CN103257370A - 碰撞检测装置和包含其的机器人 - Google Patents

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曹雄坤
李来法
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Abstract

本发明公开了一种碰撞检测装置和包含其的机器人，该碰撞检测装置包括一弹性膜体、一导电膜材和一检测膜材，该导电膜材覆盖于该弹性膜体的表面，该检测膜材上阵列有多个检测元件，该弹性膜体用于在该挤压力作用时弯曲变形并迫使该导电膜材与该检测膜材接触；该些检测元件中的多个检测元件均用于在该导电膜材与该检测膜材接触时输出一电信号；该弹性膜体用于在该挤压力消失时恢复原形并使得该导电膜材与该检测膜材相脱离；该些检测元件中的多个检测元件均用于在该导电膜材与该检测膜材相脱离时停止输出该电信号。本发明具有制作成本低、碰撞检测点多、碰撞分辨精度高的优点。

Description

碰撞检测装置和包含其的机器人
技术领域
本发明涉及智能控制领域，特别涉及一种碰撞检测装置和包含其的机器人。 
背景技术
机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的重复、繁重而危险的工作，例如产品生产、除尘清扫或扫雷排爆。因此，机器人的产生使人们的生活变得更加轻松便捷。 
现有的机器人一般都具有障碍物检测装置，例如，红外传感器、超声波测距装置、图像识别模块、双目立体视觉传感器。在机器人行进过程中，该些障碍物检测装置能够感测环境中的障碍物并将具体障碍物的位置、形状和体积等参数发送至控制系统，控制系统在运算、判断后发送避让指令至驱动装置和执行机构，实现避让或绕开障碍物的目的。 
上述障碍物检测装置一般仅能够感测机器人行进过程中远处的或体积较大的障碍物，根本无法避让机器人本体临近处的障碍物，另外也难以感测到一些小尺寸的物体，例如，细杆端部。此时，碰撞检测装置可在上述障碍物检测装置失效后作为后备保护机制，保护机器人本体因撞击而损坏。 
经调查分析，现有技术中的碰撞检测装置主要包括碰撞环或碰撞杆。这些碰撞环或碰撞杆一般采用微动开关、光电传感器或霍尔元件，并通过感测外力或者扭矩的方式判断障碍物。由于微动开关、光电传感器或霍尔元件存在着结构复杂、体积较大的缺陷，因此实际生产的碰撞环或碰撞杆存在着难以密封、碰撞检测点少、碰撞分辨精度低和无弹性缓冲机构的缺点。因此， 根本达不到产业化和广泛应用的目的。 
中国专利公开号CN101201280A的发明专利公开了一种碰撞检测装置，并具体给出了使用气囊和气压检测传感器进行碰撞检测的解决方案。上述碰撞检测装置虽然具有弹性缓冲机构并且也能够感测临近处的障碍物，但是却存在制作成本较高、碰撞检测点少、碰撞分辨精度低的缺点。 
因此研究并开发一种制作成本低、碰撞检测点多、碰撞分辨精度高的碰撞检测装置和包含其的机器人尤为必要。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的碰撞检测装置的制作成本较高、碰撞检测点少以及碰撞分辨精度低的缺陷，提供一种碰撞检测装置，该碰撞检测装置具有制作成本低、碰撞检测点多、碰撞分辨精度高的优点。 
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的： 
一种碰撞检测装置，用于感测一挤压力，其特点在于，该碰撞检测装置包括一弹性膜体、一导电膜材和一检测膜材，该导电膜材覆盖于该弹性膜体的表面，该检测膜材上阵列有多个检测元件， 
该弹性膜体用于在该挤压力作用时弯曲变形并迫使该导电膜材与该检测膜材接触； 
该些检测元件中的多个检测元件均用于在该导电膜材与该检测膜材接触时输出一电信号； 
该弹性膜体用于在该挤压力消失时恢复原形并使得该导电膜材与该检测膜材相脱离； 
该些检测元件中的多个检测元件均用于在该导电膜材与该检测膜材相脱离时停止输出该电信号。 
较佳的，该检测膜材为一柔性印刷电路板，该柔性印刷电路板上印刷有 多条金属线，该些金属线与该些检测元件电连接。 
较佳的，该些检测元件的材质为导电胶质。 
较佳的，该弹性膜体和该柔性印刷电路板上分别阵列有第一检测凸块和第二检测凸块，该些第一检测凸块和该些第二检测凸块相互匹配，该导电膜材仅分布于该些第一检测凸块上，该些检测元件分布于该些第二检测凸块上。 
