CN204965182U - 一种行走装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种行走装置，属于机械自动化技术领域。所述行走装置包括：机体和运动参数检测模块，所述运动参数检测模块设置在所述机体上且与所述机体内的控制模块电连接。通过在机体上设置运动参数检测模块，且运动参数检测模块与机体内的控制模块电连接，通过运动参数检测模块检测行走装置的运动参数，控制模块根据运动参数确定出行走装置在上坡或越障时控制机体内的行走模块增加行走动力，从而使得行走装置能够顺利上坡或越障，增强行走装置的通过性。

Description

一种行走装置

技术领域

本公开涉及机械自动化技术领域，尤其涉及一种行走装置。

背景技术

机器人是指能自动执行任务的人造机器装置，用以取代或协助人类工作，如扫地机器人是用于代替人类进行扫地作业的装置。

现有的扫地机器人通过电机驱动轮子，通过轮子转动带动机器人整体移动，在机器人整体移动的过程中将地面的垃圾和灰尘带走，为了保证地面的清洁效果，机器人以恒定速度前进，也即电机以恒定速度运转，为轮子提供恒定驱动力。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种行走装置。

本公开实施例提供一种行走装置，所述行走装置包括：机体和运动参数检测模块，所述运动参数检测模块设置在所述机体上且与所述机体内的控制模块电连接；

所述运动参数检测模块检测所述行走装置的运动参数，所述控制模块根据所述运动参数确定出所述行走装置上坡或越障时控制所述机体内的行走模块增加行走动力。

可选地，所述运动参数检测模块为重力加速度传感器；

所述重力加速度传感器检测所述行走装置在前进方向上的加速度，所述控制模块根据所述加速度确定所述行走装置是否在上坡或越障。

可选地，所述控制模块根据所述加速度确定电流大小，控制所述行走模块根据所述电流大小增加行走动力。

可选地，所述运动参数检测模块为角度传感器；

所述角度传感器检测所述行走装置的前进方向与水平面之间的夹角，所述控制模块根据所述夹角确定所述行走装置是否在上坡或越障。

可选地，所述运动参数检测模块集成在所述机体内的PCB板(印制电路板PrintedCircuitBoard)上且通过所述PCB板上的信号线与所述控制模块电连接。

可选地，所述机体还包括：电源和底座；

所述控制模块、所述行走模块和所述电源分别安装在所述底座上，所述行走模块分别与所述控制模块和所述电源电连接。

可选地，所述行走模块包括驱动电路、马达和驱动轮；

所述驱动电路分别与所述控制模块、所述电源和所述马达电连接，所述马达和所述驱动轮分别安装在所述底座上，所述驱动轮与所述马达连接；

所述控制模块确定出所述行走装置上坡或越障时控制所述驱动电路增加供给所述马达的供电电流。

可选地，所述行走装置为扫地机器人、吸尘器、打蜡机或拖地机。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过在机体上设置运动参数检测模块，且运动参数检测模块与机体内的控制模块电连接，通过运动参数检测模块检测行走装置的运动参数，控制模块根据运动参数确定出行走装置在上坡或越障时控制机体内的行走模块增加行走动力，从而使得行走装置能够顺利上坡或越障，增强行走装置的通过性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的行走装置的结构示意图。

图2A是根据一示例性实施例示出的扫地机器人的仰视示意图。

图2B是根据一示例性实施例示出的扫地机器人的俯视示意图。

图3A-3C是根据一示例性实施例示出的扫地机器人的应用状态示意图。

其中：

1机体，

2底座，

3万向轮，

4电源，

5驱动轮，

6滚刷，

7防撞板，

8PCB板，

9运动参数检测模块，

10控制模块，

11马达，

12驱动电路，

13障碍物，

D行走模块。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本文中的行走装置为移动机器人，特别为通过轮子驱动的机器人。由于移动机器人上坡或越障过程中需要垂直方向的牵引力来克服机器人本身的重力，故而移动机器人上坡或越障过程中需要的驱动力比在平地上以恒定速度前进时需要的驱动力大，而如果机器人只能获得恒定的动力，当机器人需要上坡或越障时，会存在驱动力不足而过不去的情形，导致机器人的通过性差；而如果使机器人的动力大于其在平地上以恒速前进时需要的驱动力，虽可在一定程度上提高机器人的通过性，但当机器人在平地上前进时，超过需要的部分动力显然会存在浪费。

