CN206836832U - 自移动机器人 - Google Patents

Abstract

一种自移动机器人，具有本体，所述本体包括基体(100)和外框(200)，所述基体可旋转设置在外框的内侧，所述本体上设有控制单元和障碍物检测单元，所述障碍物检测单元包括位于外框侧面一周的整体式撞板(300)及与整体式撞板相连接的传感器。本实用新型通过整体式撞板配合多个传感器，解决了机器人转向时的障碍检测问题，有效应对复杂障碍物，防止通信线束缠绕刮拽，结构简化且灵敏高效。

Description

自移动机器人

技术领域

本实用新型涉及一种自移动机器人，属于小家电制造技术领域。

背景技术

自移动机器人以其灵活自控的特点越来越受到使用者的青睐，尤其是擦窗机器人的广泛使用，对其智能化程度要求越来越高。鉴于在不同场所中玻璃的形状、大小和附带的障碍各异，如何让机器人高效正确识别并避开各种障碍物，成为擦窗机器人智能化程度的重要参考依据。

目前市场上已有的机器人所采用的碰撞检测，只能针对部分方向的障碍物，无法实现对所有方向上障碍物的检测。当窗体状况比较复杂时，比如：机器人一侧触碰障碍时另一侧也可能触碰障碍，如果不能同时有效加以检测，既降低了行走效率，又带来了安全隐患。

现有技术CN101310665B公开了一种可自动移动的地面集尘装置，包括驱动电机、集尘装置以及盖子，其中尤其公开了护罩被活动安装在底盘上，和用于在地面集尘装置与障碍物接触时感知护罩运动的传感器。但是其护罩(相当于整体撞板)为圆形，且仅有一个设置在行进方向的传感器，无法适应棱角分明的窗体清洁面和复杂的转向需要。

现有技术CN1688235公开了一种擦窗装置，包括吸附部，清扫单元和旋转自由地安装在吸附部上的行进部，其中在清扫单元的上(前)、下(后)、左、右四个端面各安装有传感器。其不具有整体设置的撞板，传感器及对应框架与框架之间存在检测盲区，可以检测到窗框，但细窄的障碍和散布的颗粒物会造成隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动机器人，通过整体式撞板配合多个传感器，结构简化且成本降低，但灵敏度却得到了大大提高，具有有效应对多方向、不同高度、不同大小的复杂障碍物的能力，解决了机器人转向时的障碍检测问题，同时有效防止通信线束缠绕刮拽，灵敏高效。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种自移动机器人，具有本体，所述本体包括基体和外框，所述基体可旋转设置在外框的内侧，所述本体上设有控制单元和障碍物检测单元，所述障碍物检测单元包括位于外框侧面一周的整体式撞板及与整体式撞板相连接的传感器。

所述整体式撞板主要包括底部壳体和顶部壳体，且所述顶部壳体的横向截面积小于所述底部壳体的横向截面积。

在本实用新型的一个实施例中，所述自移动机器人为擦窗机器人，根据擦窗机器人的行走和作业需求，相应地，所述本体上还设有吸附单元，所述吸附单元包含位于所述基体上的真空源和位于所述外框底部用于密封的抹布，所述抹布、本体的底壳和行走表面共同围设形成真空腔，所述真空源连接所述真空腔。

为了便于连接和有效工作，所述外框包括整体式撞板和撞板支撑架，所述整体式撞板和撞板支撑架之间设有弹簧。

为了有效应对各种高度和角度上的障碍物，所述底部壳体呈方形与所述外框的外形结构对应设置，所述顶部壳体呈圆形与所述基体的外形结构对应设置。

为了保证碰撞灵敏度，所述传感器设置在在所述外框侧边上，且每一侧边的设置数量至少为两个。具体到其中一个实施例，所述外框每一侧边上的所述传感器设置数量为两个，且分别设置在该侧边的两端。

所述传感器为轻触开关或导电橡胶开关或红外传感器或霍尔开关。

另外，所述控制单元设置在基体上，所述传感器设置在外框上，所述控制单元和传感器之间设有通信线束，所述基体上与外框结合侧设有开口，所述通信线束穿过所述开口连通传感器和控制单元。

