CN114454817A - 一种用于自行走设备的外壳位移检测结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于自行走设备的外壳位移检测结构，所述自行走设备包括设备主体和覆盖在设备主体外部的壳体，所述位移检测结构包括座体、摆动杆、被检测元件和检测元件，所述座体连接于设备主体上，所述座体内部具有一通孔，所述摆动杆上端连接于所述壳体、下端自所述座体的通孔下部开口穿出，当设备主体与壳体之间发生位移时，所述摆动杆会发生摆动，所述摆动杆包括主体杆件和检测杆，所述主体杆件和检测杆之间活动连接，所述检测杆的下端连接有所述被检测元件，所述检测元件位于所述被检测元件的下部。本发明可以防止被检测元件摆动幅度过大，导致信号缺失，检测失败，也可以避免被检测元件发生过度偏转，检测更加准确。
Description
技术领域
本发明属于自行走设备技术领域，具体涉及一种用于自行走设备的外壳位移检测结构。
背景技术
自行走设备中，特别是一些割草机器人、清扫机器人设备，均设置有碰撞检测装置，用于感知机器是否发生碰撞，一些碰撞检测装置还可以检测到设备外壳碰撞点的具体方向，现在常用的碰撞结构多是通过设置活动的外壳体，外壳体与机身之间存在相对位移，通过接触开关、霍尔传感器等手段检测外壳体和设备之间的相对位移，完成碰撞检测。现有的碰撞检测结构精度较低，误差较大，检测准确性不高，检测精度难以适应机器复杂的工作环境。特别是在外壳与机身之间发生较大相对位移时，可能导致相应的元件超出检测元件的有效检测范围，导致检测失效。
如图1-11所示，一种带有抬起检测结构的自动行走设备，包括：行走设备主体2和覆盖在其外部的壳体1，所述行走设备主体2包括行走单元用于带动设备实现行进、转向等动作；包括功能单元用于实现相关功能，本实施例以割草机器人为例，行走设备主体2上包括切割单元用于切割草体。
行走设备主体2上设置有第一连接座3和第二连接座4，第一连接座3设置于行走设备主体2后部，第二连接座4设置于行走设备主体2前部，第一连接座3和第二连接座4各有两个。第二连接座4可以进行伸缩。壳体1与行走设备主体2通过第一连接座3和第二连接座4进行连接，壳体1头部可以在为外力作用下与主体2发生相对位移。
具体的，主体2为由底座201和机身上壳202组成的内部中空的封闭腔体。
如图3-11所示为第二连接座4的具体结构，第二连接座4包括伸缩组件400，伸缩组件400两端分别设置下连接座403和上连接座404用于连接行走设备主体2和壳体1。伸缩组件400可以进行伸缩。
伸缩组件400包括互相套接的第一伸缩部401和第二伸缩部402，第二伸缩部402上设置有竖直的滑槽406，第一伸缩部401上连接销轴407，销轴407可在滑槽406中滑动，实现伸缩组件400的伸缩。滑槽406长度不超过100mm，避免壳体1与行走设备主体2之间开合程度过大。第一伸缩部401与下连接座403通过连接螺钉405连接。第一、二伸缩部与上、下连接座也可以通过其他连接方式进行连接，或者做成一体化结构。
图5为第二连接座4收缩状态，图6为第二连接座4伸张后状态。
图7-8所示为第一连接座3的具体结构，第一连接座3包括座体6，和套接在座体6上的摆动杆8，摆动杆8上端部为连接球头座9，球头座9可以与壳体进行连接，摆动杆8外部套接有柔性套7，柔性套7底部设置有柔性底座701，柔性底座701通过压环5抵压在座体6上，压环5上设置有安装孔501，摆动杆8包括主体杆件801，主体杆件801上设置有连接底座802，连接底座802位于座体6和柔性底座701之间，主体杆件801下端设置有检测杆803，检测杆803端部设置有安装部804，安装部804上可拆卸连接有被检测元件10。
图9-10所示为上述第一连接座3在主体2上的安装结构。本实施例中，第一连接座3安装在机身上壳202上，根据主体2的具体结构不同，第一连接座3可以连接在主体2上的不同位置。机身上壳202上设置有安装座11。如图10所示，第一连接座3安装在机身上壳202上，压环5通过螺栓固定在机身上壳202上。
