CN206178472U - 一种触碰传感模块及机器人 - Google Patents

Abstract

为克服现有机器人的基础元件功能单一，难以与外界环境交互的问题，本实用新型提供了一种触碰传感模块，包括上盖、触碰模块及结构壳体；所述触碰模块设置于所述结构壳体；所述触碰模块包括第一连接端、第二连接端和触碰开关和主控芯片，所述触碰开关、第一连接端和第二连接端电连接至所述主控芯片；所述上盖活动连接在所述触碰模块上，所述上盖可由初始位置向按压所述触碰开关的方向位移，以接通所述触碰开关；所述上盖可回复至初始位置，以断开所述触碰开关。同时，本实用新型还公开了包括上述触碰传感模块的机器人。实现机器人与外界触碰信息的传感，从而为进一步实现机器人与环境或操作者的交互提供基础。

Description

一种触碰传感模块及机器人

技术领域

本实用新型属于机器人结构技术领域，具体涉及一种触碰传感模块及机器人。

背景技术

机器人是采用舵机、连接件及装饰件等基础元件搭建而成，能够通过控制舵机，使机器人执行各种动作。现有机器人所采用的基础元件功能较为单一，只能实现拼接搭建和动作执行的功能，无法实现从外部获得信息反馈，使得机器人缺少与外界环境或操作者之间的交互功能，若要实现机器人与外界环境或操作者之间的交互，开发出用于外界信息感应输入的传感模块是必不可少的。

在各种外界信息感应输入中，触碰信息指的是机器人与外界环境或操作者发生主动或被动接触时对触碰作用的传感信息，现有的机器人缺少触碰传感模块，当发生碰撞事件或者在前进的过程中遇到障碍物时，机器人无法做出相应的行动指令进行规避，从而难以实现交互。

实用新型内容

针对现有机器人的基础元件功能单一，难以与外界环境交互的问题，本实用新型提供了一种触碰传感模块及机器人，能够实现机器人与外界触碰信息的传感，从而为进一步实现机器人与环境或操作者的交互提供基础。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种触碰传感模块，包括上盖、触碰模块及结构壳体；

所述触碰模块设置于所述结构壳体；

所述触碰模块包括第一连接端、第二连接端和触碰开关和主控芯片，所述触碰开关、第一连接端和第二连接端电连接至所述主控芯片；

所述上盖活动连接在所述结构壳体上，所述上盖可由初始位置向按压所述触碰开关的方向位移，以接通所述触碰开关；所述上盖可回复至初始位置，以断开所述触碰开关。

进一步的，所述上盖的一侧与所述结构壳体的一侧转动连接，另一侧可相对所述结构壳体向靠近及远离所述触碰开关的方向移动。

进一步的，所述结构壳体的一侧两端各设有一枢轴，所述上盖的一侧两端各设有一向下弯折的连接耳，所述连接耳相对的侧面上分别设有枢孔，所述枢轴穿设于所述枢孔中。

进一步的，所述枢孔至连接耳底部之间设有用于枢轴导向的导向槽。

进一步的，所述结构壳体远离所述枢轴的一侧设有卡槽，所述上盖远离所述枢孔的一侧设有卡勾，所述卡勾活动安装于所述卡槽中。

进一步的，所述触碰模块还包括有PCB板，所述主控芯片、触碰开关、第一连接端和第二连接端固定于所述PCB板上，且所述第一连接端和第二连接端部分露出于所述结构壳体外表面。

进一步的，所述结构壳体两个侧面上分别设置有第一开口和第二开口，所述第一连接端朝向所述第一开口，所述第二连接端朝向所述第二开口。

进一步的，所述第一连接端为第一插接母槽，所述第一插接母槽内设有多个用于电性连接的第一针脚；

所述第二连接端为第二插接母槽，所述第二插接母槽内设有多个用于电性连接的第二针脚。

进一步的，所述触碰模块还包括有第一LED灯和第二LED灯，所述第一LED灯和第二LED灯固定于所述PCB板上，所述第一LED灯、第二LED灯分别与所述主控芯片电连接。

