CN108333593A - 用于机器人的测距传感装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于传感技术设计领域，提供了用于机器人的测距传感装置，通过采用底板与主板结合的方式，并且在底板上设有接收电源信号的电源公座和对电源信号进行电压变换的变压模块，以及在主板上设有主控模块和用于感测预设方向上与障碍物距离的传感模块，由此实现了该测距传感装置体积较小，并且易拆卸、可与多种传感器件选配的作用；同时，感测预设方向上与障碍物的距离，使得机器人轻松避开障碍物，减少不必要的器件损坏及财产损失，解决现有的用于机器人的测距传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。

Description

用于机器人的测距传感装置
技术领域
本发明属于传感技术设计领域，尤其涉及用于机器人的测距传感装置。
背景技术
现今，人们的生活趋于智能化，机器人的应用也越来越普及，而机器人自身需具备多种传感装置，包括测速传感装置、测距传感装置、声控传感装置以及触摸传感装置等，并且每种传感装置可能会包括多个，然而，上述一系列的传感装置都存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。
因此，现有的用于机器人的测距传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供用于机器人的测距传感装置，旨在解决现有的用于机器人的测距传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。
本发明提供了一种用于机器人的测距传感装置，所述测距传感装置包括底板和主板，所述底板和所述主板电性连接；
所述底板设有：
用于与电源母座匹配对接，以接收电源信号的电源公座；和
与所述电源公座相连接，用于对所述电源信号进行电压变换的变压模块；
所述主板设有：
主控模块；和
用于感测预设方向上与障碍物的距离，并反馈距离信息给所述主控模块的传感模块。
本发明提供的用于机器人的测距传感装置，通过采用底板与主板结合的方式，并且在底板上设有接收电源信号的电源公座和对电源信号进行电压变换的变压模块，以及在主板上设有主控模块和用于感测预设方向上与障碍物距离的传感模块，由此实现了该测距传感装置体积较小，并且易拆卸、可与多种传感器件选配的作用；同时，感测预设方向上与障碍物的距离，使得机器人轻松避开障碍物，减少不必要的器件损坏及财产损失，解决现有的用于机器人的测距传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。
附图说明
图1是本发明提供的用于机器人的测距传感装置的结构示意图。
图2是本发明提供的用于机器人的测距传感装置中排针的连接结构示意图。
图3是本发明提供的用于机器人的测距传感装置中排母的连接结构示意图。
图4是本发明提供的用于机器人的测距传感装置中主控模块的示例电路图。
图5是本发明提供的用于机器人的测距传感装置中传感模块的示例电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
上述的用于机器人的测距传感装置，采用带磁铁的电源公座，可与带磁铁的电源母座吸合，实现电气性能导通。该测距传感装置可应用于机器人、自动引导小车结构、智能家居设备等场景进行测距及避障，实现易拆卸以及与多种传感器可选配的作用。
图1示出了本发明提供的用于机器人的测距传感装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
上述用于机器人的测距传感装置，包括底板101和主板102，底板101和主板102电性连接。
上述底板101设有电源公座1011和变压模块1012，电源公座1011用于与机器人主体的一电源母座匹配对接，以接收电源信号并进行信号传输；变压模块1012与电源公座1011相连接，用于对电源信号进行电压变换。
上述主板102设有主控模块1021和传感模块1022，传感模块1022用于感测预设方向上与障碍物的距离，并反馈距离信息给主控模块1021。
作为本发明一实施例，上述底板101和主板102通过分别设置于该两个板上的两组排针和排母进行对接。排针和排母为2*3Pin，间距为1.27mm。上述传感模块1022设于主板102的第一表面的中央位置，主控模块1021设于主板102的相对另一表面上。
图2和图3分别示出了本发明实施方式提供的用于机器人的测距传感装置中排针和排母的连接结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，上述排针J3的第一管脚和第二管脚接电压变换后的电源信号，排针J3的第三管脚悬空，排针J3的第四管脚、第五管脚以及第六管脚接地。