如图1所示，本公开的一示例性实施例提供了一种行走装置，该行走装置包括：机体1和运动参数检测模块9，运动参数检测模块9设置在机体1上且与机体1内的控制模块10电连接；

运动参数检测模块9检测行走装置的运动参数，控制模块10根据运动参数确定出行走装置上坡或越障时控制机体1内的行走模块D增加行走动力。

本公开实施例提供的行走装置，通过在机体1上设置运动参数检测模块9，且运动参数检测模块9与机体1内的控制模块10电连接，通过运动参数检测模块9检测行走装置的运动参数，控制模块10根据运动参数确定出行走装置在上坡或越障时控制机体1内的行走模块D增加行走动力，从而使得行走装置能够顺利上坡或越障，增强行走装置的通过性。

如图1所示，在本公开的一个实施例中，机体1还包括：电源4和底座2；

控制模块10、行走模块D和电源4分别安装在底座2上，行走模块D分别与控制模块10和电源4电连接。机体1还可以包括PCB板8，运动参数检测模块9和控制模块10集成在PCB板8上，PCB板8可以安装在底座2上且运动参数检测模块9通过PCB板8上的信号线与控制模块10电连接。

其中，行走模块D包括驱动电路12、马达11和驱动轮5；

驱动电路12分别与控制模块10、电源4和马达11电连接，马达11和驱动轮5分别安装在底座2上，驱动轮5与马达11连接；

控制模块10确定出行走装置上坡或越障时控制驱动电路12增加供给马达11的供电电流，使马达11增加供给驱动轮5的驱动力。

在本公开的实施例中，驱动轮5的下端由底座2下部穿出，当控制模块10根据行走装置的运动参数判断出行走装置在水平地面上匀速行走时，控制模块10不发出任何指令给驱动电路12，马达11保持原转速转动；当控制模块10根据行走装置的运动参数判断出行走装置在上坡或越障时，控制模块10发出指令给驱动电路12，使驱动电路12增大提供给马达11的供电电流，马达11的转速增加，驱动轮5在保持前进的基础上驱动力增大，从而顺利上坡或越障；当控制模块10根据行走装置的运动参数判断出行走装置上坡或越障后，控制模块10发出指令给驱动电路12，使驱动电路12减少提供给马达11的供电电流，马达11的转速减小至原转速匀速转动。控制模块10根据加速度确定电流大小，控制行走模块D根据电流大小增加行走动力。

参见图1，在本公开的另一个实施例中，运动参数检测模块9可以为重力加速度传感器；

重力加速度传感器检测行走装置在前进方向上的加速度，控制模块10根据该加速度确定行走装置是否在上坡或越障。如果上坡或越障，控制模块10根据加速度确定电流大小，控制行走模块D根据电流大小增加行走动力。

在本公开的实施例中，通过重力加速度传感器检测行走装置在前进方向上的加速度。当重力加速度传感器检测到行走装置前进方向上的加速度为0时，表明行走装置在水平地面匀速行驶；当重力加速度传感器检测到行走装置前进方向上的加速度小于0时，表明行走装置可能上坡、越障、碰到障碍物或主动减速等，控制模块10如果检测出当前行走装置并非碰到障碍物或主动减速，则可以根据该加速度判断出行走装置在上坡或越障，此时控制模块10需要控制驱动电路12增加供给马达11的供电电流，马达11的驱动力随之增加，实现增加行走装置的行走动力，从而使得行走装置能够顺利上坡或越障。

