CN107498560A - 移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动机器人，包括：本体，本体底部设有容置槽；驱动轮机构，设于本体，驱动轮机构被配置为驱动移动机器人在地面上移动；万向轮机构，包括可旋转地设于容置槽的轮壳和可转动地设于轮壳的轮子，轮子部分地设有导电部；导电感应件，被配置为在轮子转动时受到导电部周期性的接近；信号检测电路，电连接导电感应件，信号检测电路被配置为检测基于导电部周期性地接近导电感应件所引起的导电感应件上电荷的变化而生成触发信号，以便根据触发信号控制移动机器人的各个电子电器部件和/或控制单元电路内部的运行程序。

Description

移动机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种移动机器人。

背景技术

扫地机器人、陪护机器人、迎宾机器人等移动机器人通常安装有驱动轮和万向轮，在实际应用场景中，移动机器人在跨越诸如门槛、鞋子等低矮障碍物的时候容易被卡住，导致移动机器人翘起，驱动轮打滑或悬空转动；在一个应用实例中，由于移动机器人的路径规划、导航等功能实现需要以驱动轮的转动圈数作为参考数据输入，现有技术中采用测速传感器对驱动轮进行测速，然而，驱动轮悬空时的转动会被误认为移动机器人在移动，影响移动机器人的路径规划、导航等功能的实现，需要检测万向轮是否转动来判断移动机器人是否被卡住，从而采取暂停以驱动轮的转动圈数作为参考数据输入；作为在另一个应用实例中，通过检测万向轮是否转动来判断万向轮是否被头发、细线缠住，从而采取鸣笛、闪灯等提醒方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种移动机器人，通过检测电荷的变化来判断万向轮是否转动。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明的实施例提供了一种移动机器人，包括：

本体，所述本体底部设有容置槽；

驱动轮机构，设于所述本体，所述驱动轮机构被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；

万向轮机构，包括可旋转地设于所述容置槽的轮壳和可转动地设于所述轮壳的轮子，所述轮子部分地设有导电部；

导电感应件，被配置为在所述轮子转动时受到所述导电部周期性的接近；

信号检测电路，电连接所述导电感应件，所述信号检测电路被配置为检测基于所述导电部周期性地接近所述导电感应件所引起的所述导电感应件上电荷的变化而生成触发信号。

其中，所述导电感应件为围绕所述容置槽并固定于所述本体的金属圈。

其中，所述金属圈排布于所述容置槽的内侧壁。

其中，自所述本体底部向所述本体内部隆起有凸包结构，所述容置槽形成于所述凸包结构的内部；所述金属圈排布于所述容置槽的外侧壁。

其中，所述导电感应件包括导电竖轴，所述导电竖轴连接所述本体和所述轮壳，所述轮壳以所述导电竖轴为转轴可旋转地设于所述容置槽。

其中，所述导电感应件还包括铺设于所述轮壳表面的金属片或呈螺旋形状的金属纹路；所述金属片或所述金属纹路与所述导电竖轴电连接。

其中，所述导电部为铺设于所述轮子表面的金属件或嵌入所述轮子内部的金属件。

其中，所述金属件为片状结构或螺旋形结构。

其中，所述信号检测电路包括基于电荷转移技术的感应芯片。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果：

通过在万向轮机构的轮子部分地设有导电部，导电感应件在轮子转动时受到导电部周期性的接近，电连接导电感应件的信号检测电路检测基于导电部周期性地接近导电感应件所引起的导电感应件上电荷的变化而生成触发信号，以便根据触发信号控制移动机器人的各个电子电器部件和/或控制单元电路内部的运行程序。

