CN114454840B - 一种高精度的碰撞检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度的碰撞检测装置，碰撞检测装置用于自行走设备上，自行走设备包括设备主体和覆盖在设备主体外部的壳体，检测装置包括摆动杆、被检测元件、安装座、检测元件和被检测组件，摆动杆上端连接于壳体，当设备主体壳体之间发生位移时，摆动杆会发生摆动，检测元件和被检测组件位于安装座内，检测元件位于被检测组件下方，被检测组件的上部包括一环形凸起，被检测元件设置于被检测组件内，摆动杆的下端设置有安装部，安装部位于环形凸起内且与环形凸起内表面有一定距离，安装部与环形凸起接触后能够带动被检测组件产生位移。本发明主要发生平面位移，被检测元件不会发生偏转或者远离检测元件，检测精度高，不易出现信号丢失的情况。

Description

一种高精度的碰撞检测装置

技术领域

本发明属于碰撞检测技术领域，具体涉及一种高精度的碰撞检测装置。

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。

如图1-7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。

图3-7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5-6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7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，采用磁性传感器作为检测装置，且被检测装置直接设置在摆动杆8下端，摆动杆8的任何摆动，均会被检测。在机器实际运行过程中，由于割草机多在户外，工作路面多是草地，实际工况较为复杂，机身运行起伏、颠簸较多，外壳1和机体2由于是活动连接，在没有发碰撞，正常运行的情况下，两者也会发生一些轻微的相对位移，检测元件12检测到的被检测元件10的微小位移也可能被误判为机器发生碰撞，导致过度检测，造成碰撞检测精度较差，会影响机器正常运行。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种高精度的碰撞检测装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种高精度的碰撞检测装置，所述碰撞检测装置用于自行走设备上，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，所述检测装置包括摆动杆、被检测元件、安装座、检测元件和被检测组件，所述安装座连接于设备主体上，所述摆动杆上端连接于所述壳体，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，

所述检测元件和被检测组件位于所述安装座内，所述检测元件位于所述被检测组件下方，所述被检测组件的上部包括一环形凸起，所述被检测元件设置于所述被检测组件内，所述摆动杆的下端设置有安装部，所述安装部位于所述环形凸起内且与所述环形凸起内表面有一定距离，所述安装部与所述环形凸起接触后能够带动被检测组件产生位移。

进一步地，所述摆动杆包括主体杆件和检测杆，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，所述检测装置还包括座体和柔性套，所述座体连接于设备主体上，所述座体内部具有一通孔，所述摆动杆下端自所述座体的通孔下部开口穿出，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，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，所述被检测组件包括主体零件和套接在主体零件外部的连接件，所述主体零件上部设置有所述环形凸起，主体零件下部设置有安装部用于安装被检测元件。

进一步地，还包括固定件，连接件主体结构为套接在主体零件外部的环状零件，主体结构侧部设置有由柔性材料制成的连接耳，所述安装座底部设置有支撑台，支撑台顶部设置有连接槽，连接耳嵌入支撑台上的连接槽中并被连接耳上方的固定件抵压固定。

进一步地，连接耳外端部设置有定位条，定位条为厚度大于连接耳厚度的条状结构，定位条嵌入支撑台和/或固定件上的槽体内。

进一步地，所述连接耳的截面为波浪结构，所述主体零件与连接件的接触面设置相有互配合的定位凸起和定位槽。

进一步地，所述连接耳包括多个，多个连接耳两两对称设置。

进一步地，所述连接件包括内环和外环，内环和外环之间均匀分布有多个连接筋。

进一步地，所述连接筋与内环径向之间具有非零度的角度，外环外部设置有安装凸起，安装凸起安装时，嵌入连接槽内，被固定件抵压。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1、摆动杆的下端设置有安装部，安装部位于所述环形凸起内且与所述环形凸起内表面有一定距离，安装部与环形凸起接触后能够带动被检测组件产生位移，当机器晃动过小时，安装部不会接触到检测装置，可以避免过小的晃动，触发碰撞检测，进而避免过度检测，同时，由于被检测元件跟随检测装置运动，其主要发生平面上的位移，被检测元件不会发生偏转或者远离检测元件，检测精度高，不容易出现信号丢失的情况；

2、主体结构侧部设置有由柔性材料制成的连接耳，安装座底部设置有支撑台，支撑台顶部设置有连接槽，连接耳嵌入支撑台上的连接槽中并被连接耳上方的固定件抵压固定，连接耳外端部设置有定位条，定位条为厚度大于连接耳厚度的条状结构，定位条嵌入支撑台和/或固定件上的槽体内，连接耳的截面为波浪结构，主体零件与连接件的接触面设置相有互配合的定位凸起和定位槽，通过以上结构的设计可以使得检测装置更容易被带动进行位移，且位移时更加平稳，不易发生偏转。