为了适应自移动机器人的直角转向，所述开口的开设范围为90°。

综上所述，本实用新型提供一种自移动机器人，通过整体式撞板配合多个传感器，结构简化且成本降低，但灵敏度却得到了大大提高，具有有效应对多方向、不同高度、不同大小的复杂障碍物的能力，解决了机器人转向时的障碍检测问题，同时有效防止通信线束缠绕刮拽，灵敏高效。

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型局部剖视图；

图3为本实用新型整体式撞板局部剖视图；

图4为本实用新型通信线束位置示意图；

图5为本实用新型容置空间结构示意图；

图6为本实用新型90°开口结构示意图；

图7为本实用新型实施例一正常行走状态示意图；

图8为本实用新型实施例一正常行走状态侧示图；

图9为本实用新型实施例一碰到障碍物状态示意图；

图10为本实用新型实施例一碰到障碍物状态侧示图；

图11为本实用新型实施例二碰到障碍物状态示意图；

图12为本实用新型实施例三碰到障碍物状态示意图；

图13为本实用新型纵向运动状态示意图；

图14为本实用新型横向运动状态示意图；

图15为本实用新型旋转过程中状态示意图；

图16为基体从图4位置旋转90°后的状态示意图。

具体实施方式

实施例一

图1为本实用新型整体结构示意图；图2为本实用新型局部剖视图。如图1并结合图2所示，本实用新型提供一种自移动机器人，具有本体，所述本体包括基体100和外框200，所述基体100可旋转设置在外框200的内侧，所述外框200围设在所述基体周围，即：所述基体100嵌套在外框200内中部并能够相对于外框200旋转。所述本体上设有控制单元和障碍物检测单元，所述障碍物检测单元包括位于外框侧面一周的整体式撞板300及与整体式撞板300相连接的传感器。所述整体式撞板300在任意方向上碰到障碍物，都能够激发一个或多个所述传感器，所述传感器发送电信号给所述控制单元，所述控制单元根据电信号的来源改变所述驱动单元的工作方式，控制自移动机器人的行走方向以躲避障碍物。

在本实施例中，所述自移动机器人为擦窗机器人，根据擦窗机器人的行走和作业需求，相应地，所述本体上还设有吸附单元，所述吸附单元包含位于所述基体100上的真空源(图中未示出)和位于所述外框200底部用于密封的抹布(图中未示出)，所述抹布、本体的底壳和行走表面共同围设形成真空腔，所述真空源连接所述真空腔。为了拿取方便，所述基体100顶部还设有手柄101。

为了有效应对各种高度和角度上的障碍物，所述整体式撞板300主要包括底部壳体和顶部壳体，为了方便制造，两者可以为一体成型结构，且所述顶部壳体的横向截面积小于所述底部壳体的横向截面积。所述底部壳体呈方形与所述外框200的外形结构对应设置，所述顶部壳体呈圆形与所述基体100的外形结构对应设置。

图3为本实用新型整体式撞板局部剖视图。如图1、图2并结合图3所示，为了便于连接和有效工作，所述外框200包括整体式撞板300和撞板支撑架310，整体式撞板300受撞板支撑架310的影响不能上、下移动。为了防止刚性的整体式撞板对碰撞感受器造成损坏，所述整体式撞板300和撞板支撑架310之间的水平缝隙内设有弹性体320，如：弹簧，当整体式撞板300与障碍物Z接触时，弹性体320受压使碰撞感受器400产生相应的电信号。多个所述传感器直接设置在所述撞板支撑架310上或者设置在所述外框200四周与整体式撞板300对应的位置。为了保证机器人对任何高度上的障碍物都具有足够的敏感度，有效应对各种高度和角度上的障碍物，所述整体式撞板300的高度与所述自移动机器人的本体高度一致，整体式撞板300作为一体成型的刚性体，可以适应不同高度与方位的障碍物碰撞。另外，为了保证碰撞灵敏度，所述传感器在所述外框200每一侧边的设置数量至少为两个。具体到图1所示的实施例，所述外框200每一侧边上的所述传感器的设置数量为两个，且分别设置在该侧边的两端。碰撞发生时可以感知障碍是在左前方还是右前方，以判断是向左移动亦或向右移动，通常机器人会向障碍物所在方向的另一方向移动，单一的传感器很难实现这一功能。当然，更多传感器也能实现同样的功能，但至少应该为两个。