进一步的，所述结构壳体的两个侧面上分别设有第一透光孔和第二透光孔，所述第一LED灯与第一透光孔之间设有第一导光柱，所述第二LED灯与第二透光孔之间设有第二导光柱。

进一步的，所述触碰开关为微动开关，所述微动开关顶部具有弹性伸缩的按钮帽，所述结构壳体的顶部开有通孔，所述按钮帽的顶部穿过所述通孔并抵靠于所述上盖的底面。

进一步的，所述结构壳体包括中盖和下盖，所述中盖连接于所述下盖的顶部。

进一步的，所述上盖设有用于与其他结构件可拆卸连接的第一连接结构，所述下盖设有用于与其他结构件可拆卸连接的第二连接结构。

进一步的，所述第一连接结构为多个第一连接孔，所述多个第一连接孔呈矩形排列；所述第二连接结构为多个第二连接孔，所述多个第二连接孔呈两列设置于下盖的两侧。

一种机器人，包括如上所述的触碰传感模块。

根据本实用新型提供的触碰传感模块，将上盖可活动地安装于结构壳体上，上盖与触碰开关联动设置，当发生触碰事件的时候，上盖在外力的作用下相对触碰模块发生移位，进而将位移传递至触碰开关，触碰开关产生触碰信号并将触碰信号传输至主控芯片，主控芯片连接第一连接端和第二连接端，与其他模块实现信号传递，从而实现了触碰信息的感应和传输，该触碰传感模块结构简单，可作为单一的基础元件，在机器人上不同位置进行安装，机器人根据接收到的触碰信息进行动作指令的调整，从而实现多种交互功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的触碰传感模块的组装结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的触碰传感模块的爆炸示意图；

图3是图2中所示的触碰传感模块a处结构放大示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的上盖的底部结构示意图；

图5是本实用新型实施例1提供的中盖的结构示意图；

图6是本实用新型实施例1提供的PCB板的结构示意图；

图7是本实用新型实施例1提供的下盖的结构示意图；

图8是本实用新型实施例2提供的上盖与连接销的连接示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、上盖；11、第一连接孔；111、第一圆形凹槽；12、连接耳；13、枢孔；14、导向槽；15、卡勾；2、结构壳体；21、中盖；211、枢轴；212、卡槽；22、下盖；221、卡板；23、通孔；24、第二连接孔；241、第二圆形凹槽；25、第一开口；26、第二开口；27、第一透光孔；28、第二透光孔；3、触碰模块；31、第一连接端；311、第一针脚；32、触碰开关；321、按钮帽；33、第二连接端；331、第二针脚；34、PCB板；341、定位缺口；4、第一导光柱；5、第二导光柱；6、螺钉；7、连接销；71、第一连接柱；72、限位部；73、第二连接柱。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

参见图1和图2所示，本实施例提供的一种触碰传感模块，用作机器人的触碰信息传感用基础组装元件，包括上盖1、触碰模块3及结构壳体2；

所述触碰模块3设置于所述结构壳体2；

所述触碰模块3包括第一连接端31、第二连接端33、触碰开关32和主控芯片，所述触碰开关32、第一连接端31和第二连接端33电连接至所述主控芯片；当机器人在所述触碰开关处与外界环境发生触碰干涉时，通过触碰开关32能够形成触碰信号，并通过主控芯片接收触碰信号，第一连接端31和第二连接端33电连接在所述主控芯片上，所述第一连接端31和第二连接端33的功能在于与机器人上其他模块进行电连接，用于电信号的输出，实现不同模块之间的信号传输，进而机器人上其他模块能够做出相应的处理和反馈。

所述上盖1活动连接在所述结构壳体2上，所述上盖1可由初始位置向按压所述触碰开关32的方向位移，以接通所述触碰开关32；所述上盖1可回复至初始位置，以断开所述触碰开关32；

