CN111766607A - 一种自移动设备和非接触式障碍物检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种自移动设备，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置、探测光接收装置以及光束整形装置；探测光发射装置设置在自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；光束整形装置设置于探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；探测光接收装置设置于探测光发射装置的一侧，并向探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测出光光束区域的光信号。本申请的自移动设备能够在探测范围内有效接收光信号，且排除非探测区域内其它因素干扰的问题；还降低了制造成本，使得其结构简单，便于操作。

Description

一种自移动设备和非接触式障碍物检测装置

技术领域

本申请涉及障碍物检测领域，具体涉及一种自移动设备和一种非接触式障碍物检测装置。

背景技术

目前扫地机器人行业采用的防撞的方案基本分为两大类，接触式和非接触式，大多数扫地机器人采用接触式和非接触式方案组合使用。

接触式方案依靠接触碰撞产生的撞板位移或形变，触发防撞开关闭合，给出前方接触障碍物信号，改变机器运动状态，开关实现方式有霍尔式、机械按压式、弹簧压电式等。鲁棒性较高，不容易失效，可靠性高，成本低的特点，但是存在容易损坏机器，降低使用寿命，且碰撞过程中容易破坏易摔倒易损坏物体，复杂环境中损耗大量的时间，无法正常工作，且工作过程中不停的碰撞，给用户感受不好。

非接触式方案，实现方案较多，基本原理是物体距离的检测，如超声波探测、微波探测、光学测距、红外发射接收光电二极管式等。非接触式具有提前感知，提前改变运动状态的优点，但是存在可靠性低，部分方案成本较高缺点。

两者方案结合使用，是当前高端扫地机器人的主流做法，既需要非接触式方案的提前探测，提前改变运动状态的优点，又采取接触式方案解决个别物体或场景无法有效检测的风险，可靠性高。以上方案虽有效解决了相关问题，但是均存在成本昂贵，结构复杂等问题。

发明内容

本申请提供了一种自移动设备，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置、探测光接收装置、以及光束整形装置；其中，

所述探测光发射装置设置在所述自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；

所述光束整形装置设置于所述探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的所述探测光束的光束角度；

所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的一侧，并向所述探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测所述出光光束区域的光信号。

可选的，所述探测光接收装置的接收角沿其倾斜轴线张开有预定的接收角度，所述探测光接收装置接收所述接收角度与所述出光光束区域交叠区域的光信号。

可选的，所述探测光发射装置为LED红外发射灯，且为多个并呈水平间隔设置，每个所述探测光束的光束角度对应不同的探测区域，并形成具有所述出光光束区域的光带。

可选的，所述探测光发射装置设置为四个，每相邻两个所述探测光发射装置之间的水平方向夹角为40度。

可选的，所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的一侧具体为，所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的上方；所述探测光接收装置的接收角的水平张角覆盖所述光带。

可选的，所述探测光接收装置为两个，每个所述探测光接收装置在水平方向分别向所述自移动设备本体的两侧偏移。

可选的，在垂直于所述出光方向的平面上的所述探测光束包括相互垂直的第一方向光束和第二方向光束。。

可选的，所述光束整形装置为柱面透镜或棱镜；所述柱面透镜的轴向子午线与所述第二方向光束平行。

可选的，所述探测光接收装置为红外光电二极管。

可选的，还包括：隔板，所述隔板设置在所述探测光发射装置和所述探测光接收装置之间。

本申请还提供一种自移动设备，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置、探测光接收装置、光束整形装置以及探测接触装置；其中，

所述探测光发射装置设置在所述自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；

所述光束整形装置设置于所述探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的所述探测光束的光束角度；

所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的上方，并向所述探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测所述出光光束区域的光信号；

所述探测接触装置设置于所述探测光发射装置的斜上偏侧，用于防止所述探测光发射装置漏检障碍物。

本申请还提供一种非接触式障碍物检测装置，包括：探测光发射装置、探测光接收装置以及光束整形装置；其中，

所述探测光发射装置设置在装置本体的前视方向，用于发射探测光束；

所述光束整形装置设置于所述探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的所述探测光束的光束角度；

所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的上方，并向所述探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测所述出光光束区域的光信号。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：本申请提供一种自移动设备，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置、探测光接收装置以及光束整形装置；探测光发射装置设置在自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；光束整形装置设置于探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；探测光接收装置设置于探测光发射装置的一侧，并向探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测出光光束区域的光信号。本申请的自移动设备能够在探测范围内有效接收光信号，且排除非探测区域内其它因素干扰的问题；还降低了制造成本，使得其结构简单，便于操作。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的一种自移动设备的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本申请第一实施例提供的一种自移动设备的工作原理图；