更进一步地，设置在所述外框上的多个所述传感器还可以相互联动，所述整体式撞板在任意方向上碰到障碍物，都能够激发一个或多个所述传感器并与其他的传感器产生电信号，所述联动电信号发送给所述控制单元，所述控制单元根据电信号的不同来源产生联动，从而改变所述驱动单元的工作方式。具体来说，所谓联动其实是指同一时机至少两个传感器产生电信号时，控制单元中的主板对该两个电信号进行综合处理。比如：在前进方向上，左、右两个传感器同时被触发，则自移动机器人后退；如果是前左与左侧两个传感器同时被触发，则自移动机器人会向右移动一小段距离后继续以之前的方向前进等等，这种对不同电信号的联动使障碍检测更为灵敏。

同时，所述传感器可以包括正向力触发传感器和剪切力触发传感器，使得非正向的撞板位移同样能作用到传感器。这样一来，自移动机器人还可以不再局限于向上、下、左、右四个正方向的直线运动，而是可以斜向运动，当整体式撞板触碰障碍后，相邻方向的不同传感器可以受到一定压力从而触发传感器。当然，除了对传感器的种类进行选择之外，还可以通过对整体式撞板的内部结构作略微改进来实现。本实施例中的传感器采用的是轻触开关400或导电橡胶开关或红外传感器或霍尔开关。在此基础上，为了使擦窗机器人对障碍物的检测更加灵敏，还可以在四个顶角的位置增加边缘检测传感器401，所述的边缘检测传感器401可以为光波传感器或声波定位传感器，用来实现边缘检测功能。

图4为本实用新型通信线束位置示意图；图5为本实用新型容置空间结构示意图；图6为本实用新型90°开口结构示意图。如图4并结合图5、图6所示，所述控制单元设置在基体100上，所述传感器设置在外框200上，为了有效防止通信线束600在基体100相对于外框200旋转的过程中发生缠绕、刮拽，在所述基体100与外框200的结合部位开设有开口120，所述通信线束600穿过所述开口120连通传感器和控制单元。由于本实施例中自移动机器人采用直角转向，基体100相对外框200会有90°的相对转动，所述开口120的开设范围为90°。为保证通信线束600在反复弯曲过程中金属丝不发生断裂，线束的任意时刻所弯曲的曲率不能太大，该线束需要放置在相对独立的空间里，以保证其弯曲不受偶然因素的影响，只与基体100的旋转角度有关。所述基体100内设有容置空间110，所述容置空间110由上隔离板111、下隔离板112和基体侧壁113围设而成，所述开口120开设在所述基体侧壁113上，所述通信线束600容纳在所述容置空间110内，通信线束600的两端延伸出容置空间110分别连接控制单元和传感器。

图7为本实用新型实施例一正常行走状态示意图；图8为本实用新型实施例一正常行走状态侧示图；图9为本实用新型实施例一碰到障碍物状态示意图；图10为本实用新型实施例一碰到障碍物状态侧示图。结合图7至图10所示，本实用新型的工作过程是这样的：

当运动中的机器人碰到障碍物Z时，整体式撞板300受到阻碍而停止运动，而基体100和外框200受惯性作用会继续移动，此时整体式撞板300与外框200间产生相对位移，当相对位移足够大时，设置在整体式撞板300与外框200之间的传感器的触点被触发，从而产生电信号，控制单元根据电信号的来源改变驱动单元的工作方式。在图7和图9所示的实施例中，障碍物Z的体积比较大，使左、右两边的传感器皆被触发，传感器受到整体式撞板300的压力发出电信号给控制单元，控制单元控制驱动单元作出相应规避或转向动作。

机器人在上述情形下，可能会做出转向动作，由于机器人是外框式的，基体100可以相对外框200旋转从而直接原地转向，此时机器人的整体式撞板300是原地不动的；旋转完成后，机器人直线运动，整体式撞板300的另一方向即可进入碰撞检测障碍的状态。这样一来，同一个构件便可以实现每个方向的障碍检测，简化了机器结构，也增加了障碍检测的全面性，减少了漏检的发生。另外，本实用新型采用整体式撞板，整机最外侧为一个完整的构件，来自整机任意方向障碍物碰撞到该构件，主机均会检测到信号，从而调整行走路线，因此弥补了已有机器人检测障碍能力不足的问题。