如图11所示，第一连接座3安装在机身上壳202上，压环5通过螺栓固定在机身上壳202上。安装座11底部安装有检测元件12。在机器运行过程中，机器外壳1碰撞到物体后，外壳1与主体2之间发生相对位移，外壳1带动摆动杆8以连接底座802为支点进行摆动，摆动过程中被检测元件10与检测元件12之间发生相对位移，通过检测位移的移动方向、距离等参数，可以获得外壳1碰撞位置、碰撞程度等参数。具体的，被检测元件10可以是磁体，检测元件12可以是霍尔传感器。
现有技术的上述结构可以实现外壳1的碰撞检测，但是，由于机器在工作时，工作环境多为户外，特别是割草机器人是在草地上进行工作，通常具备更大的动力进行驱动，其发生碰撞时，外壳1和主体2之间的相对位移通常较大，导致摆动杆8摆动幅度过大，被检测元件10可能超出检测元件12的检测范围，同时，由于被检测元件10实际上的运动轨迹时圆弧形，在摆动过程中，被检测元件10会发生偏转，导致起磁力线发生扭动，原本正对检测元件12的磁极可能指向发生变化，不再正对检测元件12，上述现象，均会导致检测结果不准确。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种用于自行走设备的外壳位移检测结构。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种用于自行走设备的外壳位移检测结构，所述自行走设备包括设备主体和覆盖在设备主体外部的壳体，所述位移检测结构包括座体、摆动杆、被检测元件和检测元件，所述座体连接于设备主体上，所述座体内部具有一通孔，所述摆动杆上端连接于所述壳体、下端自所述座体的通孔下部开口穿出，当设备主体与壳体之间发生位移时，所述摆动杆会发生摆动，
所述摆动杆包括主体杆件和检测杆，所述主体杆件和检测杆之间活动连接，所述检测杆的下端连接有所述被检测元件，所述检测元件位于所述被检测元件的下部。
进一步地，所述主体杆件下端设置有连接球头槽，所述检测杆上端设置有连接球头，所述连接球头嵌入连接球头槽内。
进一步地，所述连接球头槽和连接球头位于所述座体内。
进一步地，还包括柔性套，所述柔性套套设于主体杆件外，所述柔性套底部设置有柔性底座，所述主体杆件上设置有连接底座，所述连接底座位于所述座体和所述柔性底座之间。
进一步地，所述摆动杆还包括一弹性复位杆，所述主体杆件和检测杆上分别设置有复位杆槽，复位杆槽分别位于连接球头槽内和连接球头端部，连接球头上的复位杆槽开口处具有喇叭口，所述复位杆上下端分别位于主体杆件和检测杆上的复位杆槽内。
进一步地，所述复位杆的材料为橡胶、塑料、金属或复合材料。
进一步地，所述检测杆的下端部设置有安装部，所述安装部上可拆卸地连接有被检测元件。
进一步地，所述被检测元件是磁体，所述检测元件是霍尔传感器。
进一步地，所述座体的通孔下部开口采用收口结构，所述下部开口向中心收拢。
进一步地，所述自行走设备为智能割草机。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
1、主体杆件下端设置有连接球头槽，检测杆上端设置有连接球头，连接球头嵌入连接球头槽内，主体杆件和检测杆上分别设置有复位杆槽，复位杆槽分别位于连接球头槽内和连接球头端部，连接球头上的复位杆槽开口处具有喇叭口，复位杆上下端分别位于主体杆件和检测杆上的复位杆槽内，当检测杆受力相对于主体杆件摆动后，复位杆会提供给检测杆向回摆动的动力，当检测杆所受外力取消后，检测杆和主体杆件会在复位杆作用下，恢复为同轴的状态，同时主体杆件和检测杆之间活动连接使得当摆动杆摆动幅度过大时，检测杆接触座体，被限制继续向外摆动，在座体的限位作用下，可以防止被检测元件摆动幅度过大，导致信号缺失，检测失败，也可以避免被检测元件发生过度偏转，检测更加准确；
2、座体的内径及下端开口大小，限定了摆动杆的摆动幅度，内径过小会导致摆动杆的摆动幅度过小，而下端开口过大，会导致座体对检测杆的限位作用减弱，为了平衡两方面，座体采用收口结构，座体下端开口向中心收拢，主体杆件下端所在位置处，座体内径较大，摆动杆具有较大的摆动空间，座体下端开口处向中心收拢，防止由于开口过大，对检测杆起不到限位作用。
附图说明
图1：现有技术自行走设备整体结构示意图。
图2：现有技术自行走设备结构拆分图。
图3：现有技术伸缩组件结构示意图。
图4：现有技术伸缩组件结构拆分图。
图5：现有技术伸缩组件收缩状态示意图。
图6：现有技术伸缩组件伸张状态示意图。
图7：现有技术第一连接座结构示意图。
图8：现有技术第一连接座结构剖视图