图4是本申请第二实施例提供的一种自移动设备的结构示意图；

图5是本申请第三实施例提供的一种非接触式障碍物检测装置的结构示意图。

自移动设备100，探测光发射装置1，探测光接收装置2，光束整形装置3，自移动设备200，探测接触装置4，隔板5，非接触式障碍物检测装置300。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请第一实施例提供一种自移动设备100，图1是本申请实施例提供的自移动设备100的结构示意图。

结合图1和图2所示，本申请实施例提供的自移动设备100，包括：自移动设备本体，和设置在自移动设备本体上的探测光发射装置1、探测光接收装置2以及光束整形装置3。

在本实施例中，自移动设备本体为柱体结构，且在自移动设备本体的底部安装有驱动装置(未示)，驱动装置具体可以是驱动电机和驱动轮；自移动设备100通过驱动装置行进到指定的位置。其中，为了能够及时获知前进路线上是否存在障碍物，则将探测光发射装置1设置在自移动设备本体的前视方向，以使得探测光发射装置1的出光方向朝向前方，即使得探测光发射装置1发射的探测光束朝向前方，从而能够及时探测到前进路线上存在的障碍物；且基于探测光发射装置1发出的是光束，在视觉角度下该光束呈现为柱体结构，即在俯视方向上能够观测到该光束形成的水平覆盖面，和在侧视方向上能够观测到该光束形成的垂直覆盖面；在本实施例中，将光束的水平覆盖面方向定义为第一方向，将垂直覆盖面方向定义为第二方向；可见，第一方向和第二方向垂直且均垂直于探测光束的出光方向，若第一方向和第二方向相交于一个垂直于出光方向的平面上，则该平面即为沿出光方向的柱体结构的光束的一个截面；对应于探测光束，即在垂直于出光方向的平面上的探测光束包括相互垂直的第一方向光束和第二方向光束；也可以理解为探测光发射装置1发射的探测光束具有水平发散角度和具有垂直发散角度，从而使得探测光发射装置1发出的探测光束为条状光斑，也使得探测光发射装置1发出的探测光束是具有一定范围的区域，即为光束区域。如图3所示，探测光发射装置1能够在前视方向上探测光束区域中的障碍物。其中，由于第一方向光束和第二方向光束具有一定的发散角度，所以出光光束区域在远离探测光发射装置1的方向上范围越来越大，且出光光束区域的在垂直方向上的截面可以为不规则多边形。

其中，为了能够探测不同角度上的障碍物，则在本实施例中，将探测光发射装置1的数量设置为多个，且呈水平间隔设置；水平间隔设置的探测光发射装置1均设置在自移动设备本体的前视方向范围内，且每个探测光发射装置1具有不同的探测角度，又基于每个探测光发射装置1具有各自的出光方向并发射探测光束，所以每个探测光发射装置1发射的探测光束的光束角度对应不同的探测区域；也就是说，每个探测光发射装置1的出光光束区域在自移动设备本体的前视方向范围内对应不同的角度，进而形成具有出光光束区域的光带，使得探测光发射装置1发射的探测光束所覆盖的范围更大，能够探测到更大范围内的障碍物。

具体的，如图3所示，在本实施例中，探测光发射装置1的数量设置为4个，由于自移动设备本体为柱体结构，则自移动设备本体的前端为弧形结构，多个探测光发射装置1沿水平方向依次等间隔分布在自移动设备本体的前端，即使得探测光发射装置1的出光光束区域对应不同的角度，从而实现对自移动设备本体前方具有的出光光束区域的光带(多个探测光发射装置1发射的探测光束形成扇形区域)的探测。