为了解决上述技术问题，本发明还采用以下技术方案：

本发明的实施例提供了一种移动机器人，包括：

包括：

本体，所述本体底部设有容置槽；

驱动轮机构，设于所述本体，所述驱动轮机构被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；

万向轮机构，包括可旋转地设于所述容置槽的轮壳和通过导电横轴可转动地设于所述轮壳的轮子，所述轮子部分地设有导电部，所述导电部与所述导电横轴电连接；

导电感应件，被配置为在所述轮子转动时受到所述导电部周期性的接近；

信号检测电路，电连接所述导电横轴，所述信号检测电路被配置为检测基于所述导电部周期性地接近所述导电感应件所引起的所述导电部上电荷的变化而生成触发信号。

其中，所述导电部为至少部分显露于所述轮子表面的金属件或隐藏于所述轮子内部的金属件。

其中，所述金属件为片状结构或螺旋形结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果：

万向轮机构包括通过导电横轴可转动地设于轮壳的轮子，通过在轮子部分地设有导电部，导电感应件在轮子转动时受到导电部周期性的接近，电连接导电横轴的信号检测电路检测基于导电部周期性地接近导电感应件所引起的导电部上电荷的变化而生成触发信号，以便根据触发信号控制移动机器人的各个电子电器部件和/或控制单元电路内部的运行程序。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的变形形式。

图1是本发明一实施例移动机器人的底部结构示意图；

图2是本发明一实施例移动机器人的部分结构的剖视图；

图3是本发明一实施例移动机器人的部分结构的分解图；

图4是本发明一实施例移动机器人的部分结构的组装图；

图5是本发明再一实施例移动机器人的部分结构的剖视图；

图6是本发明又一实施例移动机器人的部分结构的剖视图。

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。

如图1所示，本发明实施例提供了一种移动机器人100，该移动机器人100可以是扫地机器人、陪护机器人、迎宾机器人、拖地机器人等具有自主移动功能的机器人中的任意一种，下文中以图1中所示的扫地机器人为例进行说明。

移动机器人100包括：本体110、万向轮机构、驱动轮机构、导电感应件140、信号检测电路、以及控制单元电路。

驱动轮机构设于本体110，在本实施例中，驱动轮机构为两个，每一驱动轮机构包括驱动轮131以及为驱动轮31提供动力的马达，驱动轮机构被配置为驱动移动机器人100在地面上移动。

一并参阅图2至图4，在本实施例中，自本体110底部向本体110内部隆起有凸包结构111，凸包结构111的内部形成有容置槽112。万向轮机构包括轮壳121和轮子122，其中，轮壳121沿方向D1可旋转的设于容置槽112内，具体的，轮壳121通过转轴113与本体110连接，转轴113的一端与轮壳121固定连接，转轴113的一端利用轴承114与本体110旋转连接。该转轴113优选为金属材质。轮子122沿方向D2可转动地设于轮壳121，例如，轮子122通过转轴123连接轮壳121。

轮子122可以沿其转动方向D2上部分地设有导电部124，导电部124可以是铺设于轮子122表面的金属件，也可以是嵌入轮子122内部的金属件。轮子122的主体部分优选为橡胶材质，当然也可以为其他非金属材质。金属件可以为与轮子122表面的弧度相匹配的片状结构，金属件也可以为螺旋形结构，对于金属件的结构、形状本发明不做限定。

导电感应件140被配置为在轮子122转动时受到导电部124周期性的接近。本文提到的“周期性”是指导电部124随着轮子122同步转动的周期，导电部124接近导电感应件140的周期与轮子122转动的速度相关联，通常，轮子122转动越快，导电部124接近导电感应件140的周期越短。导电感应件140可以为围绕容置槽112并固定于本体110的金属圈，例如，在本实施例中，金属圈排布于容置槽112的外侧壁，又如，在其他实施例中，金属圈排布于容置槽112的内侧壁。

信号检测电路与导电感应件电连接，信号检测电路被配置为检测基于导电部124周期性地接近导电感应件140所引起的导电感应件140上电荷的变化而生成触发信号，在实际应用中，移动机器人100在驱动轮机构的驱动下在地面上移动时，导电部124随着轮子122同步转动，从而周期性地接近导电感应件140，在导电部124接近导电感应件140以及远离导电感应件140的过程中，导电感应件140上的电荷会发生变化，例如，导电感应件140上的电荷会发生转移，信号检测电路能够检测到导电感应件140上电荷的变化，从而生成一触发信号。