图9：现有技术第一连接座在主体上的安装示意图。
图10：现有技术第一连接座在自行走设备上的安装示意图。
图11：现有技术第一连接座局部放大图。
图12：本发明用于自行走设备的外壳位移检测结构的结构拆分图。
图13：本发明用于自行走设备的外壳位移检测结构部分结构拆分图。
图14：本发明用于自行走设备的外壳位移检测结构部分结构剖视图。
图15：本发明用于自行走设备的外壳位移检测结构剖视图。
图16：本发明的摆动杆摆动状态局部放大图。
图17：现有技术的摆动杆摆动状态局部放大图。
具体实施方式
一种用于自行走设备的外壳位移检测结构，本结构与背景技术里的结构的主要区别在于座体6和摆动杆8上。如图12-15所示，摆动杆8包括主体杆件801，主体杆件801上设置有连接底座802，还包括柔性套7，所述柔性套7套设于主体杆件801外，所述柔性套7底部设置有柔性底座701，所述主体杆件801上设置有连接底座802，所述连接底座802位于所述座体6和所述柔性底座701之间，主体杆件801下端活动连接有检测杆803，检测杆803端部设置有安装部804，安装部804上可拆卸连接有被检测元件10。
具体的，结合图13-14，主体杆件801和检测杆803之间采用球头连接，主体杆件801下端设置有连接球头槽805，检测杆803上端设置有连接球头806，连接球头806嵌入连接球头槽805内，实现连接。连接后的检测杆803可以相对于主体杆件801向任意方向摆动。
同时，主体杆件801和检测杆803之间，还连接有复位杆807。如剖视图14所示，主体杆件801和检测杆803上还设置有复位杆槽808，复位杆槽808分别位于连接球头槽805内和连接球头806端部，复位杆槽808开口处具有喇叭口809。
复位杆807为具有弹性的杆件，可以是橡胶、塑料、金属等材料，也可以是复合材料制成。复位杆807受力后产生非塑性形变，在所受外力消失后，会恢复为原本的竖直杆件形状。复位杆807上下端分别位于主体杆件801和检测杆803上的复位杆槽808内，当检测杆803受力相对于主体杆件801摆动后，复位杆807会提供给检测杆803向回摆动的动力，当检测杆803所受外力取消后，检测杆803和主体杆件801会在复位杆807作用下，恢复为同轴的状态。
图15所示为机器运行过程中，外壳1不受外力状态下，主体杆件801和检测杆803同轴且均处于竖直状态。本方案中，座体6下端一直延伸至检测杆803所在位置，且座体6下端开口具有限制检测杆803过大范围摆动的作用。
图16所示为机器外壳1发生碰撞后，第一连接座3的状态，由图可知，当机器发生碰撞时，外壳1和机体2之间发生相对位移，摆动杆8以连接底座802为支点进行摆动，当摆动杆8摆动幅度过大时，检测杆803接触座体6，被限制继续向外摆动，在座体6的限位作用下，可以防止被检测元件10摆动幅度过大，导致信号缺失，检测失败。也可以避免被检测元件10发生过度偏转，检测更加准确。
而如图17所示，现有的结构中，第一连接座3中摆动杆是一个整体结构，机器发生碰撞后，机壳与机身之间的相对位移会完全反映到摆动杆端部的被检测元件10上，被检测元件10相当于在做一个圆弧运动，当机壳与机身之间摆动幅度过大时，被检测元件10会移动到相对于检测元件12较远的位置，有可能超出检测元件12的检测范围。另一方面，由于被检测元件10做的是一个圆弧运动，被检测元件10在移动的过程中，本身相对于检测元件12发生一定偏转，且被检测元件10相对于检测元件12移动的距离越大，偏转越多，而被检测元件10作为磁体,本身偏转时，磁极可能由正对检测元件12，变为非正对状态，当磁极偏转较大时，也会影响检测效果。以检测元件12为霍尔传感器为例，霍尔传感器通常只能检测到磁铁的移动方向，对于移动距离的检测，特别是短距离的移动距离，检测难度较大，因此摆动杆过大的摆动幅度，不会提高霍尔传感器的检测精度，反而还可能由于摆动幅度过大，导致被检测元件超出检测范围或者磁极偏转过多，引起信号丢失，对检测造成干扰。
本发明活动结构的设计在于，摆动杆8与座体6侧壁/开口配合，改进后座体加长，摆动杆8在摆动幅度过大时，座体侧壁/开口会限制摆动杆继续向外摆动，避免被检测元件移动距离过大超出检测范围。同时还可以看到，当摆动杆接触到座体侧壁/开口后，会朝向检测元件做一定的回向摆动，也避免了被检测元件10磁极偏转过大，尽量使被检测元件10磁极正对检测元件。