其中，控制模块10根据重力加速度检测到的加速度确定电流大小，控制驱动电路12根据该电流大小增加供给马达11的供电电流，实现方式至少有如下两种：

第一种方式：控制模块10确定检测出的加速度所在的加速度范围，根据该加速度范围，从已存储的加速度范围与电流大小的对应关系中获取对应的电流大小，控制驱动电路12增大供给马达11的供电电流，其增加的数值为获取的电流的数值。

因为加速度的值小于0，故加速度的绝对值越大，表明行走装置受到的阻力就越大，也即行走装置上坡或越障的难度越大，需要增加的供电电流越大；而加速度的绝对值越小，行走装置受到的阻力就越小，行走装置上坡或越障的难度越小，需要增加的供电电流越小。此时，加速度范围与需要增加的供电电流大小的对应关系可以如下：

当加速度大于-1m/(s^2)时，可不用增加马达11的供电电流；

当加速度大于-3m/(s^2)且小于-1m/(s^2)时，马达11的供电电流增加2A；

当加速度大于-5m/(s^2)且小于-3m/(s^2)时，马达11的供电电流增加5A；

当加速度大于-7m/(s^2)且小于-5m/(s^2)时，马达11的供电电流增加10A；

当加速度小于-7m/(s^2)，控制模块10可发出指令使驱动电路12停止对马达11供电，防止行走装置翻倒。

第二种方式：控制模块10根据检测出的加速度通过预设的函数计算出电流大小，控制驱动电路12增加供给马达11的供电电流，供电电流增加的具体数值为通过预设函数计算出的电流大小。如设需要给马达11增加的供电电流为I，重力加速度传感器检测到的行走装置前进方向上的加速度为a，I与a的关系可以为：

I＝a×s；

其中：s为根据实际情况设定的参数。

且本领域技术人员可知，需要给马达11增加的供电电流I与行走装置前进方向上的加速度a的关系还可为其他函数关系，其具体以行走装置的质量、内部构造及行走装置所处的环境等设定，本公开的实施例中对此不作限定。

参见图1，在本公开的另一个实施例中，运动参数检测模块9可以为角度传感器；

角度传感器检测行走装置的前进方向与水平面之间的夹角，控制模块10根据夹角确定行走装置是否在上坡或越障。

在本公开的实施例中，通过角度传感器检测行走装置的前进方向与水平面之间的夹角。当角度传感器检测到行走装置的前进方向与水平面之间的夹角为0时，表明行走装置在水平地面上行走；当角度传感器检测到行走装置的前进方向与水平面之间的夹角大于0，且该夹角位于水平面之上时，表明行走装置可能在上坡或越障，此时，控制模块10需要控制驱动电路12增加供给马达11的供电电流。

控制模块10控制驱动电路12增加供给马达11的供电电流的方式至少有如下两种：

第一种方式：控制模块10确定检测出的夹角所在的角度范围，根据该夹角所在的范围，从已存储的角度范围与电流大小的对应关系中获取对应的电流大小，控制驱动电路12增加供给马达11的供电电流，供电电流增加的具体数值为获取的电流的数值。

夹角的数值越小，表明坡度越小或障碍物越低，行走装置上坡或越障的难度越小；夹角的数值越大，表明坡度越大或障碍物越高，行走装置上坡或越障的难度越大。故夹角范围与需要给马达11增加的供电电流的关系可以如下：

当夹角大于0度且小于15度时，可不增加马达11的供电电流；

当夹角大于15度且小于30度时，马达11的供电电流增加2A；

当夹角大于30度且小于45度时，马达11的供电电流增加5A；

当夹角大于45度且小于60度时，马达11的供电电流增加10A；

当夹角大于60度时，控制模块10可发出指令使驱动电路12切断电路，防止行走装置发生翻到。

第二种方式：控制模块10根据检测出的夹角通过预设的函数计算出电流大小，控制驱动电路12增加供给马达11的供电电流，供电电流增加的具体数值为通过预设的函数计算得到的电流的数值。如设需要给马达11增加的供电电流为J，角度传感器检测到的行走装置的前进方向与水平面之间的夹角为φ，J与φ的关系为：

