CN208027167U - 自移动设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自移动设备，包括：机身以及设置在机身下方的滚轮；所述机身包括：壳体、底盘以及控制器；所述壳体盖设在所述底盘上、并与所述底盘形成用于容纳所述控制器的容置空间；所述壳体的前端设置有用于探测前方障碍物的第一障碍物识别传感器，所述壳体的侧面设置有用于探测侧方障碍物的第二障碍物识别传感器。本实用新型提供的自移动设备，包括但不限于自动割草机和扫地机器人，通过在机身的前端和侧面分别设置第一障碍物识别传感器和第二障碍物识别传感器，可以对自移动设备前方和侧面的障碍物进行探测，从而可以根据探测结果规划新的运动路线，以实现在不规则目标区域内自由移动。

Description

自移动设备

技术领域

本实用新型涉及一种自移动设备，属于家用小型机械设备技术领域。

背景技术

随着社会经济和科学技术的发展，具有自动走行功能的自移动设备(例如自动割草机或者扫地机器人)正逐渐走进千家万户，减轻了人们家务劳动的负担，提高了家居生活的舒适性。

以自动割草机为例，现有的自移动设备一般在前端安装有一个或者两个障碍物识别传感器，用来感测自动割草机前方的障碍物，以使自动割草机内安装的控制器能够根据该障碍物识别传感器的感测信号控制自动割草机走行机构做出相应的规避动作，避免自动割草机与障碍物发生碰撞。

但是，虽然现有的包括自动割草机在内的自移动设备能够通过障碍物识别传感器感测前方的障碍物，但其对其他环境的感知能力有限，例如当自动割草机在具有围栏或者树篱的封闭或者半封闭的环境中工作时，该自动割草机在工作时，一般会在走行机构感测到其与围栏或者树篱发生碰撞的时候就停止工作。然而，现实环境中，草坪往往都是不规则形状的，当自动割草机碰撞到围栏或者树篱而停止工作时，往往还会有一些边角区域的草皮没有被切割到，需要人工进行收尾工作。

因此，现有的自移动设备存在移动位置无法覆盖不规则目标区域任意位置的可能。

实用新型内容

本实用新型提供一种自移动设备，以解决现有技术中存在的以上或者其他潜在技术问题。

根据本实用新型的一些实施例，提供一种自移动设备，包括：机身以及设置在机身下方的滚轮；所述机身包括：壳体、底盘以及控制器；所述壳体盖设在所述底盘上、并与所述底盘形成用于容纳所述控制器的容置空间；所述壳体的前端设置有用于探测前方障碍物的第一障碍物识别传感器，所述壳体的侧面设置有用于探测侧方障碍物的第二障碍物识别传感器。

如上所述的自移动设备，其中，所述第二障碍物识别传感器为多个。

如上所述的自移动设备，其中，多个所述第二障碍物识别传感器沿所述机身的高度方向设置。

如上所述的自移动设备，其中，多个所述第二障碍物识别传感器沿所述机身的长度方向设置。

如上所述的自移动设备，其中，所述壳体的侧面向内凹陷形成有凹陷部，所述第二障碍物识别传感器安装在所述凹陷部内。

如上所述的自移动设备，其中，所述壳体的前端设置有外盖，所述第一障碍物识别传感器安装在所述外盖内。

如上所述的自移动设备，其中，所述第二障碍物识别传感器为以下任意一种：微波雷达传感器、毫米波雷达传感器、激光雷达传感器以及超声波传感器。

如上所述的自移动设备，其中，所述第一障碍物识别传感器为多个、并沿所述机身的宽度方向设置。

如上所述的自移动设备，其中，多个所述第一障碍物识别传感器中至少有两个的感测区域存在投影重叠的部分。

如上所述的自移动设备，其中，所述第一障碍物识别传感器为以下任意一种：微波雷达传感器、毫米波雷达传感器、激光雷达传感器以及超声波传感器。

本实用新型提供的自移动设备，包括但不限于自动割草机和扫地机器人，通过在机身的前端和侧面分别设置第一障碍物识别传感器和第二障碍物识别传感器，可以对自移动设备前方和侧面的障碍物进行探测，从而可以根据探测结果规划新的运动路线，以实现在不规则目标区域内自由移动。