具体为，探测光发射装置1设置在自移动设备本体上的水平高度为D1＝30mm，每个探测光发射装置1的水平发散角度为40度，垂直发散角度为15度；每相邻两个探测光发射装置1之间设置的水平方向夹角为40度；且考虑到探测光发射装置1的数量为多个，则对每个探测光发射装置1设置有编码信息，以根据编码信息确定对应不同角度的出光光束区域；例如，如图1所示，从左至右，对应有编码信息的探测光发射装置1的分别为1号探测光发射装置1，2号探测光发射装置1，3号探测光发射装置1，4号探测光发射装置1；其中，3号和2号探测光发射装置1分别设置在自移动设备本体的前端以弧形结构的中心线向左右两侧分别偏离20度的方向位置，1号探测光发射装置1设置在以2号探测光发射装置1为参考物且向左侧偏离40度的方向位置，4号探测光发射装置1设置在以3号探测光发射装置1为参考物且向右侧偏离40度的方向位置；相对应的，出光光束区域为1号出光光束区域，2号出光光束区域等等。多个探测光发射装置1的设置，可以使得探测的范围覆盖的更广，且形成的具有出光光束区域的光带，使得在探测光束的范围中没有遗漏，并对探测光发射装置1设置有编码信息，可以准确地分辨出障碍物具体在哪个出光光束区域中，进而再进一步确定障碍物在出光光束区域中具体的位置；从而提高了探测的准确度。当然，在其它的实施例中，探测光发射装置1的数量还可以是其它，其相互之间设置的位置也不同于本实施例，只要是能够实现对出光光束区域中障碍物的探测，均是本申请所要保护的范围。

在本实施例中，探测光发射装置1可以为LED红外发射灯(一种将电能转换为光能的近红外发光器件)，且为了将探测光束的第二方向光束(垂直方向上的探测光束的光束角度)收缩，则在探测光发射装置1的出光方向上设置有光束整形装置3，即光束整形装置3用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；具体的，当探测光发射装置1按出光方向发射探测光束后，光束整形装置3将探测光束在第二方向光束收缩，而探测光束在第一方向光束不受影响；也就是说，束整形装置3将探测光束的垂直发散角度减小，而水平发散角度仍然为LED红外发射灯的发散角度。在本实施例中，光束整形装置3为柱面透镜或棱镜，其中，柱面透镜(柱面与轴平行的方向上是平行面，柱面在与轴垂直的方向上是圆形的透镜结构)的轴向子午线与第二方向光束平行，探测光束通过轴向子午线不会出现聚散度的改变，探测光束通过屈光力子午线会出现聚散度的改变(也就是光束整形装置3将第二方向光束进行收缩)；当然，在其它的实施例中，光束整形装置3还可以是其它的透镜结构，只要是能够将探测光束的第二方向光束收缩均是本申请实施例所要保护的范围。

再进一步的，为了及时的探测到探测光发射装置1的出光光束区域中的光信号，如图1和图3所示，则将探测光接收装置2设置于探测光发射装置1的一侧，该侧具体位于探测光发射装置1的上方；且向探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度，以探测出光光束区域的光信号。其中，探测光接收装置2的接收角沿其倾斜轴线张开有预定的接收角度，探测光接收装置2接收接收角度与出光光束区域交叠区域的光信号，即探测光接收装置2的接收角度和探测光发射装置1的出光光束区域交叉形成的交叠区域(图3中C符号所指位置)，该交叠区域是一个不规则的空间区域，图3仅是其垂直方向的截面示意图，探测光接收装置2能够接收该交叠区域中的光信号。需要说明的是，探测光接收装置2的接收角度大于探测光发射装置1的出光光束区域，且在水平方向上探测光接收装置2的接收角的水平张角能够覆盖探测光发射装置1的出光光束区域。

进一步的，由于探测光接收装置2的接收角沿其倾斜轴线张开有预定的接收角度，则探测光接收装置2的接收角度在地面具有接收距离，探测光接收装置2接收接收距离内的光信号。需要说明的是，该接收距离也是自移动设备100检测到障碍物的刹车距离，该接收距离的设定是根据实验所得，例如通过计算自移动设备100的初始速度和加速度等其它的数据参量来确定接收距离，从而在探测光接收装置2接收接收距离内的光信号同时，避免机体因没有充足的调整距离而撞到障碍物。

