CN211299808U - 一种自律行走机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种自律行走机器人，包括处理器、机器人主体以及设置于机器人主体上的碰撞板，碰撞板上设置有至少两个弹性波传感器，弹性波传感器位于碰撞板的后方，并电连接处理器。本实用新型所揭示的自律行走机器人，能够通过弹性波传感器检测碰撞板的振动波形，从而确定碰撞发生的位置以及力度，为自律行走机器人的避障以及行走提供了决策依据。

Description

一种自律行走机器人

技术领域

本实用新型涉及地面清洁机器人领域，更具体地说，涉及一种自律行走机器人。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高以及清洁类产品的智能化程度日益提升，扫地机器人作为一款新兴的地面清洁设备，受到了消费者的广泛青睐。

对扫地机器人而言，为了避免与障碍物直接地、频繁地发生碰撞，通常需要设置碰撞板，对扫地机器人形成保护，并基于碰撞传感器执行相应的避障策略。然而，现有的扫地机，其碰撞传感器主要为光电开关，碰撞过程中，通过检测光电信号是否被遮蔽，来确定碰撞的发生以及碰撞的方向。参考公开号为CN204931587U的实用新型专利，采用光电开关来进行碰撞检测，涉及的电路及结构方案复杂，一方面需要碰撞板、推杆等结构的配合，另一方面光电开关与线路板之间的走线复杂，极大地增加了扫地机产品的生产制造难度，并推高了扫地机产品的成本。

因而，现有地面清洁机器人的碰撞检测方案，仍有很大的改进空间。

实用新型内容

本实用新型为解决上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种自律行走机器人，该自律行走机器人包括处理器、机器人主体以及碰撞板，其碰撞板上设置有至少两个弹性波传感器，自律行走机器人能够根据弹性波传感器所检测到的弹力信号来判断碰撞情况，从而对障碍物进行有效的规避。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种自律行走机器人，包括处理器、机器人主体以及设置于机器人主体上的碰撞板，碰撞板上设置有至少两个弹性波传感器，弹性波传感器位于碰撞板的后方，并电连接处理器。

进一步地，碰撞板为弧形或匚字形，碰撞板位于机器人主体的前部并半包围机器人主体。

进一步地，碰撞板与机器人主体之间设置有缓冲部件。

进一步地，缓冲部件包括缓冲杆、缓冲弹簧、缓冲垫和/或缓冲气囊。

进一步地，碰撞板与机器人主体之间活动连接，自律行走机器人还设置有清洁部件。

进一步地，碰撞板为弧形碰撞板，弹性波传感器分设于弧形碰撞板的左右两端。

进一步地，碰撞板为匚字形碰撞板，弹性波传感器分设于匚字形碰撞板的正面板的左右两侧。

进一步地，弹性波传感器两个为一组，关于碰撞板的竖直中心轴左右对称设置。

进一步地，碰撞板上开设有透光视窗，透光视窗的相应位置处设置有接近传感器。

进一步地，透光视窗的位置与弹性波传感器对应，透光视窗与对应位置处的弹性波传感器相距不超过5cm。

本实用新型技术方案的有益效果如下：

本实用新型所揭示的一种自律行走机器人，设置有碰撞板，其碰撞板上设置有至少两个弹性波传感器。其中，弹性波传感器与自律行走机器人的处理器电连接，在发生碰撞时，弹性波传感器能够直接检测碰撞板的振动情况，获知弹力信号并将弹力信号传输至处理器，从而帮助自律行走机器人实现避障和防碰撞。采用弹性波传感器实现自律行走机器人的碰撞检测，无需依赖推杆等复杂的机械结构，且能够使碰撞相关的电气线路大幅简化，从而大大降低了扫地机产品的开发难度以及成本。

附图说明

图1涉及本实用新型第一实施例中所述自律行走机器人的结构示意图；

图2涉及本实用新型第一实施例中所述自律行走机器人的碰撞板的示意图；

图3涉及本实用新型第一实施例中所述自律行走机器人的传感器的安装示意图；

图4涉及本实用新型又一实施例中所述自律行走机器人的碰撞板的示意图；

图5涉及本实用新型第二实施例中所述自律行走机器人的结构示意图；

图6涉及本实用新型第二实施例中所述自律行走机器人的传感器的安装示意图；

图7涉及本实用新型第三实施例中所述自律行走机器人的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施例对本实用新型所提供的技术方案做更加详细的描述：