J＝N×sinφ。

其中，N为常数，φ在0度～90度之间。

当然，本领域技术人员可知，J与φ之间还可为其他形式的函数，该函数具体根据行走装置的重力、行走装置与障碍物之间的摩擦力、马达11的工作效率等因素设定。

且在本公开的实施例中，运动参数检测模块9还可以是位移传感器，位移传感器设置在机体1上，通过位移传感器检测行走装置在竖直方向上的位移。且本领域技术人员可知，运动参数检测模块9还可以是速度传感器、角速度传感器或角加速度传感器等。

如图1所示，在本公开的另一个实施例中，行走装置为扫地机器人(参见图2A和图2B)、吸尘器、打蜡机或拖地机。

且在本公开的实施例中，控制模块10也可根据运动参数检测模块9检测到的数据判断出行走装置是否在下坡，当行走装置在下坡时，行走装置自身的重力产生一个斜向下的分力，该分力为行走装置前进的动力，为避免行走装置在下坡过程中速度快速增大而与地面发生剧烈碰撞，当控制模块10根据行走装置的运动参数判断出行走装置在下坡时，可发出指令控制驱动电路12减小供给马达11的供电电流，减小行走装置的前进速度。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。

如图1所示，本公开的实施例提供的一种行走装置，其具体为扫地机器人，参见图2A和图2B，该扫地机器人的行走模块D具体为马达11和驱动轮5，该扫地机器人通过电源4供电，通过马达11为扫地机器人提供动力，通过驱动轮5转动从而带动机体1整体移动，通过运动参数检测模块9检测扫地机器人的运动参数，控制模块10通过分析运动参数检测模块9检测到的扫地机器人的运动参数来判断扫地机器人的运动状态，并据此发出指令使驱动电路12给马达11提供相应的供电电流，当控制模块10根据运动参数检测模块9检测到的扫地机器人的运动参数判断出扫地机器人在平地上行走时，控制模块10不发出指令给驱动电路12，马达11以原速度运转，从而使得驱动轮5恒速前进，将地面的垃圾带走；当控制模块10根据扫地机器人的运动参数判断出扫地机器人在上坡或越障时，控制模块10发出指令给驱动电路12，驱动电路12增大提供给马达11的供电电流而增大马达11的转速，从而增大扫地机器人整体的驱动力，使得扫地机器人能够顺利上坡或越障。且根据扫地机器人的运动参数的大小不同，控制模块1可根据扫地机器人的运动参数向驱动电路12发出不同的指令，通过驱动电路12给马达11提供能满足扫地机器人上坡或越障需要的电流，提高扫地机器人的通过性。

且在本公开的实施例中，驱动轮5具体为左驱动轮和右驱动轮，且底座2前端还设有万向轮3，左驱动轮和右驱动轮分别设置在底座2中部，且左驱动轮和右驱动轮分置在万向轮3的左右两侧，通过左驱动轮、右驱动轮和万向轮3使得扫地机器人可向任意方向转动，提高扫地机器人的灵活性。与左驱动轮和右驱动轮对应地，马达11包括左驱动轮马达和右驱动轮马达，左驱动轮马达和右驱动轮马达对应地与左驱动轮和右驱动轮相连，且左驱动轮马达和右驱动轮马达分别与控制模块10的信号输出端相连。

在本公开的实施例中，左驱动轮马达和右驱动轮马达均为伺服电机。

在本公开的实施例中，扫地机器人还包括滚刷6、工作马达、工作电路和传动部件，工作马达通过工作电路与电源4连接，工作马达通过传动部件与滚刷6连接，通过传动部件将工作马达的动力传送到滚刷6上，工作时，通过滚刷6转动和/或移动清扫地面的垃圾。在本公开的实施例中，传动部件的传动方式具体为齿轮传动、涡轮蜗杆传动或皮带齿轮传动。