具体的，在本实施例中，如图1-图3所示，探测光接收装置2为红外光电二极管，探测光接收装置2设置在探测光发射装置1的上方，二者之间的距离设定为D2＝30mm，探测光接收装置2向探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度(图3角A所示)为30度，探测光接收装置2的接收角度(图3角B所示)为70度；其中，对应于上述探测光发射装置1设置有4个，则探测光接收装置2设置的数量为2个，每个探测光接收装置2在水平方向分别向自移动设备本体的左右两侧偏移，偏移角度设定为30度；并对每个探测光接收装置2编码，即1号探测光接收装置2和2号探测光接收装置2；且1号探测光接收装置2对应接收1、2号探测光发射装置1的出光光束区域中的光信号，2号探测光接收装置2对应接收3、4号探测光发射装置1的出光光束区域中的光信号；2个探测光接收装置2之间有安装的夹角，二者的接收角度可以覆盖4个探测光发射装置1形成的具有出光光束区域的光带范围；结合探测光发射装置1的设定位置，以实现对自移动设备本体前方120度的空间范围的检测。也就是说，在水平方向上，探测光接收装置2的接收角的水平张角可以覆盖探测光发射装置1的出光光束区域，从而实现探测光接收装置2对于探测光发射装置1的出光光束区域的光信号的探测。进一步的，探测光接收装置2的接收角度在地面具有接收距离为L＝150mm，且由于自移动设备本体向障碍物是由远至近运动，所以交叠区域在接收距离贴近地面的低矮的障碍物不会遗漏，从而使得探测的准确程度进一步提高。

特别的，考虑到4个探测光接收装置2之间具有安装的夹角，则探测光发射装置1的出光光束区域之间必然存在盲区，但由于靠近探测光发射装置1发出的光束能量较高，即在水平发散角度的外部和垂直发散角度的外部(靠近探测光发射装置1处)存在一定量的杂光，探测光接收装置2的接收角度属于半高能量角(是指边缘接收效率为中心效率一半的角度)，实际的接收角度远超过该接收角度，且靠近探测光发射装置1的障碍物发射的光信号较强，所以这些盲区是不存在或者是极小的，并不影响探测光接收装置2接收光信号。

在本实施例中，探测光接收装置2能够接收接收角度在出光光束区域中的光信号、能够接收接收距离内的光信号以及能够接收水平方向的接收角度内(水平张角)的光信号。地面的反光信号不会影响其正常工作，远距离或者超出探测光接收装置2的接收角度的光信号也不会影响其正常运行。当然，在本实施例中，为了防止探测光发射装置1和探测光接收装置2之间发生串光干扰，则在探测光发射装置1和探测光接收装置2之间设置有隔板5。

以下通过具体的应用场景解释说明自移动设备100的工作原理，具体的，自移动设备100上还设置有控制装置(未示)，在自移动设备100行进过程中，自移动设备100的探测光发射装置1发射探测光束，探测光接收装置2探测出光光束区域的光信号；当自移动设备100探测到前方左区域有障碍物反射的光信号时，则控制装置会对该光信号进行分析和判断，并控制驱动装置向右转动，从而在修正以后的路线上继续行进；当自移动设备100探测到正前方区域有障碍物反射的光信号时，则控制装置会对该光信号进行分析和判断，并控制驱动装置向右或者向左转动，再或者后退掉头，从而在修正以后的路线上继续行进；当自移动设备100探测到前方右区域有障碍物反射的光信号时，则控制装置会对该光信号进行分析和判断，并控制驱动装置向左转动，从而在修正以后的路线上继续行进。

当然，基于探测光发射装置1和探测光接收装置2为多个，继而对应不同的探测角度，从而使得移动设备探测到的障碍物反射的光信号对应于更加具体的方位，也进一步使得控制装置在对光信号进行分析和判断后，控制驱动装置转动角度不同。例如，探测光发射装置1为1、2、3、4号等间隔分布在自移动设备100的前端，当1号探测光发射装置1探测到光信号时，2-4号探测光发射装置1未探测到光信号，则控制装置控制驱动装置向右偏转45度行进；再如，当1、2号探测光发射装置1探测到光信号时，3-4号探测光发射装置1未探测到光信号，则控制装置控制驱动装置向右偏转90度行进。自移动设备100根据不同角度的探测光发射装置1探测到具体的光信号，从而调整不同的转动角度，且转动角度并不唯一，详见下表1，其中Y表示有光信号，N表示无光信号。

