传输通道12不同的是，两段通道中远离容置腔11的一端的通道在朝向远离容置腔11的方向上逐渐扩大，且该段通道的通道内壁具有1
°‑5°
的夹角，连通容置腔11的一端的通道呈漏斗状，即该段通道的内壁夹角在朝向远离容置腔11的方向上逐渐减小；如图2c所示，传输通道12由三段通道依次连通形成，每段通道均是朝向远离容置腔11的方向逐渐扩大，三段通道中连通容置腔11的一端的通道内壁具有1
°‑5°
的夹角，远离容置腔11的一端的通道内壁夹角大于连通容置腔11的一端的通道内壁夹角，中间段通道的内壁夹角大于连通容置腔11的一端的通道内壁夹角，且小于远离容置腔11的一端的通道内壁夹角，即三段通道形成一通道内壁夹角逐级扩大的传输通道12。
59.在一种实施例中，如图1所示，传输通道12由连通容置腔11的一端至远离容置腔11的一端逐渐扩大。
60.可以理解的是，如此设计，使得本实施例中的传输通道12为一锥形通道，便于设计和生产制造。
61.具体来说，锥形通道的锥角为2
°‑
10
°
，优选为5
°‑7°
。
62.在一些实施例中，如图1-图3所示，夹角为3
°
。
63.将夹角α/2设计为3
°
，此时安装于容置腔11内的超声波传感器有效探测角度可达到最优，超过或者小于此角度，将导致超声波传感器有效探测角度缩小，不利于超声波传感器对地面类型识别的准确度。
64.在一种实施例中，如图1-图3和图5-图6所示，传输通道12的轴线长度为15mm-20mm。
65.由此设计，通过该安装组件10使得设置于容置腔11内的超声波传感器20距传输通道12远离容置腔11的一端15mm-20mm(即图中所示的h)，在将安装组件10连接至机器人主体上以安装超声波传感器20后，超声波传感器20距离地面的高度能够避开超声波传感器20的探测盲区，避免出现软硬地面材质的误识别，进一步提高超声波传感器20的识别准确度。
66.需要说明的是，请继续参考图9，安装组件10安装在清洁机器人的机器人主体2上时，其安装位置通常距离地面为10mm(即图中所示的h1)，且不凸出机器人主体2的底面，避免遇到障碍物时发生碰撞干涉，由于该安装组件10在安装超声波传感器20后，超声波传感器20距传输通道12与外界连通的一端15mm-20mm，同时，为了超声波传感器20能够向地面发射和接收超声波信号，传输通道12与外界连通的一端朝向地面设置，结合前文所述得知，该
传输通道12与外界连通的一端距离地面的距离通常为10mm，由此，超声波传感器20距地面的高度即为25mm-30mm。该高度范围25mm-30mm高于导致超声波传感器20出现探测盲区的数值20mm，并且在避开盲区的同时，不另外占用机器人主体2内部30mm以上的高度空间，便于机器人主体2的内部堆叠。
67.在一些具体的实施例中，如图1和图3-图4所示，安装组件10包括底座100和上盖200。底座100具有相背设置的第一侧1001和第二侧1002，第二侧1002设置有容置槽101，传输通道12贯穿容置槽101和第一侧1001设置，传输通道12的一端与容置槽101连通，传输通道12的另一端位于第一侧1001，并与外界连通。上盖200盖设于第二侧1002，并与容置槽101围设形成容置腔11。
68.通过将容置腔11由底座100上的容置槽101和上盖200围设形成，便于在容置腔11内安装固定超声波传感器，为生产制造带来便利。
69.具体来说，底座100和上盖200可由塑料分别注塑形成，后续通过组装形成容置腔11。
70.可以理解，上盖200与底座100之间可通过卡扣连接、磁吸连接、过盈配合、螺钉连接、焊接等其他常规的连接方式进行组装，在此不做限定。
71.以卡扣连接为例，可在上盖200的内壁设置凹槽，在容置槽101的外壁设置与凹槽对应的凸起，将上盖200盖合在容置槽101上并对上盖200施加外力使容置槽101外壁的凸起卡入上盖200内壁的凹槽内，以此实现上盖200与底座100之间的组装。
72.需要说明的是，底座100还起到将整个安装组件10设置于机器人主体上的作用，在将安装组件10安装至机器人主体上时，底座100的第一侧1001与机器人主体接触。
73.在其他实施例中，安装组件10也可通过模具一体注塑成型，例如，将超声波传感器置于模具中，安装组件10成型之后，超声波传感器即位于安装组件10的容置腔11内。