本实用新型的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：

图1为本实用新型实施例提供的自动割草机的结构示意图；

图2为图1中自动割草机电控部分的框图；

图3为图1中自动割草机的侧视图；

图4为图1中自动割草机的俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的第一障碍物识别传感器的一种安装位置和探测区域示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第一障碍物识别传感器的另一种安装位置和探测区域示意图。

图中：

11、机身； 111、壳体；

112、底盘； 113、第一障碍物识别传感器；

114、第二障碍物识别传感器； 12、滚轮；

13、控制器； 14、驱动机构；

15、切割机构； 16、电源。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

图1为本实施例提供的自动割草机的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的自动割草机，包括：机身11以及设置在机身11下方、用于带动机身11移动的滚轮12。

在本实施例中，机身11可以包括：壳体111、底盘112、控制器13、驱动机构14、切割机构15、电源16以及传感器等。

具体来说，壳体111可以由现有材料通过现有的工艺制作而成，例如可以使用塑料经过模塑制得，或者也可以使用金属材料经过模压制得。该壳体111可以根据实际情况制成不同的形状，例如，可以将壳体111制成如图1所示的大致为矩形的形状，壳体111朝向底盘112的方向具有开口，以便盖合在底盘112上时与该底盘112围合成用于安装内容物的容置空间。更为具体的，壳体111可以包括顶板和围设在顶板的外边沿并往底盘112方向延伸的侧壁。当然，侧壁也可以与底盘112形成一个整体件，也即，侧壁围设在底盘112的外边沿并向壳体111的方向延伸；或者也可以是壳体111和底盘112分别包括侧壁的一部分；或者该侧壁还可以是独立于壳体111和底盘112的一个单独的部件。在壳体上还可选地设置有开关旋钮(图1中的STOP按键)、控制面板和显示屏(图1中位于STOP按键的前方)、切割刀片调整组件(图1中位于控制面板和显示屏的前方)中的一个或者多个。

底盘可以是板状或者上端具有开口的壳状部件，其可以通过塑料模塑制得，也可以通过金属材料经过模压制得。在底盘朝向地面的表面开设有供下述切割机构的电机轴或者连接该电机轴的中心轴穿过的通孔。可选地，在底盘上可以设置一些隔板、加强筋或者安装壁等，以便固定控制器13、驱动机构14、切割机构15和电源16中的一个或者多个。

控制器13、驱动机构14、切割机构15以及电源16至少有部分容置在壳体111和底盘112所围合成的容置空间内，其通过紧固件或者紧固结构与底盘112固定连接。例如，控制器13和驱动机构14以及切割机构15的一部分安装在该容置空间内，而电源16则安装在底盘112底部内凹所形成的电池安装场内。又如，该容置空间通过分隔件分隔成相互独立的第一腔室以及第二腔室腔室，控制器13、驱动机构14、电源16等分别安装在第一腔室内，而切割机构15则安装在第二腔室内，从而在对切割机构15进行保养维护时可以无需打开第一腔室，从而就不会影响到第一腔室的密封性能，以保证第一腔室内安装的控制器13和电源16等电子元件更不易受到外部环境中雨雪烟尘的侵蚀，进而提高割草机的使用寿命。

在本实施例中，控制器13可以是MCU、芯片或者微处理器等。图2为图1中自动割草机电控部分的框图。如图2所示，控制器13可以与驱动机构14、切割机构15以及电源16电连接，以便控制驱动机构14和收割机构启/停、电源16供电的通断/等。电源16还与驱动机构14和切割机构15电连接，以为这二者供电。

