CN103529476A - 一种碰撞检测装置及采用该装置的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种碰撞检测装置及采用该装置的移动机器人。所述碰撞检测装置，包括：刚性导电环、定位触点和触点保持架；所述定位触点均匀设置在所述触点保持架上；所述触点保持架通过弹性部件设置在所述刚性导电环的中央。采用本发明的，使用一个碰撞检测装置就能够实现对移动机器人的全方位碰撞检测，无需像现有技术中一样装配分立的碰撞检测器件，可以降低碰撞检测装置的安装及设计成本。

Description

一种碰撞检测装置及采用该装置的移动机器人

技术领域

本发明涉及传感控制领域，特别是涉及一种碰撞检测装置及采用该装置的移动机器人。

背景技术

随着科学技术的不断发展，机器人的应用场合越来越广泛。可以在作业空间中改变物理位置的机器人称为移动机器人。作为一台相对完备的移动机器人，通常具有超声波测距单元，和/或，红外检测阵列单元。超声波测距单元和红外检测阵列单元可以帮助移动机器人感知自身与外界物体之间的距离，防止移动机器人在移动过程中发生碰撞。

但是，超声波测距单元和红外检测阵列单元均具有各自的检测盲区，并不能保证移动机器人绝对不发生碰撞。因此，现有技术中，还在移动机器人上设置有碰撞检测装置，用于检测物理碰撞的发生并且识别碰撞发生的方位，从而触发机器人的决策机制控制已发生碰撞的移动机器人脱离碰撞状态。

现有技术中的碰撞检测装置，主要是通过在移动机器人本体的周围设置多个独立的碰撞检测器件实现的。每个碰撞检测器件包含开关(例如开关、光电开关等)、弹簧，以及与机器人本体的连接设计。例如，可以在移动机器人本体的前后左右四个方向分别设置一个碰撞检测器件。当设置在前方的碰撞检测器件检测到碰撞发生时，就可以确定碰撞方位在移动机器人本体的前方。

但是，现有技术中的碰撞检测装置，由于需要在移动机器人本体设置多个碰撞检测器件，导致需要对过多的零件进行装配，并且每个碰撞检测器件与机器人本体之间还需要单独走线，进一步导致安装及设计的复杂，提高了碰撞检测装置的安装及设计成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种碰撞检测装置及采用该技术的移动机器人，能够简单的实现对移动机器人的碰撞检测，并且降低碰撞检测装置的安装及设计成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种碰撞检测装置，包括：刚性导电环、定位触点和触点保持架；

所述定位触点均匀设置在所述触点保持架上；

所述触点保持架通过弹性部件设置在所述刚性导电环的中央。

可选的，所述刚性导电环与第一固定部件相连；所述触点保持架与第二固定部件相连。本质上，这两个固定部件在径向上是浮动连接的；

所述触点保持架通过弹性部件设置在所述刚性导电环的中央，包括：

所述第一固定部件与所述第二固定部件之间通过弹性部件相连。

可选的，所述第一固定部件具有第一连接部，所述第一连接部用于与移动机器人本体最外部壳体(外罩)固定连接。

可选的，所述第二固定部件具有第二连接部，所述第二连接部用于与移动机器人本体主体固定连接。

可选的，所述第一固定部件为罩体，所述第二固定部件为底盘。

可选的，所述罩体上具有周向设置的凸起，所述底盘上周向设置有与所述凸起相匹配的定位柱。

可选的，底盘上的定位柱还用于提供连接机器人上体部件的接口。

可选的，所述凸起与所述定位柱之间通过弹簧连接。

一种移动机器人，包括本发明公开的碰撞检测装置。

可选的，还包括：碰撞信号处理装置；所述碰撞信号处理装置与所述碰撞检测装置相连。

可选的，所述碰撞信号处理装置与所述碰撞检测装置相连，包括：

所述碰撞检测装置的各个定位触点分别与所述碰撞信号处理装置的信号检测输入端口的不同引脚相连；

所述碰撞检测装置的刚性导电环与所述碰撞信号处理装置的信号检测端口(电平检测公用端)通过单独的线路相连。

可选的，所述碰撞检测装置水平设置在所述移动机器人上。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明的碰撞检测装置及移动机器人，通过弹性部件将触点保持架设置在刚性导电环的中央，当触点保持架与刚性导电环发生接触时，根据发生接触的定位触点检测碰撞发生的方位，从而使用一个碰撞检测装置就能够实现对移动机器人的全方位碰撞检测，无需像现有技术中一样分立安装多个碰撞检测器件，降低了碰撞检测装置的装配及设计成本。