所述触碰开关32的通断和所述上盖1的位移联动设置，在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“联动设置”应做广义理解，在本实施例中触碰开关32的通断和所述上盖1的位移联动设置，指的是将上盖1与触碰开关32通过直接接触或传动结构进行连接，当上盖1发生位移时，能够将其位移增量转变为触碰开关32导通和断开的控制条件。

所述触碰开关32可采用现有各类机械开关结构或电子开关结构，当上盖1处于初始状态时，触碰开关32断开，所述触碰开关处不产生触碰信号，表明机器人在该触碰传感模块上没有发生触碰情况；当在外力的作用下上盖1发生位移，触碰开关32导通，产生触碰信号并将触碰信号传输至所述主控芯片，机器人根据触碰信号得到该触碰传感模块发生触碰情况的信息，进而可根据该信息作出进一步的指令调整，实现与外界环境的交互。

需要说明的是，本实施例仅说明所述触碰开关32优选采用机械开关结构或电子开关结构的情况，在本实用新型技术方案的其他实施例中，所述触碰开关32也可采用能够实现同种功能的其他结构进行替换，如采用压阻式传感结构、压电式传感结构、电容式传感结构等，分别通过改变电阻、压电效应或改变电压的方式产生电信号，均应包括在本实用新型的保护范围之内。

如图3～图5所示，在本实施例中，所述上盖1的一侧与所述结构壳体2的一侧转动连接，另一侧可相对所述结构壳体2向靠近及远离所述触碰开关32的方向移动。

具体的，所述结构壳体2的一侧两端各设有一枢轴211，所述上盖1的一侧两端各设有一向下弯折的连接耳12，所述连接耳12做圆角设置，所述连接耳12相对的侧面上分别设有枢孔13，所述枢孔13至连接耳12底部之间设有用于枢轴211导向的导向槽14，所述枢轴211穿设于所述枢孔13中。

所述结构壳体2远离所述枢轴211的一侧设有卡槽212，所述上盖1远离所述枢孔13的一侧设有卡勾15，所述卡勾15的一端固定于所述上盖1的底部并设有加强肋，卡勾15的另一端为倒钩状结构；所述卡勾15活动安装于所述卡槽212中。

通过枢轴211与枢孔13的连接，使得上盖1的一侧与所述触碰模块3枢接，所述卡勾15安装于所述卡槽212中，所述卡勾15和卡槽212的数量均为2个，所述卡勾15的长度相对所述卡槽212留有一定的余裕。

如图2和图6所示，所述触碰模块3还包括有PCB板34，所述主控芯片、触碰开关32、第一连接端31和第二连接端33固定于所述PCB板34上，所述PCB板34上设有导电通孔，所述主控芯片、触碰开关32、第一连接端31和第二连接端33设有多个导电引脚，通过将导电引脚插入所述导电通孔中，同时在PCB板34上印制有导电线路，通过导电线路将对应导电通孔相互连接，进而实现触碰开关32、第一连接端31和第二连接端33之间的电连接，通过PCB板34能够对所述主控芯片、触碰开关32、第一连接端31和第二连接端33形成较为稳定的固定，同时避免多余连接电线的使用，避免发生电性干涉，简化结构。

所述PCB板34上开有定位缺口341，所述结构壳体2的内部设有卡板221，通过将所述卡板221嵌合在所述定位缺口中对PCB板34进行定位。

需要说明的是，通过PCB板34进行电性连接仅是本实施例的一种优选实施方式，本领域选择其他方式进行电性连接的方式进行替换的技术方案，也应包括在本实用新型的保护范围之内。