如图1-图3所示，涉及本实用新型所述自律行走机器人的第一实施例。该实施例中，揭示了一种自律行走机器人，包括处理器101、机器人主体102、以及设置于机器人主体102上的碰撞板103，碰撞板103上设置有至少两个弹性波传感器104，弹性波传感器104位于碰撞板103的后方，并电连接处理器101。该实施例中的自律行走机器人，在其碰撞板103的后方设置有至少两个弹性波传感器104，因而当碰撞发生时，自律机器人能够通过弹性波传感器104检测到振动波形，并根据相应的振动波形推算出振源位置，从而有效实现碰撞检测。该实施例中的自律行走机器人，由于具备碰撞检测的能力，因而能够根据碰撞情况调整自身的行走策略，相应的行走策略包括但不限于左转、右转、后退或停止，通过调整行走策略，能够使自律行走机器人智能地避开障碍物，并减少非必要的碰撞次数。

如图1和图3所示的，该实施例中的自律行走机器人，其弹性波传感器104直接检测碰撞板103的振动，并直连处理器101，省去了推杆、光电开关等中间件，在大幅节省硬件成本的基础上，也使得电气线路的布线更加简洁。同时，这样的设计也有助于弹性波传感器104将其检测到的弹力信息快速的传递给处理器101进行运算，从而提升自律行走机器人在发生碰撞后的响应速度。在本实用新型其中一实施例中，弹性波传感器104可以直接贴附于碰撞板103上，对碰撞板103的振动波形进行检测。

在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述碰撞板为弧形或匚字形，所述碰撞板位于所述机器人主体的前部并半包围所述机器人主体。如图2所示的，在本实用新型的第一实施例中，碰撞板103为弧形，其位于机器人主体102的前部并半包围机器人主体102。

在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述碰撞板与所述机器人主体之间设置有缓冲部件。在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述缓冲部件包括缓冲杆、缓冲弹簧、缓冲垫和/或缓冲气囊。如图1所示的，碰撞板103与机器人主体102之间还设置有缓冲部件105。在本实用新型的第一实施例中，缓冲部件105为缓冲气囊。可选的，相应的缓冲部件105也可以替换为缓冲杆、缓冲弹簧、缓冲垫或者它们的任意组合。该实施例中的缓冲不见啊105能够起到缓冲作用，防止自律行走机器人由于剧烈碰撞而损坏。

在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述碰撞板与所述机器人主体之间活动连接，所述自律行走机器人还设置有清洁部件。如图1所示的，碰撞板103与机器人主体102之间活动连接，自律行走机器人还设置有清洁部件106。该实施例中的自律行走机器人，包括但不限于扫地机器人、拖地机器人、打蜡机器人以及服务机器人等；其清洁部件包括但不限于边刷、滚刷、吸尘口以及拖布等。该实施例例中的自律行走机器人，能够实现地面清洁功能，从而减轻用户的室内清洁负担。

在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述碰撞板为弧形碰撞板，所述弹性波传感器分设于所述弧形碰撞板的左右两端。如图3所示的，该实施例中的碰撞板103为弧形碰撞板，弹性波传感器104两两一组，共计四个，分别设置于弧形碰撞板的左右两端，弹性波传感器104电连接处理器101。弹性波传感器104设置于碰撞板103的左右两端，可以方便地判断出碰撞发生位置是靠近机器人主体102的左侧还是右侧，从而为自律行走机器人的避障和行走提供依据。

在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述弹性波传感器两个为一组，关于所述碰撞板的竖直中心轴左右对称设置。如图3所示的，碰撞板103被设计为规则的轴对称形状，竖直中心轴a为其对称轴，而相应的，弹性波传感器104被两个为一组，关于竖直中心轴a左右对称设置。该实施例中，弹性波传感器104两两一组，对称设置，能够使处理器101更加精确地确定碰撞发生的位置(也即振源位置)。其中，碰撞发生的位置包括但不限于碰撞板103的左侧、右侧、上部、下部、中部以及左上、左下、右上、右下等方位。由于碰撞位置的检测更加精准，相应的避障策略也将变得更加多样和合理。