由上述工作过程可知，现有的擦窗机器人分别设置多个撞板，不具备应对多个方向、不同高度、不同大小的复杂障碍的能力，尤其不能解决转向时外侧外框相对静止的外框式擦窗机器人的障碍检测问题，所以本实用新型在四周都设有碰撞检测单元时每一边至少包括两个传感器，最重要的是，本实用新型中设置了整体式撞板，以使障碍检测更为有效，同时相对于分别制造多个撞板有着更低的成本。

实施例二

图11为本实用新型实施例二碰到障碍物状态示意图。如图11所示，本实施例与实施例一的区别在于，机器人仅仅单侧有障碍物Z，因此有障碍物Z一侧的传感器被触发。

本实施例中的其他技术特征与实施例一相同，请参见上述实施例一，在此不再赘述。

实施例三

图12为本实用新型实施例三碰到障碍物状态示意图。如图12所示，本实施例与实施例一的区别在于，机器人中部有障碍物Z，尽管该障碍物的体积比上述实施例一小，但由于撞板为整体式的，因此仍然使左、右两边传感器皆被触发。

本实施例中的其他技术特征与实施例一相同，请参见上述实施例一，在此不再赘述。

图13为本实用新型纵向运动状态示意图；图14为本实用新型横向运动状态示意图；图15为本实用新型旋转过程中状态示意图；图16为基体从图4位置旋转90°后的状态示意图。如图4并结合图13至图16所示，在图4所述状态下，通信线束600处于初始位置，图13为机器人纵向运动，图14为机器人横向运动。机器人由图13状态切换为图14状态时，进行了旋转运动，即基体100部分旋转，外框200部分相对工作表面A静止。旋转过程中，传感器与控制单元保持信号传递，在基体100与外框200接合部位，基体100留出90°范围的开口120，通信线束600的初始端从外框200引出，通过开口120，尾端接在控制单元上。当机器人处于图4所示状态时，该线束初始端在基体100开口右边；当机器人旋转一定角度后，该线束在开口120中间位置，如图15所示；当机器旋转90°后，该线束初始端在开口120左端，如图16所示。在上述转动过程下，通信线束600始终可以使传感器与控制单元保持联系，而不受机器人运动状态的限制。

综上所述，本实用新型提供一种自移动机器人，通过整体式撞板配合多个传感器，结构简化且成本降低，但灵敏度却得到了大大提高，具有有效应对多方向、不同高度、不同大小的复杂障碍物的能力，解决了机器人转向时的障碍检测问题，同时有效防止通信线束缠绕刮拽，灵敏高效。

Claims (10)

1.一种自移动机器人，具有本体，所述本体包括基体(100)和外框(200)，所述基体可旋转设置在外框的内侧，所述本体上设有控制单元和障碍物检测单元，其特征在于，所述障碍物检测单元包括位于外框侧面一周的整体式撞板(300)及与整体式撞板相连接的传感器。

2.如权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述整体式撞板(300)主要包括底部壳体和顶部壳体，且所述顶部壳体的横向截面积小于所述底部壳体的横向截面积。

3.如权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述本体上还设有吸附单元，所述吸附单元包含位于所述基体(100)上的真空源和位于所述外框(200)底部用于密封的抹布，所述抹布、本体的底壳和行走表面共同围设形成真空腔，所述真空源连接所述真空腔。

4.如权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述外框(200)包括整体式撞板(300)和撞板支撑架(310)，所述整体式撞板和撞板支撑架之间设有弹簧(320)。

5.如权利要求2所述的自移动机器人，其特征在于，所述底部壳体呈方形与所述外框(200)的外形结构对应设置，所述顶部壳体呈圆形与所述基体(100)的外形结构对应设置。

6.如权利要求5所述的自移动机器人，其特征在于，所述传感器设置在所述外框(200)侧边上，且每一侧边的设置数量至少为两个。

7.如权利要求6所述的自移动机器人，其特征在于，所述外框(200)每一侧边上的所述传感器设置数量为两个，且分别设置在该侧边的两端。

8.如权利要求1-7任一项所述的自移动机器人，其特征在于，所述传感器为轻触开关(400)或导电橡胶开关或红外传感器或霍尔开关。

9.如权利要求1所述的自移动机器人，其特征在于，所述控制单元设置在基体(100)上，所述传感器设置在外框(200)上，所述控制单元和传感器之间设有通信线束(600)，所述基体上与外框结合侧设有开口(120)，所述通信线束穿过所述开口连通传感器和控制单元。

10.如权利要求9所述的自移动机器人，其特征在于，所述开口(120)的开设范围为90°。