驱动机构14一般包括：驱动电机以及用于传动连接该驱动电机和滚轮12的传动件。电源16与驱动电机电连接，以为驱动电机的工作提供电力。控制器13也与该驱动电机电连接，以向该驱动电机发送控制指令来控制驱动电机的工作参数，从而控制滚轮12的移动速度和方向，进而控制自动割草机的前进速度和前进方向。举例来说，自动割草机启动后，电源16为驱动电机提供电力，控制器13向驱动电机发送启动和加速命令；驱动电机在接收到该命令后转子开始旋转并加速，驱动电机转子的扭矩通过传动件传递给滚轮12，驱使滚轮12转动并加速，也即，使自动割草机启动并加速往前方运动。

切割机构15一般包括：切割电机以及与切割电机的电机轴固定的切割刀片。切割电机安装在上述容置空间内，例如可以安装在上述分隔件所分隔出的第二腔室内。切割电机的电机轴或者与电机轴固定的中间轴从底盘112上所开设的通孔伸出，切割刀片则安装在该电机轴或者中间轴的端部，也即，切割刀片位于底盘112的下方。在底盘112的通孔和电机轴或者中间轴之间通过防尘套或者其他密封件进行密封，以避免环境中的雨雪烟尘通过通孔进入到容置空间内，减少容置空间内安装的切割电机以及控制器13等部件损坏的可能性，从而提高自动割草机的使用寿命。

图3为图1中自动割草机的侧视图。如图3所示，本实施例中，在壳体111的前端以及侧面分别设置有与控制器13电连接的第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114，以便通过第一障碍物识别传感器113探测位于自动割草机前方的障碍物，并通过第二障碍物识别传感器114探测位于自动割草机侧方(左侧和/或右侧)的障碍物，以提高自动割草机的避障能力。

在本实施例中，第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114可以是现有技术中能够实现对障碍物进行探测的感测仪器，例如摄像头或者雷达等。举例而言，第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114中的一个或者多个可以是微波雷达传感器、毫米波雷达传感器、激光雷达传感器以及超声波传感器中的任意一个。

下面以超声波传感器为例进行具体说明，即第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114为超声波传感器。具体来说，当自动割草机启动以后，第一障碍物识别传感器113会向自动割草机的前方发送超声波并接收被前方障碍物反射回来的超声回波，从而控制器13可以根据是否接收到前方反射回来的超声回波确定前方是否有障碍物存在，并能够根据第一障碍物识别传感器113发送超声波和接收到超声回波的时间差通过现有的软件或者运算电路、可编程程控电路等计算出前方障碍物与自动割草机的距离。同理的，第二障碍物识别传感器114会向自动割草机的侧方发送超声波并接收被侧方障碍物反射回来的超声回波，从而控制器13可以根据是否接收到侧方反射回来的电磁波确定侧方是否有障碍物以及该障碍物与自动割草机的距离。

基于上述，控制器13可以通过第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114得到该自动割草机与前方障碍物和侧方障碍物的距离，从而可以规划出更精确的路线对这些障碍物进行规避。

例如，如果自动割草机在一个设置有围栏的草坪上工作，该草坪的形状是不规则形状。当自动割草机启动时，通过第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114的探测，可以知道传感器与障碍物之间的距离。控制器13可以利用GPS或者视觉传感器得到该草坪的具体形状、围栏的位置以及自动割草机在该草坪上的具体位置。可以理解，在某些示例中，自动割草机在启动时或者工作中也可以不对草坪形状进行探测。假若自动割草机沿着横向或者纵向的直线进行割草作业时，在运动到某些位置时，通过第二障碍物识别传感器114可以探测出围栏与当前割草机之间存在间隙，则控制器13可以重新对运动路线进行规划，以便对该不规则位置的区域的草丛护着灌木丛进行割草作业，以提高自动割草机的作业效果。由此可以看出，本实施例通过设置第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114可以使自动割草机在不规则的区域内自由移动时，能够覆盖整个不规则区域的所有位置。