在本实施例中，信号检测电路可以包括基于电荷转移技术设计的感应芯片，信号检测电路包含与导电感应件140电性连接的单位电容，导电感应件140上的电荷会向单位电容转移，此过程即相当于对单位电容进行充电。由于电容两端的电压很容易测得，可以通过对单位电容两端的电压进行检测来获得电荷转移的情况；还可以利用微处理器控制晶体管的开关切换来以突发脉冲模式检测单位电容上电荷的微小变化，以此来确定导电部124是否在随着轮子122转动，从而判断轮子122是否在转动。除此之外，对于信号检测电路在检测导电感应件140上电荷的变化的实现方式上，还可以采用其他方式，在此不再赘述。

控制单元电路与信号检测电路电连接，控制单元电路被配置为响应触发信号而生成预设控制指令。例如，在一实施例中，触发信号表现为高电平信号，即信号检测电路的相应输出端是高电平信号，当信号检测电路未能检测到导电感应件140上电荷的变化时，信号检测电路的相应输出端是低电平信号，通过控制单元电路判断信号检测电路的相应输出端是低电平信号还是高电平信号，如果是高电平信号，则响应该高电平信号而生成预设控制指令。又如，在另一实施例中，触发信号表现为低电平信号，即信号检测电路的相应输出端是低电平信号，当信号检测电路未能检测到导电感应件140上电荷的变化时，信号检测电路的相应输出端是高电平信号，通过控制单元电路判断信号检测电路的相应输出端是低电平信号还是高电平信号，如果是低电平信号，则响应该低电平信号而生成预设控制指令。

对控制单元电路进行适当的电路设计、软件编程等，预设控制指令可以是用来控制移动机器人100的各个电子电器部件和/或控制单元电路内部的运行程序，电子电器部件包括但不限于驱动轮马达、中扫马达、边扫马达、吸尘风机、红外传感器、惯性测量单元、摄像头、激光测距传感器、霍尔传感器、蜂鸣器、指示灯等。例如，在一应用场景中，在确定驱动轮机构处于运行状态的情况下，如果万向轮机构的轮子122不转动，可以认为是由于移动机器人100翘起而导致动轮机构打滑或悬空转动，预设控制指令可以用来暂停计算驱动轮131的转动圈数，从而避免为移动机器人的路径规划、导航等功能的实现输入错误的参考数据。又如，在另一应用场景中，在确定驱动轮机构处于运行状态的情况下，如果万向轮机构的轮子122不转动，可以认为是由于万向轮机构的轮子122被头发、细线等缠住，预设控制指令可以用来控制驱动轮马达，以使驱动轮131反向转动，或者可以用来控制蜂鸣器发声、指示灯闪烁等。

本发明实施例提供的一种移动机器人100，通过在万向轮机构的轮子122部分地设有导电部124，导电感应件140在轮子122转动时受到导电部124周期性的接近，电连接导电感应件140的信号检测电路检测基于导电部124周期性地接近导电感应件140所引起的导电感应件140上电荷的变化而生成触发信号，以便根据触发信号控制移动机器人100的各个电子电器部件和/或控制单元电路内部的运行程序。

如图5所示，本发明再一实施例提供了一种移动机器人，该移动机器人可以是扫地机器人、陪护机器人、迎宾机器人、拖地机器人等具有自主移动功能的机器人中的任意一种。

本实施例的移动机器人与上述移动机器人100之间的差异主要在于导电感应件，在本实施例中，导电感应件包括导电竖轴241(导电竖轴241起到上述转轴113的作用以及导电作用)，导电竖轴241连接本体110和轮壳121，导电感应件还可以包括铺设于轮壳121表面的金属片242或呈螺旋形状的金属纹路，金属片242或金属纹路与导电竖轴241电连接。具体的，导电竖轴241的第一端穿过凸包结构111后与信号检测电路电性连接，凸包结构111的顶部开设有插孔，插孔的内侧壁设有轴承113，导电竖轴241穿过轴承113的内圈并与轴承113的内圈相对固定连接，轴承113的外圈与插孔的内侧壁相对固定连接。