较佳的，该弹性膜体上印刷有多条金属线，该些金属线与该些第一检测凸块上的导电膜材电连接。 
较佳的，该些检测元件为压敏电阻。 
较佳的，该弹性膜体、该导电膜材和该检测膜材均管状。 
一种机器人，其包括一控制模块、一驱动模块和一执行模块，其特点在于，该机器人还包括如上所述的碰撞检测装置。 
较佳的，该机器人还具有污垢检测装置和污垢处理装置。 
本发明的积极进步效果在于： 
通过在该检测膜材上阵列多个检测元件，该碰撞检测装置具有了碰撞检测点多、碰撞分辨精度高的优点。该碰撞检测装置仅包括一弹性膜体、一导电膜材和一检测膜材，因此不仅结构简单并且制作成本也较低。另外，该弹性膜体还具有弹性缓冲的功能。 
附图说明
图1为本发明较佳实施例的碰撞检测装置的立体图。 
图2为图1中碰撞检测装置的局部立体图。 
图3为图2中碰撞检测装置的局部立体图。 
图4为本发明较佳实施例的碰撞检测装置的弹性膜体的立体图。 
图5为图4中碰撞检测装置的弹性膜体的局部立体图。 
图6为本发明较佳实施例的碰撞检测装置的检测膜材的立体图。 
图7为图6中碰撞检测装置的检测膜材的局部立体图。 
图8为本发明较佳实施例的机器人的结构图。 
附图标记说明： 
本实施例的碰撞检测装置：A 
弹性膜体：1               导电膜材：2 
检测膜材：3               检测元件：4 
第一检测凸块：10          第二检测凸块：30 
本实施例的机器人：B 
控制模块：5               驱动模块：6 
执行模块：7               污垢检测装置：8 
污垢处理装置：9 
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。 
如图1-3所示，本实施例的碰撞检测装置A包括一弹性膜体1、一导电膜材2和一检测膜材3，该弹性膜体1、该导电膜材2和该检测膜材3均管状。如图2-3所示，该弹性膜体1上设置有一圆环形的容置槽，该检测膜材3容置于该容置槽中。 
如图4-5所示，该导电膜材2覆盖于该弹性膜体1的表面，该弹性膜体1上印刷有多条金属线，该些金属线与该些第一检测凸块10上的导电膜材2电连接。 
如图6-7所示，该检测膜材3上阵列有多个检测元件4，该检测膜材为一柔性印刷电路板，该柔性印刷电路板上印刷有多条金属线，该些金属线与该些检测元件4电连接。该些检测元件4的材质为导电胶质。该弹性膜体和该柔性印刷电路板上分别阵列有第一检测凸块10和第二检测凸块30，该些第一检测凸块10和该些第二检测凸块30相互匹配，该导电膜材仅分布于该些第一检测凸块10上，该些检测元件4分布于该些第二检测凸块30上。图 6给出的第二检测凸块30包括一C状凸起部和一椭圆凸起部，该检测元件4为厚度较小的导电胶质且分布于该椭圆凸起部的表层。 
使用时，如图3所示，该弹性膜体1在受到一挤压力作用时弯曲变形并迫使该第一检测凸块10上的导电膜材2与该第二检测凸块30上的检测元件4接触；该些检测元件4中的多个检测元件在与该导电膜材2接触时输出一电信号；该弹性膜体1在该挤压力消失时恢复原形并使得该导电膜材2与该检测膜材4相脱离；该些检测元件4中的多个检测元件在与该导电膜材2相脱离时停止输出该电信号。 
本实施例的碰撞检测装置A够检测受力分布情况，即感测挤压力的作用区域。在需要分析挤压力作用区域内每一个检测元件4受力大小时，该些检测元件可以为压敏电阻，即通过现有的电子束蒸发或镀膜技术将压敏电阻薄膜覆盖于该椭圆凸起部。 
本实施例还提供一种机器人B，该机器人B包括一控制模块5、一驱动模块6、一执行模块7、污垢检测装置8、污垢处理装置9和如上所述的碰撞检测装置A。 
使用时，该控制模块5发送“行走指令”至该驱动模块6，该驱动模块6驱动该执行模块7行走，该污垢检测装置8检测污垢源，该污垢处理装置9在该污垢检测装置8检测到污垢源时清除该污垢源，该碰撞检测装置A在该机器人与外界物体碰撞时将碰撞信号发送至该控制模块5，该控制模块5发送“避让指令”至该驱动模块6，该执行模块7反方向运动并且最终实现避让或绕开障碍物的目的。 
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。 