又如，如果自动割草机在一个栽种有树篱的草坪上工作。同理的，通过第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114的探测，控制器13可以得到该草坪的具体形状、草坪内可能存在的各种障碍物的位置及形状、以及自动割草机在该草坪的具体位置。假若自动割草机沿着一个预定路线运动时，如果在这个预定路线上有假山石、喷泉或者园艺工具等障碍物时，通过第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114可以知道传感器与障碍物之间的距离。控制器可以借助GPS或者视觉传感器等等探测到该障碍物的位置、形状以及该障碍物边沿距离最近树篱的宽度，从而控制器13可以对当前的预定路线进行变更，使得自动割草机沿着变更后的路线从障碍物和树篱的间隙处穿过以继续进行割草作业。由此可以看出，本实施例通过设置第一障碍物识别传感器113和第二障碍物识别传感器114还可以实现侧面避障的功能，便于自动割草机从狭窄空间(例如门缝或者两个障碍物的间隙)穿过。由上所述，通过在自移动设备的前端和侧面分别设置第一障碍物识别传感器和第二障碍物识别传感器，可以使得自移动设备在狭窄环境中运动自如，尤其适宜于扫地机器人对沙发、床底或者柜底进行清扫。

图4为图1中自动割草机的俯视图。如图1、图3和图4所示，在壳体111的前端设置有外盖，第一障碍物识别传感器113安装在外盖内。外盖的形状可以根据实际情况任意设置，在本实施例中不作具体限制。此外，外盖可以是由壳体111前端形成的一体件，也可以是单独的部件，通过螺接、卡接或者粘接等各种现有连接方法固定到壳体111的前端。当然，在其他一些示例中，也可以在壳体111的前端形成凹陷部，以便将第一传感器安装在该凹陷部内。

在本实施例中，第一障碍物识别传感器113可以是多个，这些第一障碍物识别传感器113可以沿着机身11的宽度方向设置。例如，图1和图3中示出了在壳体111的前端设置两个沿着机身11宽度方向的第一障碍物识别传感器113。多个第一障碍物识别传感器113的排布方式可以有多种。以第一障碍物识别传感器113是超声波传感器为例进行说明，这两个第一障碍物识别传感器113发射的超声波信号的方向(l₁和l₂)可以如图5所示的交叉形成夹角α，即两个第一障碍物识别传感器113的轴线在俯视投影上存在交点并具有夹角α；从另一角度，两个第一障碍物识别传感器113的轴线与与机身11的中轴线l₃在俯视投影上存在交点并具有夹角。在其他实施方式中，两个第一障碍物识别传感器113的轴线可以相互平行。

又如，图6示出了在壳体111的前端设置三个沿着机身11宽度方向的第一障碍物识别传感器113。以第一障碍物识别传感器113是超声波传感器为例进行说明。如图所示，这三个第一障碍物识别传感器113的探测区域分别为A区域、B区域和C区域。具体在设置这三个第一障碍物识别传感器113时，可以是沿着机身11长度方向的中轴线l₃对称设置。当然，在其他一些示例中，这三个第一障碍物识别传感器113也可以采用另外的排列方式，例如，可以将三个障碍物识别传感器全部设置在沿着机身11长度方向的中轴线的左侧或者右侧。

继续参照图6，由于一般自动割草机的作业区域不是很大，在设置这三个第一障碍物识别传感器113的位置和他们电磁波的发射方向时，可以使其中两个的感测区域存在重叠的部分(图中A区域和B区域中间的重叠部分D区域)，以提高第一障碍物识别传感器113的探测范围。当然，也可以是这三个第一障碍物识别传感器113的感测区域两两或者三个的投影均存在重叠的部分。换句话说，也就是当壳体111的前端设置有多个第一障碍物识别传感器113时，可以至少有两个障碍物识别传感器的感测区域的投影存在重叠的部分，也可以是每一个障碍物识别传感器均与另一个或者几个第一障碍物识别传感器113的感测区域的投影存在重叠的部分，或者还可以是所有的障碍物识别传感器的感测区域的投影均存在重叠的部分。

需要说明一点，在本实施例中，壳体111的前端包括壳体111的前端面以及顶面的靠近前方的部分。以图1为例，其壳体111包括顶板以及围绕顶板外边沿并往底盘112方向延伸的侧壁，其中，侧壁包括连接在一起并形成闭合环状的前侧壁、左侧壁、后侧壁以及右侧壁。