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：现有技术第一连接座结构示意图。

图4：现有技术第一连接座结构剖视图

图5：现有技术第一连接座在主体上的安装示意图。

图6：现有技术第一连接座在自行走设备上的安装示意图。

图7：现有技术第一连接座局部放大图。

图8：本发明高精度的碰撞检测组件部分结构拆分图。

图9：安装座结构示意图。

图10：被检测组件上部结构示意图。

图11：被检测组件下部结构示意图。

图12：安装部安装剖视示意图。

图13：本发明高精度的碰撞检测组件剖视图。

图14：摆动杆结构拆分图。

图15：安装部摆动与被检测组件接触示意图。

图16：被检测组件另一实施例示意图。

图17：被检测组件另一实施例剖视图。

图18：本发明高精度的碰撞检测组件第二实施例部分结构示意图。

图19：安装座第二实施例示意图。

图20：被检测组件第二实施例示意图。

图21：连接件第二实施例示意图。

具体实施方式

结合图8-14，一种高精度的碰撞检测装置，所述碰撞检测装置用于自行走设备上，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，所述检测装置包括摆动杆8、被检测元件10、安装座11、检测元件12和被检测组件14，所述安装座11连接于设备主体2上，所述摆动杆8上端连接于所述壳体1，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，

所述检测元件12和被检测组件14位于所述安装座11内，所述检测元件12位于所述被检测组件14下方，所述被检测组件14的上部包括一环形凸起，所述被检测元件10设置于所述被检测组件14内，所述摆动杆8的下端设置有安装部804c，所述安装部804c位于所述环形凸起内且与所述环形凸起内表面有一定距离，所述安装部804c与所述环形凸起接触后能够带动被检测组件14产生位移。

具体地，为了避免检测装置14运动的极限距离过小，导致摆动杆8摆动时折断，摆动杆8采用如下方案设计：结合图13-14，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。

具体地，所述检测装置还包括座体6和柔性套7，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下端自所述座体6的通孔下部开口穿出，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。

具体地，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，复位杆槽分别位于连接球头槽805内和连接球头806端部，所述复位杆807上下端分别位于主体杆件801和检测杆803上的复位杆槽内。

具体地，所述被检测组件14包括主体零件1401和套接在主体零件1401外部的连接件1402，所述主体零件1401上部设置有所述环形凸起，主体零件1401下部设置有安装部1405用于安装被检测元件10。

对于被检测组件14的具体实现方案，以下给出两种具体实施例：

实施例1

如图8-17所示，本实施例中，安装座11上连接有可以活动的被检测组件14，被检测元件10安装在被检测组件14上。被检测组件14通过固定件15进行固定。

安装座11底部安装检测元件12，本实施例中，被检测元件10为磁铁，检测元件12为霍尔传感器，安装座11底部还设置有支撑台16，支撑台16顶部设置有连接槽17，支撑台16上方设置有卡凸18。

被检测组件14结构图10-12所示，被检测组件14包括主体零件1401和套接在其外部的连接件1402。主体零件1401上部设置有环形凸起。主体零件1401下部设置有安装部1405用于安装被检测元件10。连接件1402主体结构为套接在主体零件1401外部的环状零件，主体结构上设置有连接耳1403，连接耳1403对应支撑台16设置，为了保证被检测组件14运动平稳，连接耳1403以及支撑台16对称设置，安装时，连接耳1403嵌入支撑台16上的连接槽17中，被固定件15抵压进行固定，固定件15上部被卡凸18限位。为了保证连接耳1403连接稳定，在连接耳端部还设置有定位条1404，定位条1404为凸出于连接耳1403的设计，具体可以是多种形式，本实施例中定位条1404为设置在连接耳1403端部的、厚度大于连接耳1403厚度的条状结构。对应的，支撑台16和/或固定件15上应该设置有相应的槽体，安装时，定位条1404嵌入支撑台16和/或固定件15上的槽体内。

连接件1402至少其连接耳1403部分为柔性材料制成，例如橡胶。整个被检测组件14在外力作用下，连接耳1403由于是柔性的因此可以发生水平方向的移动。

如图15所示，当外壳与机身发生相对移动时(即机器发生碰撞)，摆动杆8摆动，其下端的安装部804c接触到被检测装置14后，带动其位移一段距离，使被检测元件10与检测元件12之间发生相对位移，进而实现碰撞检测。安装部804c与检测装置14顶部的环形凸起内壁之间具有一定距离，当机器晃动过小时，安装部804不会接触到检测装置14，可以避免过小的晃动，触发碰撞检测，进而避免过度检测。同时，由于被检测元件10跟随检测装置14运动，其主要发生平面上的位移，被检测元件10不会发生偏转或者远离检测元件12，检测精度高，不容易出现信号丢失的情况。