在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述碰撞板上开设有透光视窗，所述透光视窗的相应位置处设置有接近传感器。如图1-图3所示的，碰撞板103的中部还开设有透光视窗107，透光视窗107的相应位置处设置有接近传感器108。其中，接近传感器通常为光学传感器，例如，红外传感器。该实施例中，透光视窗107可以设置有镜片，以保护接近传感器108；或者，也可以仅仅开设视窗但不设置镜片，将接近传感器108间隔一段距离设置于透光视窗107的后方。本实施例中的自律行走机器人，由于同时设置有接近传感器108和弹性波传感器104，因而对于碰撞的发生位置，能够形成相互校正。具体地，由于弹性波传感器104能够检测整个碰撞板103的振动波形，当遇到复杂的波形叠加时，可能影响振源位置判断的精度，因而，通过进一步设置接近传感器107，能够对弹性波传感器104所检测到的振源位置信息进行验证和补偿，从而提升碰撞检测的准确性。

在本实用新型所述的自律行走机器人的其中一实施例中，所述碰撞板为匚字形，所述碰撞板位于所述机器人主体的前部并半包围所述机器人主体。由于自律行走机器人除了圆形的造型设计为，还有方形和D形的造型设计，因而考虑到自律行走机器人的其他造型，在本实用新型的其中一实施例中，所述碰撞板可以设计为匚字形，所述碰撞板位于所述机器人主体的前部并半包围所述机器人主体。如图4所示的，其中的碰撞板403即为一种匚字形碰撞板。本领域人员可以理解地，图4揭示了碰撞板403的俯视图，将图中的碰撞板403逆时针旋转90°，可以看出其结构恰好构成一个“匚”字形的半封闭框结构，即该相应结构的不同摆放方式并不影响碰撞板403为一个匚字形碰撞板的本质。

图5-图6涉及本实用新型的第二实施例。该第二实施例中的自律行走机器人，包括处理器201、机器人主体202以及设置于机器人主体202上的碰撞板203，碰撞板203上设置有至少两个弹性波传感器204，弹性波传感器204位于碰撞板203的后方，并电连接处理器201。其中，处理器201设置于机器人主体202内的线路板上，图中并未示出。该实施例中，碰撞板203为匚字形碰撞板，弹性波传感器204共设置有四个。该实施例中的自律行走机器人，由于设置有弹性波传感器204，因而能够检测碰撞板203的振动情况，获知相应的振动波形，从而对碰撞发生的位置(也即振源位置)、力度等进行确定，进而实现自律行走机器人的碰撞检测，为之后的避障、行走策略提供决策依据。

在本实用新型的第二实施例中，由于采用了弹性波传感器204来实现自律行走机器人的碰撞检测，其弹性波传感器204直接检测碰撞板203的振动，并直连处理器201，省去了推杆、光电开关等中间件，在大幅节省硬件成本的基础上，也使得电气线路的布线更加简洁。同时，这样的设计也有助于弹性波传感器204将其检测到的弹力信息快速的传递给处理器201进行运算，从而提升自律行走机器人在发生碰撞后的响应速度。在本实用新型其中一实施例中，弹性波传感器204可以直接贴附于碰撞板203上，对碰撞板203的振动波形进行检测。

在本实用新型的第二实施例中，其碰撞板203为匚字形碰撞板，碰撞板203位于机器人主体202的前部并半包围机器人本体202。该实施例中，碰撞板203的顶部还设置有用于安装激光雷达的顶壳209，本领域人员可以理解地，碰撞板203和顶壳209可以为相互配合安装，也可以为一体成型的，但上述方式均不应影响碰撞板203为匚字形碰撞板的认定。

在本实用新型的第二实施例中，如图5所示的，所述碰撞板203与所述机器人主体202之间设置有缓冲部件205。该实施例中，缓冲部件205为缓冲弹簧，用于起到缓冲作用，防止自律行走机器人被撞坏。

本实用新型的第二实施例中，所述碰撞板203与所述机器人主体202之间活动连接，所述自律行走机器人还设置有清洁部件206。该实施例中的自律行走机器人可以作为扫地机使用，帮助用户清理房间。

在本实用新型的第二实施例中，所述碰撞板为匚字形碰撞板，所述弹性波传感器分设于所述匚字形碰撞板的正面板的左右两侧。如图6所示的，碰撞板203为匚字形碰撞板，弹性波传感器204分设于匚字形碰撞板的正面板的左右两侧，其中，匚字形碰撞板的正面板为垂直于自律行走机器人前进方向的面板。弹性波传感器204设置于碰撞板203的左右两侧，可以方便地判断出碰撞发生位置是靠近机器人主体202的左侧还是右侧，从而为自律行走机器人的避障和行走提供依据。