如图6所示，本发明又一实施例提供了一种移动机器人，该移动机器人包括：本体110、万向轮机构、驱动轮机构、导电感应件、信号检测电路、以及控制单元电路。

本实施例的移动机器人与上述移动机器人100以及图5中的移动机器人之间的差异主要体现在万向轮机构和信号检测电路，其他结构部分可以参考图1-图4及其说明，例如，驱动轮机构设于本体110，在本实施例中，驱动轮机构为两个，每一驱动轮机构包括驱动轮131以及为驱动轮31提供动力的马达，驱动轮机构被配置为驱动移动机器人100在地面上移动。在本实施例中，万向轮机构包括：轮壳621、轮子622以及导电横轴623；轮壳621可旋转地设于容置槽112，轮子622通过导电横轴623可转动地设于轮壳621，轮子622可以沿其转动方向D2上部分地设有导电部624，导电部624与导电横轴623电连接。

在导电横轴623与轮子622的结合方式上，例如，导电横轴623与轮子622相对转动，即轮子622开设有通孔，导电横轴623贯穿该通孔后固定连接或转动连接轮壳621；又如，导电横轴623与轮子622相对固定，导电横轴623转动连接轮壳621。

在导电部624与导电横轴623的电连接方式上，例如，导电部624的部分延伸至导电横轴623，从而与导电横轴623电连接；又如，导电部624与导电横轴623之间通过导电线实现电连接。

导电部624可以是至少部分显露于轮子622表面的金属件，例如，导电部624的一部分显露于轮子622表面，导电部624的另一部分嵌入在轮子622内部。导电部624可以是隐藏于轮子622内部的金属件，隔绝导电部624与地面直接接触，从而防止地面上的干扰电荷对导电部624的影响。其中，金属件可以为片状结构或螺旋形结构。

导电感应件被配置为在轮子622转动时受到导电部624周期性的接近，本实施例中，导电感应件是图2-图4中所示的金属圈，导电感应件还可以包括如图5所示的导电竖轴241以及铺设于轮壳121表面的金属片242或呈螺旋形状的金属纹路，金属片242或金属纹路与导电竖轴241电连接。图6中的导电感应件是以图2-图4中的金属圈为例示出。

信号检测电路电连接导电横轴623，信号检测电路被配置为检测基于导电部624周期性地接近导电感应件所引起的导电部624上电荷的变化而生成触发信号。在实际应用中，移动机器人在驱动轮机构的驱动下在地面上移动时，导电部624随着轮子622同步转动，从而周期性地接近导电感应件，在导电部624接近导电感应件以及远离导电感应件的过程中，导电部624上的电荷会发生变化，例如，导电部624上的电荷会发生转移，信号检测电路能够检测到导电部624上电荷的变化，从而生成一触发信号。

在本实施例中，信号检测电路可以包括基于电荷转移技术设计的感应芯片，信号检测电路包含与导电部624电性连接的单位电容，导电部624上的电荷会向单位电容转移，此过程即相当于对单位电容进行充电。由于电容两端的电压很容易测得，可以通过对单位电容两端的电压进行检测来获得电荷转移的情况；还可以利用微处理器控制晶体管的开关切换来以突发脉冲模式检测单位电容上电荷的微小变化，以此来确定导电部124是否在随着轮子122转动，从而判断轮子122是否在转动。

控制单元电路与信号检测电路电连接，控制单元电路被配置为响应触发信号而生成预设控制指令。例如，在一实施例中，触发信号表现为高电平信号，即信号检测电路的相应输出端是高电平信号，当信号检测电路未能检测到导电部624上电荷的变化时，信号检测电路的相应输出端是低电平信号，通过控制单元电路判断信号检测电路的相应输出端是低电平信号还是高电平信号，如果是高电平信号，则响应该高电平信号而生成预设控制指令。又如，在另一实施例中，触发信号表现为低电平信号，即信号检测电路的相应输出端是低电平信号，当信号检测电路未能检测到导电部624上电荷的变化时，信号检测电路的相应输出端是高电平信号，通过控制单元电路判断信号检测电路的相应输出端是低电平信号还是高电平信号，如果是低电平信号，则响应该低电平信号而生成预设控制指令。