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1为本发明的碰撞检测装置实施例1的结构图；

图2为本发明的碰撞检测装置实施例2的结构图；

图3为本发明的碰撞检测装置实施例3的结构图；

图4为实施例2所示碰撞检测装置的一种情况下的碰撞检测示意图；

图5为实施例2所示碰撞检测装置的另一种情况下的碰撞检测示意图；

图6为实施例3所示碰撞检测装置的一种情况下的碰撞检测示意图；

图7为实施例3所示碰撞检测装置的另一种情况下的碰撞检测示意图；

图8为本发明的碰撞检测装置实施例4的结构图。

具体实施方式

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的碰撞检测装置实施例1的结构图。如图1所示，所述碰撞检测装置包括：

刚性导电环1、定位触点2和触点保持架3；

所述定位触点2均匀设置在所述触点保持架3上；

所述触点保持架3通过弹性部件设置在所述刚性导电环1的中央。

具体的，图1中沿触点保持架3的周围均匀设置有6个定位触点2。所述定位触点2为导体，并且在静止状态下，定位触点2与刚性导电环1的内侧保持一定距离。实际应用时，每个定位触点2的一端分别与导线相连，刚性导电环1也与另外的导线(电平检测公用端)相连。碰撞检测装置水平静止设置在移动机器人上。

碰撞检测装置的触点保持架3与刚性导电环1之间的连接关系可以有以下两种：触点保持架3固定设置在移动机器人底盘上，刚性导电环1(固定于罩体上)通过弹性部件与触点保持架3保持相对位置，刚性导电环1可以相对于触点保持架3运动；或者，刚性导电环1固定设置在移动机器人罩体上上，触点保持架3(固定于底盘上)通过弹性部件与刚性导电环1保持相对位置，触点保持架3可以相对于刚性导电环1运动。

下面举例说明本发明的碰撞检测装置对于碰撞的检测过程。假设图1为安装在移动机器人上的碰撞检测装置的俯视图，图1上方为机器人的前进方向，下方为机器人的后退方向。则当移动机器人的左后方发生碰撞时，图1中的标号2所指定位触点2与刚性导电环1发生接触，会短暂构成电流回路。此时，移动机器人上的处理器检测到发生碰撞的定位触点为图1中的标号2所指定位触点后，就可以判定移动机器人的左后方发生碰撞。

综上所述，本实施例中，通过弹性部件将触点保持架设置在所述刚性导电环的中央，当触点保持架与刚性导电环发生接触时，根据发生接触的定位触点检测碰撞发生的方位，从而使用一个整体的碰撞检测装置就能够实现对移动机器人的碰撞检测，无需像现有技术中一样分立配置的多个碰撞检测器件，降低了碰撞检测装置的安装及设计成本。

本发明中，定位触点的个数越多，对于碰撞方位的检测越精确。图2为本发明的碰撞检测装置实施例2的结构图。如图2所示，所述碰撞检测装置包括：

刚性导电环1、定位触点2和触点保持架3；

所述定位触点2均匀设置在所述触点保持架3上；

所述触点保持架3通过弹性部件设置在所述刚性导电环1的中央。

具体的，图2中包括8个定位触点2，因此可以对八个方向上的碰撞进行检测。

实际应用中，定位触点与触点保持架也可以设计成一个整体。图3为本发明的碰撞检测装置实施例3的结构图。如图3所示，所述碰撞检测装置的触点保持架3为正八边形。触点保持架3为绝缘体。在正八边形的各个顶点上具有导体材料制成的定位触点2。

实施例3中通过将定位触点与触点保持架设计成一个整体，可以进一步简化碰撞检测装置的安装过程及成本。

图4为实施例2所示碰撞检测装置的一种情况下的碰撞检测示意图。假设图4中的上方为移动机器人的前进方向，则图4中，与刚性导电环1发生接触的是定位触点2’，据此可以检测到发生碰撞的位置位于移动机器人的前方。

图5为实施例2所示碰撞检测装置的另一种情况下的碰撞检测示意图。假设图5中的上方为移动机器人的前进方向，则图5中，与刚性导电环1发生接触的是定位触点21和22，据此可以检测到发生碰撞的位置位于移动机器人的右前方(即图5中箭头所指方向)。

图6为实施例3所示碰撞检测装置的一种情况下的碰撞检测示意图。假设图6中的上方为移动机器人的前进方向，则图6中，与刚性导电环1发生接触的是定位触点2”，据此可以检测到发生碰撞的位置位于移动机器人的右后方。

图7为实施例3所示碰撞检测装置的另一种情况下的碰撞检测示意图。假设图7中的上方为移动机器人的前进方向，则图7中，与刚性导电环1发生接触的是定位触点23，24，则据此可以检测到发生碰撞的位置位于移动机器人的右后方与右方之间的位置(即图7中箭头所指方向)。