表1

本申请实施例提供一种自移动设备100，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置1、探测光接收装置2以及光束整形装置3；探测光发射装置1设置在自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；光束整形装置3设置于探测光发射装置1的出光方向，用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；探测光接收装置2设置于探测光发射装置1的一侧，并向探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测出光光束区域的光信号。本申请的自移动设备能够在探测范围内有效接收光信号，且排除非探测区域内其它因素干扰的问题；还降低了制造成本，使得其结构简单，便于操作。

本申请第二实施例提供了一种自移动设备200，该自移动设备200的基本组成结构与第一实施例中提及的自移动设备200有很多相似之处，在此对其中相同或者对应的部件采用相同的标号。

本实施例提供一种自移动设备200，如图4所示，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置1、探测光接收装置2、光束整形装置3以及探测接触装置4；其中，探测光发射装置1设置在自移动设备本体的前视方向，光束整形装置3设置于探测光发射装置1的出光方向，用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；探测光接收装置2设置于探测光发射装置1的上方，并向探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测出光光束区域的光信号；探测接触装置4设置于探测光发射装置1的斜上偏侧，用于防止所述探测光发射装置漏检障碍物。

具体的，在本实施例中，探测光发射装置1设置在自移动设备本体的前视方向，从而使得探测光发射装置1的出光方向也朝向前方；即使得探测光发射装置1发射的探测光束朝向前方，从而能够及时探测到前进路线上存在的障碍物；且基于探测光发射装置1发出的是光束，在视觉角度下该光束呈现为柱体结构，即在俯视方向上能够观测到该光束形成的水平覆盖面，和在侧视方向上能够观测到该光束形成的垂直覆盖面；在本实施例中，将光束的水平覆盖面方向定义为第一方向，将垂直覆盖面方向定义为第二方向；可见，第一方向和第二方向垂直且均垂直于探测光束的出光方向，若第一方向和第二方向相交于一个垂直于出光方向的平面上，则该平面即为沿出光方向的柱体结构的光束的一个截面；对应于探测光束，即在垂直于出光方向的平面上的探测光束包括相互垂直的第一方向光束和第二方向光束；也可以理解为探测光发射装置1发射的探测光束具有水平发散角度和具有垂直发散角度，从而使得探测光发射装置1发出的探测光束为条状光斑，也使得探测光发射装置1发出的探测光束是具有一定范围的区域，即为光束区域。如图3所示，探测光发射装置1能够在前视方向上探测光束区域中的障碍物。其中，由于第一方向光束和第二方向光束具有一定的发散角度，所以出光光束区域在远离探测光发射装置1的方向上范围越来越大，且出光光束区域的在垂直方向上的截面可以为不规则多边形。

其中，为了能够探测不同角度上的障碍物，则在本实施例中，将探测光发射装置1的数量设置为多个，且呈水平间隔设置；水平间隔设置的探测光发射装置1均设置在自移动设备本体的前视方向范围内，且每个探测光发射装置1具有不同的探测角度，又基于每个探测光发射装置1具有各自的出光方向并发射探测光束，所以每个探测光发射装置1发射的探测光束的光束角度对应不同的探测区域；也就是说，每个探测光发射装置1的出光光束区域在自移动设备本体的前视方向范围内对应不同的角度，进而形成具有出光光束区域的光带，使得探测光发射装置1发射的探测光束所覆盖的范围更大，能够探测到更大范围内的障碍物。

具体的，在本实施例中，探测光发射装置1的数量设置为4个，自移动设备本体为柱体结构，自移动设备本体的前端为弧形结构，多个探测光发射装置1沿水平方向依次等间隔分布在自移动设备本体的前端(即多个探测光发射装置1发射的探测光束形成扇形区域)，即使得探测光发射装置1的出光光束区域对应不同的角度，从而实现对自移动设备本体前方具有的出光光束区域的光带的探测。