需要注意的是，座体6的内径及下端开口大小，限定了摆动杆8的摆动幅度，内径过小会导致摆动杆8的摆动幅度过小，而下端开口过大，会导致座体6对检测杆803的限位作用减弱。为了平衡两方面，座体6采用收口结构，座体6下端开口向中心收拢，主体杆件801下端所在位置处，座体6内径较大，摆动杆8具有较大的摆动空间，座体6下端开口处向中心收拢，防止由于开口过大，对检测杆803起不到限位作用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
Claims (10)
1.一种用于自行走设备的外壳位移检测结构，所述自行走设备包括设备主体(2)和覆盖在设备主体(2)外部的壳体(1)，所述位移检测结构包括座体(6)、摆动杆(8)、被检测元件(10)和检测元件(12)，所述座体(6)连接于设备主体(2)上，所述座体(6)内部具有一通孔，所述摆动杆(8)上端连接于所述壳体(1)、下端自所述座体(6)的通孔下部开口穿出，当设备主体(2)与壳体(1)之间发生位移时，所述摆动杆(8)会发生摆动，其特征在于，
所述摆动杆(8)包括主体杆件(801)和检测杆(803)，所述主体杆件(801)和检测杆(803)之间活动连接，所述检测杆(803)的下端连接有所述被检测元件(10)，所述检测元件(12)位于所述被检测元件(10)的下部。
2.根据权利要求1所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，
所述主体杆件(801)下端设置有连接球头槽(805)，所述检测杆(803)上端设置有连接球头(806)，所述连接球头(806)嵌入连接球头槽(805)内。
3.根据权利要求1所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，
所述连接球头槽(805)和连接球头(806)位于所述座体(6)内。
4.根据权利要求1所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，
还包括柔性套(7)，所述柔性套(7)套设于主体杆件(801)外，所述柔性套(7)底部设置有柔性底座(701)，所述主体杆件(801)上设置有连接底座(802)，所述连接底座(802)位于所述座体(6)和所述柔性底座(701)之间。
5.根据权利要求2所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，
所述摆动杆(8)还包括一弹性复位杆(807)，所述主体杆件(801)和检测杆(803)上分别设置有复位杆槽(808)，复位杆槽(808)分别位于连接球头槽(805)内和连接球头(806)端部，连接球头(806)上的复位杆槽(808)开口处具有喇叭口(809)，所述复位杆(807)上下端分别位于主体杆件(801)和检测杆(803)上的复位杆槽(808)内。
6.根据权利要求5所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，
所述复位杆(807)的材料为橡胶、塑料、金属或复合材料。
7.根据权利要求1所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，
所述检测杆(803)的下端部设置有安装部(804)，所述安装部(804)上可拆卸地连接有被检测元件(10)。
8.根据权利要求1所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，
所述被检测元件(10)是磁体，所述检测元件(12)是霍尔传感器。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，所述座体(6)的通孔下部开口采用收口结构，所述下部开口向中心收拢。
10.根据权利要求9所述的用于自行走设备的外壳位移检测结构，其特征在于，所述自行走设备为智能割草机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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