如图1、图6和图7所示，所述第一连接端31和第二连接端33部分露出于所述结构壳体2外表面，用于与外部结构进行电性连接。

所述结构壳体2两个侧面上分别设置有第一开口25和第二开口26，所述第一连接端31朝向所述第一开口25，所述第二连接端33朝向所述第二开口26。

具体的，所述第一连接端31为第一插接母槽，所述第一插接母槽内设有多个用于电性连接的第一针脚311。

所述第二连接端33为第二插接母槽，所述第二插接母槽内设有多个用于电性连接的第二针脚331。

当该触碰传感模块安装于机器人上时，需设置有相应的连接线进行不同基础元件之间的连接，连接线上设有连接头，所述连接头与第一插接母槽和第二插接母槽的形状相适配，且连接头上设有用于与第一针脚311和第二针脚331适配连接的针脚孔。

所述第一插接母槽和第二插接母槽在所述PCB板34上的朝向相反，且所述第一插接母槽和第二插接母槽均安装于所述PCB板34的顶面，相应的，所述第一开口25和第二开口26位于结构壳体2相对的两个侧面。

所述触碰模块3还包括有第一LED灯(未图示)和第二LED灯(未图示)，所述第一LED灯和第二LED灯固定于所述PCB板34上，所述第一LED灯、第二LED灯分别与所述主控芯片电连接，由所述主控芯片控制所述第一LED灯和第二LED灯的开启和关闭。

当所述触碰开关32导通时，所述主控芯片接收到触碰信号后，所述主控芯片控制第一LED灯和第二LED灯亮起并闪烁，进而可根据第一LED灯和第二LED灯的明暗状态判定该触碰传感模块是否发生触碰情况。

需要说明的是，所述第一LED灯和第二LED灯也可采用本领域技术人员常用的其他光源，此类替换的技术方案均应包括在本实用新型的保护范围之内。

如图7所示，所述结构壳体2的两个侧面上分别设有第一透光孔27和第二透光孔28，所述第一LED灯与第一透光孔27之间设有第一导光柱4，所述第二LED灯与第二透光孔28之间设有第二导光柱5，通过所述第一导光柱4和第二导光柱5将所述第一LED灯和第二LED灯发出的光导向结构壳体2的外部。

所述第一导光柱4和第二导光柱5均为透光塑料件，本领域技术人员也可采用透明玻璃、透明树脂等材料进行替换，所述第一导光柱4和第二导光柱5通过设置有限位件固定于结构壳体2的底部。

所述第一LED灯和第二LED灯在所述PCB板34上的朝向相反，且所述第一LED灯和第二LED灯均安装于所述PCB板34的底面，第一LED灯位于第一插接母槽的底部，第二LED灯位于第二插接槽的底部，相应的，所述第一透光孔27和第二透光孔28分别位于所述第一开口25和第二开口26的底部。

在本实施例中，所述触碰开关32为微动开关，作为本领域技术人员所公知，所述微动开关包括常开触点和动触点，所述微动开关顶部具有弹性伸缩的按钮帽321，所述按钮帽321与所述常开触点连接，通过按钮帽321的位移使动触点与常开触点连接，实现电导通从而触碰信号的产生，所述结构壳体2的顶部开有通孔23，所述按钮帽321的顶部穿过所述通孔23并抵靠于所述上盖1的底面，上盖1受到所述按钮帽321的作用力脱离结构壳体2的表面，当所述上盖1受到外力作用时，带动按钮帽321下压，从而触发触碰信号。

所述上盖1受外力下压的行程为0.3～0.7mm。

在本实施例中，所述结构壳体2包括中盖21和下盖22，所述中盖21连接于所述下盖22的顶部，所述下盖22上开有多个螺钉孔，所述中盖21底部相应位置设置多个连接柱，设置多个螺钉6穿过所述螺钉孔并连接至所述连接柱，将中盖21与下盖22相互固定。