为了使连接件1402更容易被带动进行位移，且位移时更加平稳，不易发生偏转，下面提供一种连接耳1403的改进方案，图16中，连接耳1403a的截面为波浪结构。采用此结构，连接耳1403a在发生伸长或者压缩时，不易发生偏转，使检测装置14可以运动的更平稳。如图17，为了使主体零件1401和连接件1402连接的更紧密，两者不易发生互相脱落和相对位移，可以在两者的接触面分别设置定位凸起1407和定位槽1406。两者接触面也可以采用设置纹路的形式。

实施例2

实施例2中，如图18-19，被检测装置14a采用了一种新的结构，其在被触碰发生位移时，移动更加平稳，且不会发生偏转。此实施例中，支撑台16a为环形结构。

被检测装置14a结构图20-21所示，被检测组件14a包括主体零件1401a和套接在其外部的连接件1402a。连接件1402a包括内环140201和外环140202，内环140201和外环140202之间均匀分布有连接筋140203，优选的，每个连接筋140203与内环140201径向之间具有一定角度，不完全沿其径向设置，目的是为了方便内环140201和外环140202之间发生相对移动。外环140202外部设置有安装凸起140204，安装凸起140204安装时，嵌入连接槽17内，被固定件15抵压。

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 (11)

1.一种高精度的碰撞检测装置，所述碰撞检测装置用于自行走设备上，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)，所述检测装置包括摆动杆(8)、被检测元件(10)、安装座(11)、检测元件(12)和被检测组件(14)，所述安装座(11)连接于设备主体(2)上，所述摆动杆(8)上端连接于所述壳体(1)，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，

所述检测元件(12)和被检测组件(14)位于所述安装座(11)内，所述检测元件(12)位于所述被检测组件(14)下方，所述被检测组件(14)的上部包括一环形凸起，所述被检测元件(10)设置于所述被检测组件(14)内，所述摆动杆(8)的下端设置有第一安装部(804c)，所述第一安装部(804c)位于所述环形凸起内且与所述环形凸起内表面有一定距离，所述第一安装部(804c)与所述环形凸起接触后能够带动被检测组件(14)产生位移。

2.根据权利要求1所述的高精度的碰撞检测装置，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)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2所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，

所述检测装置还包括座体(6)和柔性套(7)，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)下端自所述座体(6)的通孔下部开口穿出，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。

4.根据权利要求2所述的高精度的碰撞检测装置，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，复位杆槽分别位于连接球头槽(805)内和连接球头(806)端部，所述复位杆(807)上下端分别位于主体杆件(801)和检测杆(803)上的复位杆槽内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，

所述被检测组件(14)包括主体零件(1401)和套接在主体零件(1401)外部的连接件(1402)，所述主体零件(1401)上部设置有所述环形凸起，主体零件(1401)下部设置有第二安装部(1405)用于安装被检测元件(10)。

6.根据权利要求5所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，还包括固定件(15)，连接件(1402)主体结构为套接在主体零件(1401)外部的环状零件，主体结构侧部设置有由柔性材料制成的连接耳(1403)，所述安装座(11)底部设置有支撑台(16)，支撑台(16)顶部设置有连接槽(17)，连接耳(1403)嵌入支撑台(16)上的连接槽(17)中并被连接耳(1403)上方的固定件(15)抵压固定。

7.根据权利要求6所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，连接耳(1403)外端部设置有定位条(1404)，定位条(1404)为厚度大于连接耳(1403)厚度的条状结构，定位条(1404)嵌入支撑台(16)和/或固定件(15)上的槽体内。

8.根据权利要求7所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，

所述连接耳(1403)的截面为波浪结构，所述主体零件(1401)与连接件(1402)的接触面设置相有互配合的定位凸起(1407)和定位槽(1406)。

9.根据权利要求6-8任一项所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，

所述连接耳(1403)包括多个，多个连接耳(1403)两两对称设置。

10.根据权利要求5所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，所述连接件(1402)包括内环(140201)和外环(140202)，内环(140201)和外环(140202)之间均匀分布有多个连接筋(140203)。

11.根据权利要求10所述的高精度的碰撞检测装置，其特征在于，所述连接筋(140203)与内环(140201)径向之间具有非零度的角度，外环(140202)外部设置有安装凸起(140204)，安装凸起(140204)安装时，嵌入连接槽(17)内，被固定件(15)抵压。

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