继续参照图3，设置在壳体111侧面的第二障碍物识别传感器114可以是多个，这多个第二障碍物识别传感器114可以沿着机身11的高度方向设置，也可以沿着机身11的长度方向设置。例如，图3中示出了在壳体111的侧面设置四个第二障碍物识别传感器114的具体示例。在该示例中，沿着机身11的高度方向设置有第二障碍物识别传感器114a、114b和114c，沿着机身11的长度方向还设置有大致与第二障碍物识别传感器114c平行的第二障碍物识别传感器114d。通过设置多个第二障碍物识别传感器114可以提高自动割草机对侧方障碍物的探测范围。

在本实施例中，如果设置有多个第二障碍物识别传感器114，这些第二障碍物识别传感器114的轴线可以相互平行。在另一些示例中，有部分第二障碍物识别传感器114的轴线的方向可以与图5中的第一障碍物识别传感器113类似的交叉形成夹角，以便在保证探测区域不减小的情况下，减少第二障碍物识别传感器114的数量。当然，多个第二障碍物识别传感器114中也可以类似图6中示出的第一障碍物识别传感器113那样，通过对第二障碍物识别传感器114位置的和相对布局方式的设计，使得部分第二雷达探测器的探测区域的投影存在重叠部分，以提高探测效果。

进一步，为了安装第二障碍物识别传感器114，可以在壳体111的侧面形成凹陷部，以便将第二障碍物识别传感器114安装在该凹陷部内。在一些示例中，安装在凹陷部内的第二障碍物识别传感器114的外端面与凹陷部的开口平齐或者容纳在该凹陷部内。通过在壳体111的侧面形成用来安装第二障碍物识别传感器114的凹陷部可以避免第二障碍物识别传感器114碰撞到其他物体，从而提高第二障碍物识别传感器114的使用寿命，而且第二障碍物识别传感器114安装在凹陷部内，尤其是当第二障碍物识别传感器114的外端面与凹陷部的开口平齐或者容纳在该凹陷部内时，能够减少对自动割草机的外观的影响。当然，本实施例也不排除在壳体111的侧面设置其他结构来安装第二障碍物识别传感器114，例如可以将第二障碍物识别传感器114直接安装在壳体111的侧面上，并设置一个具有开口的外盖罩设在第二障碍物识别传感器114的外面。

虽然，上述实施例仅详细描述了自动割草机，但本领域技术人员应该理解，上述割草机中除割草功能外的其他结构同样适用于扫地机器人等其他具有自动走行功能的自移动设备。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种自移动设备，其特征在于，包括：机身以及设置在机身下方的滚轮；

所述机身包括：壳体、底盘以及控制器；所述壳体盖设在所述底盘上、并与所述底盘形成用于容纳所述控制器的容置空间；

所述壳体的前端设置有用于探测前方障碍物的第一障碍物识别传感器，所述壳体的侧面设置有用于探测侧方障碍物的第二障碍物识别传感器。

2.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述第二障碍物识别传感器为多个。

3.根据权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，多个所述第二障碍物识别传感器沿所述机身的高度方向设置。

4.根据权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，多个所述第二障碍物识别传感器沿所述机身的长度方向设置。

5.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述壳体的侧面向内凹陷形成有凹陷部，所述第二障碍物识别传感器安装在所述凹陷部内。

6.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述壳体的前端设置有外盖，所述第一障碍物识别传感器安装在所述外盖内。

7.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述第二障碍物识别传感器为以下任意一种：

微波雷达传感器、毫米波雷达传感器、激光雷达传感器以及超声波传感器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的自移动设备，其特征在于，所述第一障碍物识别传感器为多个、并沿所述机身的宽度方向设置。

9.根据权利要求7所述的自移动设备，其特征在于，多个所述第一障碍物识别传感器中至少有两个传感器的感测区域存在投影重叠的部分。

10.根据权利要求8所述的自移动设备，其特征在于，所述第一障碍物识别传感器为以下任意一种：

微波雷达传感器、毫米波雷达传感器、激光雷达传感器以及超声波传感器。