Claims (9)

1.一种碰撞检测装置，用于感测一挤压力，其特征在于，该碰撞检测装置包括一弹性膜体、一导电膜材和一检测膜材，该导电膜材覆盖于该弹性膜体的表面，该检测膜材上阵列有多个检测元件，
该弹性膜体用于在该挤压力作用时弯曲变形并迫使该导电膜材与该检测膜材接触；
该些检测元件中的多个检测元件均用于在该导电膜材与该检测膜材接触时输出一电信号；
该弹性膜体用于在该挤压力消失时恢复原形并使得该导电膜材与该检测膜材相脱离；
该些检测元件中的多个检测元件均用于在该导电膜材与该检测膜材相脱离时停止输出该电信号。
2.如权利要求1所述的碰撞检测装置，其特征在于，该检测膜材为一柔性印刷电路板，该柔性印刷电路板上印刷有多条金属线，该些金属线与该些检测元件电连接。
3.如权利要求2所述的碰撞检测装置，其特征在于，该些检测元件的材质为导电胶质。
4.如权利要求3所述的碰撞检测装置，其特征在于，该弹性膜体和该柔性印刷电路板上分别阵列有第一检测凸块和第二检测凸块，该些第一检测凸块和该些第二检测凸块相互匹配，该导电膜材仅分布于该些第一检测凸块上，该些检测元件分布于该些第二检测凸块上。
5.如权利要求4所述的碰撞检测装置，其特征在于，该弹性膜体上印刷有多条金属线，该些金属线与该些第一检测凸块上的导电膜材电连接。
6.如权利要求2所述的碰撞检测装置，其特征在于，该些检测元件为压敏电阻。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的碰撞检测装置，其特征在于，该弹性膜体、该导电膜材和该检测膜材均管状。
8.一种机器人，其包括一控制模块、一驱动模块和一执行模块，其特征在于，该机器人还包括权利要求1-7中任意一项所述的碰撞检测装置。
9.如权利要求8所述的机器人，其特征在于，该机器人还具有污垢检测装置和污垢处理装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104000543A (zh) * 2014-06-16 2014-08-27 成都北斗群星智能科技有限公司 扫地机器人新型碰撞避障结构
CN105651314A (zh) * 2014-11-11 2016-06-08 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 碰撞检测装置、碰撞检测方法及应用其的机器人
CN107053254A (zh) * 2017-01-24 2017-08-18 重庆大学 基于多层气囊的可穿戴机器人皮肤
CN108262766A (zh) * 2018-01-03 2018-07-10 中科新松有限公司 一种协作机器人的检测装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0192684A (ja) * 1987-10-02 1989-04-11 Yasuo Arai 接触事故防止感知器
US6032536A (en) * 1998-09-28 2000-03-07 Xerox Corporation Pressure sensor and method for detecting pressure
CN1338195A (zh) * 1999-01-20 2002-02-27 高压马达乌普萨拉有限公司 柔性微型系统及其制造技术
CN1562584A (zh) * 2004-03-26 2005-01-12 张周新 物体的接触型传感器
CN1639705A (zh) * 2001-10-31 2005-07-13 汽车系统实验室公司 乘车人安全检测系统
CN1707232A (zh) * 2004-06-11 2005-12-14 株式会社电装 压力检测装置及其制造方法
CN1799786A (zh) * 2006-01-06 2006-07-12 华南理工大学 家政服务机器人
CN101074895A (zh) * 2007-06-19 2007-11-21 杭州电子科技大学 阵列压电传感器
CN101190113A (zh) * 2006-11-28 2008-06-04 三星光州电子株式会社 机器人清洁器及其控制方法
CN101514929A (zh) * 2008-02-18 2009-08-26 宁波柯力电气制造有限公司 一种多点体压测试垫
CN101793587A (zh) * 2010-01-26 2010-08-04 神龙汽车有限公司 压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0192684A (ja) * 1987-10-02 1989-04-11 Yasuo Arai 接触事故防止感知器
US6032536A (en) * 1998-09-28 2000-03-07 Xerox Corporation Pressure sensor and method for detecting pressure
CN1338195A (zh) * 1999-01-20 2002-02-27 高压马达乌普萨拉有限公司 柔性微型系统及其制造技术
CN1639705A (zh) * 2001-10-31 2005-07-13 汽车系统实验室公司 乘车人安全检测系统
CN1562584A (zh) * 2004-03-26 2005-01-12 张周新 物体的接触型传感器
CN1707232A (zh) * 2004-06-11 2005-12-14 株式会社电装 压力检测装置及其制造方法
CN1799786A (zh) * 2006-01-06 2006-07-12 华南理工大学 家政服务机器人
CN101190113A (zh) * 2006-11-28 2008-06-04 三星光州电子株式会社 机器人清洁器及其控制方法
CN101074895A (zh) * 2007-06-19 2007-11-21 杭州电子科技大学 阵列压电传感器
CN101514929A (zh) * 2008-02-18 2009-08-26 宁波柯力电气制造有限公司 一种多点体压测试垫
CN101793587A (zh) * 2010-01-26 2010-08-04 神龙汽车有限公司 压缩天然气汽车碰撞试验后燃气系统高压密封性能安全检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余德贵等: "基于ARM7的低成本小型清扫机器人设计", 《微计算机信息》 *
王建等: "全自主清扫机器人智能结构设计", 《机械研究与应用》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104000543A (zh) * 2014-06-16 2014-08-27 成都北斗群星智能科技有限公司 扫地机器人新型碰撞避障结构
CN104000543B (zh) * 2014-06-16 2016-05-04 成都北斗群星智能科技有限公司 扫地机器人碰撞避障结构
CN105651314A (zh) * 2014-11-11 2016-06-08 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 碰撞检测装置、碰撞检测方法及应用其的机器人
CN107053254A (zh) * 2017-01-24 2017-08-18 重庆大学 基于多层气囊的可穿戴机器人皮肤
CN107053254B (zh) * 2017-01-24 2019-07-12 重庆大学 基于多层气囊的可穿戴机器人皮肤
CN108262766A (zh) * 2018-01-03 2018-07-10 中科新松有限公司 一种协作机器人的检测装置

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