对控制单元电路进行适当的电路设计、软件编程等，预设控制指令可以是用来控制移动机器人100的各个电子电器部件和/或控制单元电路内部的运行程序，电子电器部件包括但不限于驱动轮马达、中扫马达、边扫马达、吸尘风机、红外传感器、惯性测量单元、摄像头、激光测距传感器、霍尔传感器、蜂鸣器、指示灯等。例如，在一应用场景中，在确定驱动轮机构处于运行状态的情况下，如果万向轮机构的轮子122不转动，可以认为是由于移动机器人100翘起而导致动轮机构打滑或悬空转动，预设控制指令可以用来暂停计算驱动轮131的转动圈数，从而避免为移动机器人的路径规划、导航等功能的实现输入错误的参考数据。又如，在另一应用场景中，在确定驱动轮机构处于运行状态的情况下，如果万向轮机构的轮子122不转动，可以认为是由于万向轮机构的轮子122被头发、细线等缠住，预设控制指令可以用来控制驱动轮马达，以使驱动轮131反向转动，或者可以用来控制蜂鸣器发声、指示灯闪烁等。

本发明实施例提供的一种移动机器人，其中万向轮机构包括通过导电横轴可转动地设于轮壳的轮子，通过在轮子部分地设有导电部，导电感应件在轮子转动时受到导电部周期性的接近，电连接导电横轴的信号检测电路检测基于导电部周期性地接近导电感应件所引起的导电部上电荷的变化而生成触发信号，以便根据触发信号控制移动机器人的各个电子电器部件和/或控制单元电路内部的运行程序。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种移动机器人，其特征在于，包括：

本体，所述本体底部设有容置槽；

驱动轮机构，设于所述本体，所述驱动轮机构被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；

万向轮机构，包括可旋转地设于所述容置槽的轮壳和可转动地设于所述轮壳的轮子，所述轮子部分地设有导电部；

导电感应件，被配置为在所述轮子转动时受到所述导电部周期性的接近；

信号检测电路，电连接所述导电感应件，所述信号检测电路被配置为检测基于所述导电部周期性地接近所述导电感应件所引起的所述导电感应件上电荷的变化而生成触发信号。

2.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述导电感应件为围绕所述容置槽并固定于所述本体的金属圈。

3.根据权利要求2所述的移动机器人，其特征在于，所述金属圈排布于所述容置槽的内侧壁。

4.根据权利要求2所述的移动机器人，其特征在于，自所述本体底部向所述本体内部隆起有凸包结构，所述容置槽形成于所述凸包结构的内部；所述金属圈排布于所述容置槽的外侧壁。

5.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述导电感应件包括导电竖轴，所述导电竖轴连接所述本体和所述轮壳，所述轮壳以所述导电竖轴为转轴可旋转地设于所述容置槽。

6.根据权利要求5所述的移动机器人，其特征在于，所述导电感应件还包括铺设于所述轮壳表面的金属片或呈螺旋形状的金属纹路；所述金属片或所述金属纹路与所述导电竖轴电连接。

7.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述导电部为铺设于所述轮子表面的金属件或嵌入所述轮子内部的金属件。

8.根据权利要求7所述的移动机器人，其特征在于，所述金属件为片状结构或螺旋形结构。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的移动机器人，其特征在于，所述信号检测电路包括基于电荷转移技术的感应芯片。

10.一种移动机器人，其特征在于，包括：

本体，所述本体底部设有容置槽；

驱动轮机构，设于所述本体，所述驱动轮机构被配置为驱动所述移动机器人在地面上移动；

万向轮机构，包括可旋转地设于所述容置槽的轮壳和通过导电横轴可转动地设于所述轮壳的轮子，所述轮子部分地设有导电部，所述导电部与所述导电横轴电连接；

导电感应件，被配置为在所述轮子转动时受到所述导电部周期性的接近；

信号检测电路，电连接所述导电横轴，所述信号检测电路被配置为检测基于所述导电部周期性地接近所述导电感应件所引起的所述导电部上电荷的变化而生成触发信号。

11.根据权利要求10所述的移动机器人，其特征在于，所述导电部为至少部分显露于所述轮子表面的金属件或隐藏于所述轮子内部的金属件。

12.根据权利要求11所述的移动机器人，其特征在于，所述金属件为片状结构或螺旋形结构。