作为本发明一实施例，上述排母J2的第一管脚通过总线I2C2_SDA/UART_RX与电源公座1011(图3采用J1表示)的第二端子以及第一瞬态电压抑制二极管D1的第一端共接，排母J2的第二管脚通过总线I2C2_SCL/UART_TX与电源公座1011的第三端子以及第二瞬态电压抑制二极管D2的第一端共接，排母J2的第三管脚悬空，电源公座1011的第一端子与第三瞬态电压抑制二极管D3的第一端接入电源信号，电源公座1011的第四端子接地，第一瞬态电压抑制二极管D1的第二端与第二瞬态电压抑制二极管D2的第二端以及第三瞬态电压抑制二极管D3的第二端接地，所述排母J2的第四管脚、第五管脚以及第六管脚接地。
作为本发明一实施例，上述电源公座1011设有用于与所述机器人主体上的电源母座吸合对接的磁铁和四个弹簧针，四个弹簧针分别作为上述第一端子、第二端子、第三端子以及第四端子，四个弹簧针起到了提供电源信号和进行通信的功能。
由此，该测距传感装置中的电源公座1011、变压模块1012以及排母设为一PCB板上，主控模块1021、传感模块1022和排针设为另一PCB板上，排针和排母布局于左右两侧，两个PCB板通过排针和排母连接且固定，形成完整的主体。电源公座1011位于主体的底部，传感模块1022位于主体的顶部正中位置。
作为本发明一实施例，上述变压模块具体为低压差线性稳压器。低压差线性稳压器用于将5V的电源信号降压为3.3V并对主控模块1021和传感模块1022进行供电。
图4示出了本发明实施方式提供的用于机器人的测距传感装置中主控模块的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，上述主控模块1021包括主控芯片U2、第一电阻R1、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电容C4、第五电容C5以及第六电容C6；
主控芯片U2的第一电源端VDDA与第四电容C4的第一端接对所述电源信号进行电压变换后的电源电压端VDD_3V3，主控芯片U2的复位端NRST与第一电阻R1的第一端以及第五电容C5的第一端共接，第一电阻R1的第二端接电源电压端VDD_3V3，主控芯片U2的接地端BOOT0与第四电容C4的第二端以及第五电容C5的第二端接地，主控芯片U2的第一通信端PA7和第二通信端PB1分别通过总线I2C2_SCL和总线I2C1_SDA接传感模块1022，主控芯片U2的第二电源端VDD与第六电容C6的第一端接电源电压端VDD_3V3，第六电容C6的第二端接地，主控芯片U2的输出端PA9与第七电阻R7的第一端通过总线I2C2_SCL/UART_TX接底板101，主控芯片U2的接收端PA10与第六电阻R6的第一端通过总线I2C2_SDA/UART_RX接底板101，第六电阻R6的第二端与第七电阻R7的第二端接电源电压端VDD_3V3。该主控模块1021小封装，低功耗，带I2C串口和USB等接口，外部接8MHZ系统晶振。主控模块1021和传感模块1022进行I2C通信，主控模块1021读取传感模块1022的寄存器值并处理。
图5示出了本发明提供的用于机器人的测距传感装置中传感模块的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，上述传感模块1022包括传感芯片U1、第二电阻R2、第三电阻R3、第二电容C2以及第三电容C3；
传感芯片U1的第一通信端SCL与第二电阻R2的第一端通过总线I2C1_SCL接主控模块1021，传感芯片U1的第二通信端SDA与第三电阻R3的第一端通过总线I2C1_SDA接主控模块1021，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第二端接电源电压端VDD_3V3，传感芯片U1的第一电源端AVDD与第二电容C2的第一端接电源电压端VDD_3V3，传感芯片U1的第二电源端AVDDVCSCEL与第三电容C3的第一端接电源电压端VDD_3V3，第二电容C2的第二端与第三电容C3的第二端接地。所述传感芯片U1采用飞行时间测距法(Time-of-Flight，简称TOF)测距，可实现测距和避障功能，其尺寸为4.4mm*2.4mm*1.0mm，并且小型陶瓷贴片封装。优选的，传感模块1022还具备940nm激光收发，发送接收速度为30ms，接收角和发射角均为25°，测量距离为0～150cm，可直接读取寄存器的数据。
上述测距传感装置采用工程塑料合金外壳进行封装，并且电源公座1011和传感模块1022部分裸露于工程塑料合金外壳的表面。优选的，该测距传感装置的整体尺寸为41mm*13mm*12.5mm。