所述上盖1和下盖22之间形成安装腔体，所述PCB板34、触碰开关32、第一连接端31、第二连接端33、第一导光柱4和第二导光柱5均安装于所述安装腔体的内部。

所述上盖1设有用于与其他结构件可拆卸连接的第一连接结构，所述下盖22设有用于与其他结构件可拆卸连接的第二连接结构，所述第一连接结构和第二连接结构应做广义理解，例如，可以是卡扣连接结构，或通过中间媒介间接相连；可以是螺纹连接结构，或过盈配合结构；也可以是磁性连接结构。

通过所述第一连接结构和第二连接结构能够使该触碰传感模块与机器人上其他模块组件进行连接，从而将所述触碰传感模块作为不同模块组件之间的连接件，当与触碰传感模块连接的其他模块组件发生触碰的时候，通过其他模块组件将力传递至触碰传感模块处进行触碰信息识别接收。

作为本实施例的优选，所述第一连接结构为多个第一连接孔11，所述多个第一连接孔11呈矩形排列；所述第二连接结构为多个第二连接孔24，所述多个第二连接孔24呈两列设置于下盖22的两侧。

所述第一连接孔11为圆柱形通孔，所述第一连接孔11的两端分别设置有第一圆形凹槽111，所述第一圆形凹槽111的直径大于第一连接孔11的直径。

所述第二连接孔24为圆柱形通孔，所述第二连接孔24的两端分别设置有第二圆形凹槽241，所述第二圆形凹槽241的直径大于第二连接孔24的直径。

实施例2

本实施例提供了一种机器人，包括如实施例1所述的触碰传感模块。

还包括有与所述触碰传感模块连接的第一结构件和第二结构件，需要说明的是，所述第一结构件和第二结构件指代的是机器人上具有一定连接、控制、装饰、结构增强等功能的基础元件组件或基础元件。

所述第一结构件与所述上盖1连接，所述第一结构件上设有与所述上盖1的第一连接孔11位置相对应的第三连接孔，所述第一连接孔11和第三连接孔之间通过设置有第一连接销7进行相互连接。

所述第二结构件与所述下盖22连接，所述第二结构件上设有与所述下盖22的第二连接孔24位置相对应的第四连接孔，所述第二连接孔24和第四连接孔之间通过设置有第二连接销7进行相互连接。

如图8所示，所述上盖1的第一连接孔11用于与连接销7配合连接，所述第一连接孔11的两端分别设置有第一圆形凹槽111，所述连接销7包括中间的限位部72和两端的第一连接柱71和第二连接柱73，所述第一连接柱71远离所述限位部72的端部沿其径向凸出形成第一凸出部，所述第二连接柱73远离所述限位部72的端部沿其径向凸出形成第二凸出部，所述第一连接柱71的长度与所述第一连接孔11的深度一致，所述第二连接柱73的长度与所述第三连接孔的深度一致。

进行安装时，所述连接销7的第一连接柱71穿过所述第一连接孔11，且所述第一凸出部和限位部72分别卡合在所述第一连接孔11两端的两个第一圆形凹槽111中，形成限位。

所述下盖22和第二结构件的连接方式与上盖1和第一结构件的连接方式近似，不做赘述。

通过以上连接方式，当第一结构件在机器人运行的过程中发生碰触情况的时候，第一结构件将碰触情况传递至触碰传感模块，触碰传感模块产生并传递触碰信息，机器人接收触碰信息并触发相应动作指令，从而实现机器人和外界环境或操作者之间的交互作用。

需要说明的是，在其他实施例中，所述上盖1也可不连接第一结构件，以上盖1本身作为触碰外力的接收端。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种触碰传感模块，其特征在于，包括上盖(1)、触碰模块(3)及结构壳体(2)；

所述触碰模块(3)设置于所述结构壳体(2)；

所述触碰模块(3)包括第一连接端(31)、第二连接端(33)、触碰开关(32)和主控芯片，所述触碰开关(32)、第一连接端(31)和第二连接端(33)电连接至所述主控芯片；

