CN104000543A - 扫地机器人新型碰撞避障结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫地机器人新型碰撞避障结构，由至少三个碰撞检测单元组成，每个碰撞检测单元包括弧形活动罩（1）和与弧形活动罩（1）相配合的固定检测器（2），各碰撞检测单元的弧形活动罩（1）组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。碰撞检测单元设置有九个，各碰撞检测单元之间的夹角为20°，九个碰撞检测单元的九段弧形活动罩（1）组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。本发明将半圆形前罩分割成九段碰撞检测单元，通过读取每个碰撞检测单元的信号可准确、具体地识别碰撞方位，为机器人的智能判断及转向提供了可靠了物理依据。叉指电容PCBlayout层内侧设置有PCB绝缘层和反面屏蔽层，增加了叉指电容工作的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及智能清洁机器人领域，特别是涉及一种扫地机器人新型碰撞避障结构。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，智能家用电器的应用越来越广泛，而且具有非常广阔的市场前景。扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘器、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，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。扫地机器人最早在欧美市场进行销售，随着国内生活水平的提高，逐步进入中国市场。
现有扫地机器人的工作方式主要分为两类：定位引擎和随机碰撞：
(一)定位引擎可分为：偏移检测式定位引擎和边界扫描式定位引擎：
1)偏移检测式定位引擎：美国Evolution公司的NorthStar北极星室内定位系统；
2)边界扫描式定位引擎：韩国Samsung、LG公司为代表的高清摄像头和Neato XV-11的RPS激光绘图。
基于定位引擎的产品技术门槛较高，特别是对定位系统的硬件检测精度有着较为严格的要求，成本较高，所以目前国产扫地机器人产品中暂时还没有搭载定位引擎的高端产品问世。
(二)随机碰撞
目前国内扫地机器人产品常用的避障机制是随机碰撞，随机碰撞式扫地机器人在发生碰撞后以随机角度转向，无法做出智能转向判断，因此存在重复清洁、清洁覆盖率低、清洁效率低下等缺点。
现有随机碰撞扫地机器人前障探测采用的是红外加前杠碰撞装置，以感应前方障碍物，为机器的转向提供依据。
A.红外检测方式的缺陷：现有扫地机器人前撞红外检测都采用3段式（左、中、右）红外结构，由于红外的发射及接收都具有很强的方向性，因此：
a)红外探测的角度很受限制：在红外探测夹角内，体积较大、反射能力较强的物体能被检测到，但是对于体积较小的小物体（如桌椅的腿等）一般探测不到，透明的玻璃门、玻璃鱼缸等也无法有效检测；
b)红外探测的方位很受限制：探测到前方障碍物时，仅能知道障碍物位于机器人的左边、中间还是右边，对于障碍物相对方位的检测不够具体；
c)对窗帘、下垂的床单常误判。
B.前杠碰撞装置的缺陷：由于采用的是一整块碰撞装置，仅能识别是左侧或右侧发生碰撞，无法准确有效地提供碰撞方位角，且对正前方的障碍物经常出现误判。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可准确检测障碍物碰撞方位的扫地机器人新型碰撞避障结构，将扫地机器人半圆形前罩分割成九段碰撞检测单元，通过读取每个碰撞检测单元的信号，准确、具体地识别碰撞方位。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：扫地机器人新型碰撞避障结构，设置于扫地机器人前端，由至少三个碰撞检测单元组成，每个碰撞检测单元包括弧形活动罩和与弧形活动罩相配合的固定检测器，各碰撞检测单元的弧形活动罩组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。
所述的碰撞检测单元设置有九个，各碰撞检测单元之间的夹角为20°，九个碰撞检测单元的九段弧形活动罩组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。
所述的碰撞检测单元为轻触开关，轻触开关固定安装在塑胶基座上，轻触开关与弧形活动罩之间通过弹簧连接，弧形活动罩与塑胶基座之间的间隙中填充有防潮海绵层。
所述的碰撞检测单元为叉指电容，包括叉指电容PCBlayout层、PCB绝缘层和塑胶件，塑胶件的外侧设置有防损硅胶条，塑胶件的内侧设有金属镀层，金属镀层与叉指电容PCBlayout层之间填充有弹性防潮海绵层，叉指电容PCBlayout层的内侧依次设置有PCB绝缘层和反面屏蔽层。
所述的碰撞检测单元为分段式应变传感器，分段式应变传感器包覆在扫地机器人前端的半圆形前罩上。
本发明的有益效果是：