上述测距传感装置适用于多种场合，其可单个使用或多个同时使用。例如：双足机器人，机器人四肢各1个和胸部2个，最多6类不同传感器，多个测距传感装置可同时安装使用。测距传感装置内部的主控模块设置唯一ID码，机器人主机同时读取每个测距传感装置的测量值，实现多方位多角度测试的效果。当然，也可以单独或组合读取指定测距传感装置的测量值，实现特定方位及角度的测试。
综上，本发明实施例提供的用于机器人的测距传感装置，通过采用底板与主板结合的方式，并且在底板上设有接收电源信号的电源公座和对电源信号进行电压变换的变压模块，以及在主板上设有主控模块和用于感测预设方向上与障碍物距离的传感模块，由此实现了该测距传感装置体积较小，并且易拆卸、可与多种传感器件选配的作用；同时，感测预设方向上与障碍物的距离，使得机器人轻松避开障碍物，减少不必要的器件损坏及财产损失，解决现有的用于机器人的测距传感装置存在着体积较大、并且不易组装或拆卸的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于机器人的测距传感装置，其特征在于，所述测距传感装置包括底板和主板，所述底板和所述主板电性连接；
所述底板设有：
用于与电源母座匹配对接，以接收电源信号的电源公座；和
与所述电源公座相连接，用于对所述电源信号进行电压变换的变压模块；
所述主板设有：
主控模块；和
用于感测预设方向上与障碍物的距离，并反馈距离信息给所述主控模块的传感模块。
2.如权利要求1所述的测距传感装置，其特征在于，所述传感模块通过飞行时间测距法实现测距。
3.如权利要求1所述的测距传感装置，其特征在于，所述底板和所述主板通过排针和排母电性连接，所述排针的第一管脚和第二管脚接对所述电源信号进行电压变换后的电源电压端，所述排针的第四管脚、第五管脚以及第六管脚接地。
4.如权利要求3所述的测距传感装置，其特征在于，所述排母的第一管脚与所述电源公座的第二端子以及第一瞬态电压抑制二极管的第一端共接，所述排母的第二管脚与所述电源公座的第三端子以及第二瞬态电压抑制二极管的第一端共接，所述电源公座的第一端子与第三瞬态电压抑制二极管的第一端接入所述电源信号，所述电源公座的第四端子接地，所述第一瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第二瞬态电压抑制二极管的第二端以及所述第三瞬态电压抑制二极管的第二端接地。
5.如权利要求4所述的测距传感装置，其特征在于，所述电源公座设有用于与所述电源母座吸合对接的磁铁和四个弹簧针，四个所述弹簧针分别作为所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子以及所述第四端子。
6.如权利要求1所述的测距传感装置，其特征在于，所述变压模块具体为低压差线性稳压器。
7.如权利要求1所述的测距传感装置，其特征在于，所述主控模块包括：
主控芯片、第一电阻、第六电阻、第七电阻、第四电容、第五电容以及第六电容；
所述主控芯片的第一电源端与所述第四电容的第一端接电压变换后的所述电源信号，所述主控芯片的复位端与所述第一电阻的第一端以及所述第五电容的第一端共接，所述第一电阻的第二端接对所述电源信号进行电压变换后的电源电压端，所述主控芯片的接地端与所述第四电容的第二端以及所述第五电容的第二端接地，所述主控芯片的第一通信端和第二通信端接所述传感模块，所述主控芯片的第二电源端与所述第六电容的第一端接所述电源电压端，所述第六电容的第二端接地，所述主控芯片的输出端与所述第七电阻的第一端接所述底板，所述主控芯片的接收端与所述第六电阻的第一端接所述底板，所述第六电阻的第二端与所述第七电阻的第二端接所述电源电压端。
8.如权利要求1所述的测距传感装置，其特征在于，所述传感模块包括：
传感芯片、第二电阻、第三电阻、第二电容以及第三电容；
所述传感芯片的第一通信端与所述第二电阻的第一端接所述主控模块，所述传感芯片的第二通信端与所述第三电阻的第一端接所述主控模块，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第二端接对所述电源信号进行电压变换后的电源电压端，所述传感芯片的第一电源端与所述第二电容的第一端接所述电源电压端，所述传感芯片的第二电源端与所述第三电容的第一端接所述电源电压端，所述第二电容的第二端与所述第三电容的第二端接地。
9.如权利要求1所述的测距传感装置，其特征在于，所述测距传感装置采用工程塑料合金外壳进行封装。
10.如权利要求9所述的测距传感装置，其特征在于，所述电源公座和所述传感模块部分裸露于所述工程塑料合金外壳的表面。
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