图8为本发明的碰撞检测装置实施例4的结构图。如图8所示，该碰撞检测装置包括：

刚性导电环1、定位触点2和触点保持架3；还包括：底盘4、罩体5和弹簧6。其中刚性导电环1固定在罩体5上，触点保持架3固定在底盘4上。罩体5上具有周向设置的凸起51，所述底盘4上周向设置有与所述凸起51相匹配的定位柱41。所述凸起51与所述定位柱41之间通过弹簧6连接。底盘4固定设置在移动机器人上，罩体5可以带动刚性导电环1围绕触点保持架3晃动。罩体5与底盘4依靠弹簧6阵列牵制，在径向上(水平方向)实际是浮动型连接，从而实现触点保持架3通过弹性部件设置在所述刚性导电环1的中央。

通过实施例4可以知道，触点保持架3通过弹性部件设置在所述刚性导电环1的中央可以包括：

所述刚性导电环与第一固定部件相连；所述触点保持架与第二固定部件相连；所述第一固定部件与所述第二固定部件之间通过弹性部件相连。

由于触点保持架3与刚性导电环1之间可以发生相对运动即可，因此，所述第一固定部件或所述第二固定部件两者之一与移动机器人本体固定连接即可。

本发明还公开了一种移动机器人。所述移动机器人包括本发明所公开的碰撞检测装置。

所述碰撞检测装置，包括：刚性导电环、定位触点和触点保持架；

所述定位触点均匀设置在所述触点保持架上；

所述触点保持架通过弹性部件设置在所述刚性导电环的中央。

可选的，所述刚性导电环与第一固定部件相连；所述触点保持架与第二固定部件相连；

所述触点保持架通过弹性部件设置在所述刚性导电环的中央，包括：

所述第一固定部件与所述第二固定部件之间通过弹性部件相连，两固定部件之间是本质浮动的。

可选的，所述第一固定部件具有第一连接部，所述第一连接部用于与移动机器人本体固定连接。

可选的，所述第二固定部件具有第二连接部，所述第二连接部用于与移动机器人本体固定连接。

可选的，所述第一固定部件为罩体，所述第二固定部件为底盘。

可选的，所述罩体上具有周向设置的凸起，所述底盘上周向设置有与所述凸起相匹配的定位柱。

可选的，所述凸起与所述定位柱之间通过弹簧连接。

实际应用中，为了接收并处理碰撞检测信号，所述移动机器人还可以包括碰撞信号处理装置；所述碰撞信号处理装置与所述碰撞检测装置相连。

进一步的，所述碰撞信号处理装置与所述碰撞检测装置相连，包括：

所述碰撞检测装置的各个定位触点分别与所述碰撞信号处理装置的信号检测输入端口的不同引脚相连；

所述碰撞检测装置的刚性导电环与所述碰撞信号处理装置的信号检测端口(电平检测公用端)通过单独的线路相连。

例如，假设触点保持架上有6个定位触点，那么加上刚性导电环，总共需要7根导线。

此外，为了使碰撞检测装置的碰撞检测定位结果更加精确，所述碰撞检测装置可以水平设置在所述移动机器人上。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种碰撞检测装置，其特征在于，包括：刚性导电环、定位触点和触点保持架；

所述定位触点均匀设置在所述触点保持架上；

所述触点保持架通过弹性部件设置在所述刚性导电环的中央。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刚性导电环与第一固定部件相连；所述触点保持架与第二固定部件相连；

所述触点保持架通过弹性部件设置在所述刚性导电环的中央，包括：

所述第一固定部件与所述第二固定部件之间通过弹性部件相连，两固定部件之间是本质浮动的。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一固定部件具有第一连接部，所述第一连接部用于与移动机器人本体固定连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二固定部件具有第二连接部，所述第二连接部用于与移动机器人本体固定连接。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一固定部件为罩体，所述第二固定部件为底盘。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述罩体上具有周向设置的凸起，所述底盘上周向设置有与所述凸起相匹配的定位柱。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述凸起与所述定位柱之间通过弹簧连接。

8.一种移动机器人，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的碰撞检测装置。

9.根据权利要求8所述的移动机器人，其特征在于，还包括：碰撞信号处理装置；所述碰撞信号处理装置与所述碰撞检测装置相连。

10.根据权利要求9所述的移动机器人，其特征在于，所述碰撞信号处理装置与所述碰撞检测装置相连，包括：

所述碰撞检测装置的各个定位触点分别与所述碰撞信号处理装置的信号检测输入端口的不同引脚相连；

所述碰撞检测装置的刚性导电环与所述碰撞信号处理装置的信号检测端口(电平检测公用端)通过单独的线路相连。

11.根据权利要求8-10任一项所述的移动机器人，其特征在于，所述碰撞检测装置水平设置在所述移动机器人上。

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