74.在一些更加具体的实施例中，如图1和图3-图4所示，安装组件10还包括紧固件300，底座100上设置有向第二侧1002延伸的连接柱120，上盖200的边缘设置有与连接柱120对应的连接部220，紧固件300贯穿连接部220并连接于连接柱120，以将上盖200与底座100固定连接。
75.通过紧固件300实现底座100与上盖200之间的组装，简单方便，连接稳固可靠。
76.具体来说，紧固件300选用螺钉，底座100和连接柱120为一体式结构，上盖200与连接部220为一体式结构，连接柱120上设置有连接孔，连接部220上设置有与连接孔对应的通孔，螺钉穿设于通孔内并螺接于连接孔，以将上盖200与底座100之间固定连接。
77.在进一步具体的实施例中，如图1和图3-图4和图6所示，容置槽101的内部设置有承载部110，上盖200的内壁设置有与承载部110对应的下压部210，超声波传感器20收容于容置腔11内并被夹持于承载部110与下压部210之间。
78.通过设置于容置槽101内部的承载部110和上盖200内壁的下压部210实现对容置腔11内超声波传感器20的固定，无需在超声波传感器20的pcb板上开孔，减小了超声波传感器20的体积，进而使得安装组件10便于小型化，减少安装组件10在机器人主体内部的堆叠空间。
79.具体来说，承载部110为凸出容置槽101的内侧壁的凸台或凸柱，下压部210为凸出上盖200内壁的凸台或凸柱，当上盖200盖设于第二侧1002后，承载部110与下压部210一一
对应。
80.在一种实施例中，如图1和图3所示，第一侧1001上环绕传输通道12设置有凸出第一侧1001的环形凸起400。
81.需要说明的是，在机器人使用过程中，用户在维护和清洁时，会将机器人倒置，由此可能造成附着在机器人底部的水通过传输通道12进入超声波传感器内，影响超声波传感器的性能和使用寿命。
82.本实用新型实施例中，通过在底座100的第一侧1001上环绕传输通道12设置环形凸起400，在用户将机器人倒置时，环形凸起400能够阻止水通过传输通道12进入超声波传感器内，提高了超声波传感器的性能和使用寿命。
83.需要说明的是，环形凸起400可以是圆环状或者矩形环状，在此不做限定。
84.进一步的，为便于生产制造，环形凸起400与底座100为一体式结构，可使用塑料通过注塑一体成型。
85.在一些实施例中，传输通道12的内壁的表面粗糙度ra低于0.01。
86.由此设计，使得超声波信号在传输通道12内传播基本无衰减，进一步提高了超声波传感器识别的准确度。
87.具体来说，可采用spi-a2等级以上的抛光工艺对传输通道12的内壁进行处理，以实现传输通道12的内壁的表面粗糙度ra低于0.01。
88.根据本技术的另一个方面，本技术的实施例还提供了一种超声波传感器模组，如图5-图7所示，该超声波传感器模组1包括上述的安装组件10以及超声波传感器20，超声波传感器20位于安装组件10的容置腔11内。
89.由于采用了上述的安装组件10，因此该超声波传感器模组1也相应地具备上述实施例中的优点和好处，在此不再赘述。
90.具体来说，如图8所示，超声波传感器20包括pcb板21以及设置于pcb板21上的超声波收发芯片22和数据接头23，pcb板21用于整合超声波收发芯片22和其他电子元件，实现超声波信号收发识别和信号输出功能；超声波收发芯片22对应于传输通道12连通容置腔11的一端设置，用于发射和接收超声波信号；数据接头23用于对外接线，起到供能和通讯的作用，为便于数据接头23对外接线，安装组件10上还设有与容置腔11连通的过孔201，数据接头23对应过孔201设置。
91.根据本技术的又一个方面，本技术的实施例还提供了一种机器人，如图9所示，该机器人包括机器人主体2以及上述的超声波传感器模组1，超声波传感器模组1设置于机器人主体2上。
92.可以理解的是，该机器人包括但不限于清洁机器人。
93.由于采用了上述的超声波传感器模组1，因此该机器人也相应地具备上述实施例中的优点和好处，在此不再赘述。
94.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
95.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。