在本公开的实施例中，扫地机器人上还包括防撞板7，通过防撞板7防止扫地机器人与障碍物发生碰撞，且防撞板7上可设置压力传感器，当防撞板7受到较大的冲击作用力时，压力传感器将防撞板7受到的冲击作用力信号传递到控制模块10，控制模块10发出指令使行走模块D切断动力，保护扫地机器人。

且在本公开的实施例中，运动参数检测模块9与控制模块10集成在同一块PCB板8上。

如图3A-3C所示是根据本公开一示例性实施例示出的扫地机器人的在遇到障碍物时的应用状态示意图，如图3A所示是根据一示例性实施例示出的扫地机器人在平地上行走的运动状态图，此时，控制模块10控制驱动电路12给马达11提供恒定的供电电流，马达11以恒定速度运转，给扫地机器人提供恒定的动力，扫地机器人恒速前进，保证地面整体的清洁效果均匀。如图3B所示是根据一示例性实施例示出的扫地机器人遇到障碍物13时的运动状态示意图，此时，扫地机器人受到障碍物13的阻力作用，其与障碍物13接触一端抬起，运动参数检测模块9由此检测到扫地机器人运动参数的变化，运动参数检测模块9将扫地机器人的运动参数传送给控制模块10，控制模块10根据扫地机器人的运动参数判断出扫地机器人正在上坡或越障，从而控制驱动电路12增大提供给马达11的供电电流，扫地机器人在驱动力作用下跨越障碍物13。如图3C所示是根据一示例性实施例示出的扫地机器人越过障碍物13的运动状态示意图，当扫地机器人越过障碍物13后，扫地机器人重新回到水平地面上，控制模块10发出指令给驱动电路12，通过驱动电路12给马达11提供其在水平地面上匀速行驶所需要的供电电流，扫地机器人重新回到如图3A中所示的状态。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由上面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种行走装置，其特征在于，所述行走装置包括：

机体和运动参数检测模块，所述运动参数检测模块设置在所述机体上且与所述机体内的控制模块电连接；

所述运动参数检测模块检测所述行走装置的运动参数，所述控制模块根据所述运动参数确定出所述行走装置上坡或越障时控制所述机体内的行走模块增加行走动力。

2.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述运动参数检测模块为重力加速度传感器；

所述重力加速度传感器检测所述行走装置在前进方向上的加速度，所述控制模块根据所述加速度确定所述行走装置是否在上坡或越障。

3.根据权利要求2所述的行走装置，其特征在于，所述控制模块根据所述加速度确定电流大小，控制所述行走模块根据所述电流大小增加行走动力。

4.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述运动参数检测模块为角度传感器；

所述角度传感器检测所述行走装置的前进方向与水平面之间的夹角，所述控制模块根据所述夹角确定所述行走装置是否在上坡或越障。

5.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述运动参数检测模块集成在所述机体内的印制电路板PCB板上且通过所述PCB板上的信号线与所述控制模块电连接。

6.根据权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述机体还包括：电源和底座；

所述控制模块、所述行走模块和所述电源分别安装在所述底座上，所述行走模块分别与所述控制模块和所述电源电连接。

7.如权利要求6所述的行走装置，其特征在于，所述行走模块包括驱动电路、马达和驱动轮；

所述驱动电路分别与所述控制模块、所述电源和所述马达电连接，所述马达和所述驱动轮分别安装在所述底座上，所述驱动轮与所述马达连接；

所述控制模块确定出所述行走装置上坡或越障时控制所述驱动电路增加供给所述马达的供电电流。

8.根据权利要求1至7任一项权利要求所述的行走装置，其特征在于，所述行走装置为扫地机器人、吸尘器、打蜡机或拖地机。