1）将扫地机器人半圆形前罩分割成九段碰撞检测单元，通过读取每个碰撞检测单元的信号可准确、具体地识别碰撞方位，为机器人的智能判断及转向提供了可靠了物理依据。
2）弧形活动罩与塑胶基座，或是金属镀层与叉指电容PCBlayout层之间均设置有弹性防潮海绵层，不仅为弧形活动罩提供了复位的回弹力，而且可有效起到防潮作用，保护碰撞检测单元内部电路。
3）叉指电容PCBlayout层内侧设置有PCB绝缘层和反面屏蔽层，增加了叉指电容工作的可靠性。
附图说明
图1为本发明碰撞检测组件未发生碰撞时的结构示意图；
图2为本发明碰撞检测组件碰撞障碍物后的结构示意图；
图3为轻触开关型碰撞检测单元结构示意图；
图4为叉指电容型碰撞检测单元结构示意图；
图5为分段式应变传感器型碰撞检测单元结构示意图；
图中，1-弧形活动罩，2-固定检测器，3-套杆，4-弹簧，5-触片，6-塑胶基座，7-防潮海绵层，8-叉指电容PCBlayout层，9- PCB绝缘层，10-塑胶件，11-防损硅胶条，12-金属镀层，13-弹性防潮海绵层，14-反面屏蔽层。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
扫地机器人新型碰撞避障结构，设置于扫地机器人前端，由至少三个碰撞检测单元组成，每个碰撞检测单元包括弧形活动罩1和与弧形活动罩1相配合的固定检测器2，各碰撞检测单元的弧形活动罩1组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。
如图1所示，所述的碰撞检测单元设置有九个，各碰撞检测单元之间的夹角为20°，九个碰撞检测单元的九段弧形活动罩1组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。
如图2所示，扫地机器人前行时碰撞到障碍物，九段碰撞检测单元中某一段碰撞检测单元的弧形活动罩1因碰撞受压，弧形活动罩1与固定检测器2之间的距离变短，固定检测器2的输出信号发生改变。微控制器MCU定期扫描读取九个固定检测器2的信号，找出信号输出发生变化的固定检测器2，即可识别发生碰撞的具体方位。
如图3所示，所述的碰撞检测单元为轻触开关，轻触开关固定安装在塑胶基座6上，轻触开关与弧形活动罩1之间通过弹簧4连接，弹簧4一端固定安装在弧形活动罩1上，另一端套接在轻触开关的套杆3上，未发生碰撞时弹簧4不对触片5产生压力；发生碰撞时，弹簧4受压，对触片5产生压力，轻触开关接通。弧形活动罩1与塑胶基座6之间的间隙中填充有防潮海绵层7。弧形活动罩1的外侧也设置有用于防磨损的硅胶条。
如图4所示，所述的碰撞检测单元为叉指电容，包括叉指电容PCBlayout层8、PCB绝缘层9和塑胶件10，塑胶件10的外侧设置有防损硅胶条11，塑胶件10的内侧设有金属镀层12，金属镀层12与叉指电容PCBlayout层8之间填充有弹性防潮海绵层13，叉指电容PCBlayout层8的内侧依次设置有PCB绝缘层9和反面屏蔽层14。当发生碰撞时，金属镀层12与叉指电容PCBlayout层8之间的距离发生变化，从而引起叉指电容的电容量变化。微控制器MCU定期扫描读取电容量的变化，即可识别发生碰撞的具体方位。通过机器转向的连续多次碰撞，可感知障碍物的方位、形状和大小。
如图5所示，所述的碰撞检测单元为分段式应变传感器，分段式应变传感器包覆在扫地机器人前端的半圆形前罩上，附着在硅胶条上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.扫地机器人新型碰撞避障结构，设置于扫地机器人前端，其特征在于：它由至少三个碰撞检测单元组成，每个碰撞检测单元包括弧形活动罩（1）和与弧形活动罩（1）相配合的固定检测器（2），各碰撞检测单元的弧形活动罩（1）组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。
2.根据权利要求1所述的扫地机器人新型碰撞避障结构，其特征在于：所述的碰撞检测单元设置有九个，各碰撞检测单元之间的夹角为20°，九个碰撞检测单元的九段弧形活动罩（1）组合构成扫地机器人前端的半圆形前罩。
3.根据权利要求1所述的扫地机器人新型碰撞避障结构，其特征在于：所述的碰撞检测单元为轻触开关，轻触开关固定安装在塑胶基座（6）上，轻触开关与弧形活动罩（1）之间通过弹簧（4）连接，弧形活动罩（1）与塑胶基座（6）之间的间隙中填充有防潮海绵层（7）。
4.根据权利要求1所述的扫地机器人新型碰撞避障结构，其特征在于：所述的碰撞检测单元为叉指电容，包括叉指电容PCBlayout层（8）、PCB绝缘层（9）和塑胶件（10），塑胶件（10）的外侧设置有防损硅胶条（11），塑胶件（10）的内侧设有金属镀层（12），金属镀层（12）与叉指电容PCBlayout层（8）之间填充有弹性防潮海绵层（13），叉指电容PCBlayout层（8）的内侧依次设置有PCB绝缘层（9）和反面屏蔽层（14）。
5.根据权利要求1所述的扫地机器人新型碰撞避障结构，其特征在于：所述的碰撞检测单元为分段式应变传感器，分段式应变传感器包覆在扫地机器人前端的半圆形前罩上。
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