具体为，探测光发射装置1设置在自移动设备本体上的水平高度为D1＝30mm，每个探测光发射装置1的水平发散角度为40度，垂直发散角度为15度；每相邻两个探测光发射装置1之间设置的水平方向夹角为40度；且考虑到探测光发射装置1的数量为多个，则对每个探测光发射装置1设置有编码信息，以根据编码信息确定对应不同角度的出光光束区域；例如，如图4所示，从左至右，对应有编码信息的探测光发射装置1的分别为1号探测光发射装置1，2号探测光发射装置1，3号探测光发射装置1，4号探测光发射装置1；其中，3号和2号探测光发射装置1分别设置在自移动设备本体的前端以弧形结构的中心线向左右两侧分别偏离20度的方向位置，1号探测光发射装置1设置在以2号探测光发射装置1为参考物且向左侧偏离40度的方向位置，4号探测光发射装置1设置在以3号探测光发射装置1为参考物且向右侧偏离40度的方向位置；相对应的，出光光束区域为1号出光光束区域，2号出光光束区域等等。多个探测光发射装置1的设置，可以使得探测光束的范围覆盖的更广，且形成的具有出光光束区域的光带，使得在探测的范围中没有遗漏，并对探测光发射装置1设置有编码信息，可以准确地分辨出障碍物具体在哪个出光光束区域中，进而再进一步确定障碍物在出光光束区域中具体的位置；从而提高了探测的准确度。当然，在其它的实施例中，探测光发射装置1的数量还可以是其它，其相互之间设置的位置也不同于本实施例，只要是能够实现对出光光束区域中障碍物的探测，均是本申请所要保护的范围。

其中，在本实施例中，探测光发射装置1可以为LED红外发射灯(一种将电能转换为光能的近红外发光器件)，且为了将探测光束的第二方向光束(垂直方向上的探测光束的光束角度)收缩，则在探测光发射装置1的出光方向上设置有光束整形装置3，即光束整形装置3用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；具体的，当探测光发射装置1按出光方向发射探测光束后，光束整形装置3将探测光束在第二方向光束收缩，而探测光束在水平方向、光束不受影响；也就是说，束整形装置3将探测光束的垂直发散角度减小，而水平发散角度仍然为LED红外发射灯的发散角度。在本实施例中，光束整形装置3为柱面透镜或棱镜，其中，柱面透镜的曲面部位能够将第二方向光束收缩；当然，在其它的实施例中，光束整形装置3还可以是其它的透镜结构，只要是能够将探测光束的第二方向光束收缩均是本申请实施例所要保护的范围。

再进一步的，为了及时的探测到探测光发射装置1的出光光束区域中的光信号，如图3和图4所示，则将探测光接收装置2设置于探测光发射装置1的一侧，该侧具体位于探测光发射装置1的上方；且探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度，以探测出光光束区域的光信号。其中，探测光接收装置2的接收角沿其倾斜轴线张开有预定的接收角度，探测光接收装置2接收接收角度与出光光束区域交叠区域的光信号，即探测光接收装置2的接收角度和探测光发射装置1的出光光束区域交叉形成的交叠区域(图3中C符号所指位置)，该交叠区域是一个不规则的空间区域，图3仅是其垂直方向的截面示意图，探测光接收装置2接收该交叠区域中的光信号。需要说明的是，探测光接收装置2的接收角度大于探测光发射装置1的出光光束区域，且在水平方向上实现探测光接收装置2的接收角的水平张角能够覆盖探测光发射装置1的出光光束区域。

进一步的，由于探测光接收装置2的接收角沿其倾斜轴线张开有预定的接收角度，则探测光接收装置2的接收角度在地面具有接收距离，探测光接收装置2接收接收距离内的光信号。需要说明的是，该接收距离也是自移动设备200检测到障碍物的刹车距离，该接收距离的设定是根据实验所得，例如通过计算自移动设备200的初始速度和加速度等其它的数据参量来确定接收距离，从而在探测光接收装置2接收接收距离内的光信号同时，避免机体因没有充足的调整距离而撞到障碍物。