在本实用新型的第二实施例中，所述弹性波传感器两个为一组，关于所述碰撞板的竖直中心轴左右对称设置。如图6所示的，该实施例中弹性波传感器204共计四个，两个为一组，轴对称地设置于碰撞板203的左右两侧，对称轴为碰撞板203的竖直中心轴。

在本实用新型的第二实施例中，所述碰撞板上开设有透光视窗，所述透光视窗的相应位置处设置有接近传感器。如图6所示的，该实施例中，碰撞板203上还开设有透光视窗207，透光视窗207的相应位置处设置有接近传感器208。其中，接近传感器208可以设置于透光视窗207的后方；也可以嵌设于透光视窗207内，并通过镜片加以保护。该实施例中，接近传感器208能够与弹性波传感器204相互校正，提升碰撞检测的准确性。

在本实用新型的第二实施例中，所述透光视窗的位置与所述弹性波传感器对应，所述透光视窗与对应位置处的弹性波传感器相距不超过5cm。参考图6，该实施例中，左下方的透光视窗207a的位置与左下方的弹性波传感器204a对应，且透光视窗207a与对应位置处的弹性波传感器204a之间的间距较小，最好控制在5cm以内。同理，其他方位的透光视窗207也与相应方位的弹性波传感器204位置对应，且透光视窗207与对应位置处的弹性波传感器204相距不超过5cm。透光视窗207与弹性波传感器204的位置对应，则接近传感器208的位置也能够与弹性波传感器204相对应，因此，通过接近传感器208所检测到的障碍物信息能够与弹性波传感器204所检测到的碰撞位置信息相互印证和校准，从而大大提升了碰撞检测的准确性，有助于排除复杂振动波形所导致的振源位置测量不准的干扰。

图7涉及本实用新型所述自律行走机器人的第三实施例。该实施例中的自律行走机器人，包括处理器、机器人主体302以及设置于机器人主体302上的碰撞板303，碰撞板303上设置有至少两个弹性波传感器304，弹性波传感器304位于碰撞板303的后方，并电连接处理器。该实施例中，自律行走机器人还设置有缓冲部件305，缓冲部件305为弯曲的弹簧条。另外，碰撞板303上还开设有透光视窗307，透光视窗307的相应位置处设置有接近传感器308。

上述具体实施方式只是用于说明本实用新型的设计方法，并不能用来限定本实用新型的保护范围。对于在本实用新型技术方案的思想指导下的变形和转换，都应该归于本实用新型保护范围以内。

Claims (9)

1.一种自律行走机器人，包括处理器、机器人主体以及设置于所述机器人主体上的碰撞板，其特征在于：所述碰撞板上设置有至少两个弹性波传感器，所述弹性波传感器位于所述碰撞板的后方，并电连接所述处理器；所述碰撞板与所述机器人主体之间设置有缓冲部件。

2.根据权利要求1所述的自律行走机器人，其特征在于，所述碰撞板为弧形或匚字形，所述碰撞板位于所述机器人主体的前部并半包围所述机器人主体。

3.根据权利要求1所述的自律行走机器人，其特征在于，所述缓冲部件包括缓冲杆、缓冲弹簧、缓冲垫和/或缓冲气囊。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的自律行走机器人，其特征在于，所述碰撞板与所述机器人主体之间活动连接，所述自律行走机器人还设置有清洁部件。

5.根据权利要求2所述的自律行走机器人，其特征在于，所述碰撞板为弧形碰撞板，所述弹性波传感器分设于所述弧形碰撞板的左右两端。

6.根据权利要求2所述的自律行走机器人，其特征在于，所述碰撞板为匚字形碰撞板，所述弹性波传感器分设于所述匚字形碰撞板的正面板的左右两侧。

7.根据权利要求5或6所述的自律行走机器人，其特征在于，所述弹性波传感器两个为一组，关于所述碰撞板的竖直中心轴左右对称设置。

8.根据权利要求5或6所述的自律行走机器人，其特征在于，所述碰撞板上开设有透光视窗，所述透光视窗的相应位置处设置有接近传感器。

9.根据权利要求8所述的自律行走机器人，其特征在于，所述透光视窗的位置与所述弹性波传感器对应，所述透光视窗与对应位置处的弹性波传感器相距不超过5cm。

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