所述上盖(1)活动连接在所述结构壳体(2)上，所述上盖(1)可由初始位置向按压所述触碰开关(32)的方向位移，以接通所述触碰开关(32)；所述上盖(1)可回复至初始位置，以断开所述触碰开关(32)。

2.根据权利要求1所述的触碰传感模块，其特征在于，所述上盖(1)的一侧与所述结构壳体(2)的一侧转动连接，另一侧可相对所述结构壳体(2)向靠近及远离所述触碰开关(32)的方向移动。

3.根据权利要求2所述的触碰传感模块，其特征在于，所述结构壳体(2)的一侧两端各设有一枢轴(211)，所述上盖(1)的一侧两端各设有一向下弯折的连接耳(12)，所述连接耳(12)相对的侧面上分别设有枢孔(13)，所述枢轴(211)穿设于所述枢孔(13)中。

4.根据权利要求3所述的触碰传感模块，其特征在于，所述枢孔(13)至连接耳(12)底部之间设有用于枢轴(211)导向的导向槽(14)。

5.根据权利要求3所述的触碰传感模块，其特征在于，所述结构壳体(2)远离所述枢轴的一侧设有卡槽(212)，所述上盖(1)远离所述枢孔(13)的一侧设有卡勾(15)，所述卡勾(15)活动安装于所述卡槽(212)中。

6.根据权利要求1所述的触碰传感模块，其特征在于，所述触碰模块(3)还包括有PCB板(34)，所述主控芯片、触碰开关(32)、第一连接端(31)和第二连接端(33)固定于所述PCB板(34)上，且所述第一连接端(31)和第二连接端(33)部分露出于所述结构壳体(2)外表面。

7.根据权利要求6所述的触碰传感模块，其特征在于，所述结构壳体(2)两个侧面上分别设置有第一开口(25)和第二开口(26)，所述第一连接端(31)朝向所述第一开口(25)，所述第二连接端(31)朝向所述第二开口(26)。

8.根据权利要求6或7所述的触碰传感模块，其特征在于，所述第一连接端(31)为第一插接母槽，所述第一插接母槽内设有多个用于电性连接的第一针脚(311)；

所述第二连接端(33)为第二插接母槽，所述第二插接母槽内设有多个用于电性连接的第二针脚(331)。

9.根据权利要求6所述的触碰传感模块，其特征在于，所述触碰模块(3)还包括有第一LED灯和第二LED灯，所述第一LED灯和第二LED灯固定于所述PCB板(34)上，所述第一LED灯、第二LED灯分别与所述主控芯片电连接。

10.根据权利要求9所述的触碰传感模块，其特征在于，所述结构壳体(2)的两个侧面上分别设有第一透光孔(27)和第二透光孔(28)，所述第一LED灯与第一透光孔(27)之间设有第一导光柱(4)，所述第二LED灯与第二透光孔(28)之间设有第二导光柱(5)。

11.根据权利要求1所述的触碰传感模块，其特征在于，所述触碰开关(32)为微动开关，所述微动开关顶部具有弹性伸缩的按钮帽(321)，所述结构壳体(2)的顶部开有通孔(23)，所述按钮帽(321)的顶部穿过所述通孔(23)并抵靠于所述上盖(1)的底面。

12.根据权利要求1所述的触碰传感模块，其特征在于，所述结构壳体(2)包括中盖(21)和下盖(22)，所述中盖(21)连接于所述下盖(22)的顶部。

13.根据权利要求12所述的触碰传感模块，其特征在于，所述上盖(1)设有用于与其他结构件可拆卸连接的第一连接结构，所述下盖(22)设有用于与其他结构件可拆卸连接的第二连接结构。

14.根据权利要求13所述的触碰传感模块，其特征在于，所述第一连接结构为多个第一连接孔(11)，所述多个第一连接孔(11)呈矩形排列；所述第二连接结构为多个第二连接孔(24)，所述多个第二连接孔(24)呈两列设置于下盖(22)的两侧。

15.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～14中任意一项所述的触碰传感模块。