具体的，在本实施例中，探测光接收装置2为红外光电二极管，探测光接收装置2设置在探测光发射装置1的上方，二者之间的距离设定为D2＝30mm，探测光接收装置2向探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度(图3角A所示)为30度，探测光接收装置2的接收角度(图3角B所示)为70度；其中，对应于上述探测光发射装置1设置有4个，则探测光接收装置2设置的数量为2个，每个探测光接收装置2在水平方向分别向自移动设备本体的左右两侧偏移，偏移角度设定为30度；并对每个探测光接收装置2编码，即1号探测光接收装置2和2号探测光接收装置2；且1号探测光接收装置2对应接收1、2号探测光发射装置1的出光光束区域中的光信号，2号探测光接收装置2对应接收3、4号探测光发射装置1的出光光束区域中的光信号；2个探测光接收装置2之间有安装的夹角，二者的接收角度可以覆盖4个探测光发射装置1形成的具有出光光束区域的光带范围；结合探测光发射装置1的设定位置，以实现对自移动设备本体前方120度的空间范围的检测。也就是说，在水平方向上，探测光接收装置2的接收角的水平张角可以覆盖探测光发射装置1的出光光束区域，从而实现探测光接收装置2对于探测光发射装置1的出光光束区域的光信号的探测。进一步的，探测光接收装置2的接收角度在地面具有接收距离为L＝150mm，且由于自移动设备本体向障碍物是由远至近运动，所以交叠区域在接收距离贴近地面的低矮的障碍物不会遗漏，从而使得探测的准确程度进一步提高。

由上述内容可知，本实施例的自移动设备200采用的是非接触方式探测障碍物的，当非接触方式失效时，为了及时探测障碍物的位置，则本实施例还设置有探测接触装置4，探测接触装置4设置于探测光发射装置1的斜上偏侧，用于探测出光光束区域中的障碍物。

具体的，结合图4所示，探测接触装置4为多个，且间隔设置在探测光发射装置1之间，以接触对应不同角度区域的障碍物，且探测接触装置4具有编码信息，根据编码信息确定障碍物对应的角度区域。例如，图4中，从左至右方向，探测接触装置4分别具有的编码信息为1、2、3号(未标记)，每个探测接触装置4设置在自移动设备本体的不同方位，从而可以接触不同区域内的障碍物。且在1、2号探测光发射装置1之间的探测接触装置4斜向上设置且偏向1号探测光发射装置1；2、3号探测光发射装置1之间的探测接触装置4正向前视方向；3、4号探测光发射装置1之间的探测接触装置4斜向上设置且偏向4号探测光发射装置1。其中，探测接触装置4上设置有碰撞开关，当探测接触装置4与障碍物接触时，碰撞开关会闭合，障碍物检测装置200可以根据碰撞开关的具体位置确定障碍物的位置，从而及时做出调整。

具体的，探测接触装置4设置为多个，例如探测接触装置4编码为1、2、3号等间隔分布在探测光发射装置1之间，每个探测接触装置4可接触的区域为60度；当1号探测接触装置4(设置在左侧位置)接触到障碍物时，其上的碰撞开关闭合，以并发出探测信号，控制装置会对探测信号进行分析和判断，并控制驱动装置向右转动，该转动角度可以为0～90度，从而在修正以后的路线上继续行进；当2号探测接触装置4(设置在正中位置)接触到障碍物时，其上的碰撞开关闭合，以并发出探测信号，控制装置会对探测信号进行分析和判断，并控制驱动装置向左或向右转动，再或者后退掉头，从而在修正以后的路线上继续行进；当3号探测接触装置4(设置在右侧位置)接触到障碍物时，其上的碰撞开关闭合，以并发出探测信号，控制装置会对探测信号进行分析和判断，并控制驱动装置向左转动，该转动角度可以为0～90度，从而在修正以后的路线上继续行进。当然，探测接触装置4的数量和设置位置还可以是其它，只要是能够探测到障碍物，均是本实施例所要保护的范围。

需要说明的是，特别是在探测光接收装置2失效的情况下(例如探测光接收装置2或探测光发射装置1功能失效、细小障碍物发射率低或者突然进入接收距离内的细小障碍物等)，探测接触装置4可以及时探测到障碍物的方位。当然，探测光发射装置1、探测光接收装置2以及探测接触装置4可以共同使用，即在探测光接收装置2没有检测到障碍物时，探测接触装置4通过与障碍物接触发现其位置，从而及时做出调整。

当然，在本实施例中，为了防止探测光发射装置1和探测光接收装置2之间发生串光干扰，则在探测光发射装置1和探测光接收装置2之间设置有隔板5。

本申请实施例提供了一种自移动设备200，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置1、探测光接收装置2、光束整形装置3以及探测接触装置4；其中，探测光发射装置1设置在自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；光束整形装置3设置于探测光发射装置1的出光方向，用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；探测光接收装置2设置于探测光发射装置1的上方，并向探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测出光光束区域的光信号；探测接触装置4设置于探测光发射装置1的斜上偏侧，用于探测出光光束区域中的障碍物。本申请的自移动设备能够在探测范围内有效接收光信号，且排除非探测区域内其它因素干扰的问题；还降低了制造成本，使得其结构简单，便于操作。

本申请第三实施例提供了一种非接触式障碍物检测装置300，该非接触式障碍物检测装置300的基本组成结构与第一实施例、第二实施例中提及的自移动设备有很多相似之处，在此对其中相同或者对应的部件采用相同的标号。

本申请第三实施例提供了一种非接触式障碍物检测装置300，如图5所示，包括：探测光发射装置1、探测光接收装置2以及光束整形装置3；其中，探测光发射装置1设置在装置本体的前视方向，用于发射探测光束；光束整形装置3设置于探测光发射装置1的出光方向，用于调整垂直方向上的探测光束的光束角度；探测光接收装置2设置于探测光发射装置1的上方，并向探测光发射装置1的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测出光光束区域的光信号。当然，在本实施例中，为了防止探测光发射装置1和探测光接收装置2之间发生串光干扰，则在探测光发射装置1和探测光接收装置2之间设置有隔板5。本实施例的非接触式障碍物检测装置300能够在探测范围内有效接收光信号，且排除非探测区域内其它因素干扰的问题；还降低了制造成本，使得其结构简单，便于操作。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种自移动设备，其特征在于，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置、探测光接收装置、以及光束整形装置；其中，

所述探测光发射装置设置在所述自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；

所述光束整形装置设置于所述探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的所述探测光束的光束角度；

所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的一侧，并向所述探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测所述出光光束区域的光信号。

2.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述探测光接收装置的接收角沿其倾斜轴线张开有预定的接收角度，所述探测光接收装置接收所述接收角度与所述出光光束区域交叠区域的光信号。

3.根据权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，所述探测光发射装置为LED红外发射灯，且为多个并呈水平间隔设置，每个所述探测光束的光束角度对应不同的探测区域，并形成具有所述出光光束区域的光带。

4.根据权利要求3所述的自移动设备，其特征在于，所述探测光发射装置设置为四个，每相邻两个所述探测光发射装置之间的水平方向夹角为40度。

5.根据权利要求4所述的自移动设备，其特征在于，所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的一侧具体为，所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的上方；所述探测光接收装置的接收角的水平张角覆盖所述光带。

6.根据权利要求5所述的自移动设备，其特征在于，所述探测光接收装置为两个，每个所述探测光接收装置在水平方向分别向所述自移动设备本体的两侧偏移。

7.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，在垂直于所述出光方向的平面上的所述探测光束包括相互垂直的第一方向光束和第二方向光束。

8.根据权利要求7所述的自移动设备，其特征在于，所述光束整形装置为柱面透镜或棱镜；所述柱面透镜的轴向子午线与所述第二方向光束平行。

9.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述探测光接收装置为红外光电二极管。

10.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，还包括：隔板，所述隔板设置在所述探测光发射装置和所述探测光接收装置之间。

11.一种自移动设备，其特征在于，包括：设置在自移动设备本体上的探测光发射装置、探测光接收装置、光束整形装置以及探测接触装置；其中，

所述探测光发射装置设置在所述自移动设备本体的前视方向，用于发射探测光束；

所述光束整形装置设置于所述探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的所述探测光束的光束角度

所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的上方，并向所述探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测所述出光光束区域的光信号；

所述探测接触装置设置于所述探测光发射装置的斜上偏侧，用于防止所述探测光发射装置漏检障碍物。

12.一种非接触式障碍物检测装置，其特征在于，包括：探测光发射装置、探测光接收装置以及光束整形装置；其中，

所述探测光发射装置设置在装置本体的前视方向，用于发射探测光束；

所述光束整形装置设置于所述探测光发射装置的出光方向，用于调整垂直方向上的所述探测光束的光束角度；

所述探测光接收装置设置于所述探测光发射装置的上方，并向所述探测光发射装置的出光光束区域倾斜设定的角度，用于探测所述出光光束区域的光信号。

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