CN213934632U - 一种清洁机器人的障碍物检测装置及清洁机器人 - Google Patents

一种清洁机器人的障碍物检测装置及清洁机器人 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施例公开了一种清洁机器人的障碍物检测装置及清洁机器人，该障碍物检测装置包括：动作部件，动作部件配置于清洁机器人的主体外部；弹性部件，弹性部件与动作部件活动连接，以使动作部件能够相对于弹性部件运动，且弹性部件能够在动作部件运动过程中产生形变；检测部件，检测部件安装在弹性部件上，检测部件用于感应弹性部件形变而产生应变信号；控制器，控制器用于根据应变信号，控制清洁机器人的运动状态。由此该障碍物检测装置通过动作部件，增加了探测范围，降低所需检测部件的数量，从而降低了检测部件所占用的空间，便于其他器件的排布。

Description

一种清洁机器人的障碍物检测装置及清洁机器人
技术领域
本实用新型涉及清洁机器人领域，具体而言涉及一种清洁机器人的障碍物检测装置及清洁机器人。
背景技术
清洁机器人主要为替代人工，从事家庭环境的清洁工作。清洁机器人集自动清洁和人工智能设计于一体，一般采用刷扫、吸尘或托擦等方式，将待清洁面污物吸纳进入自身的收纳盒，从而完成待清洁面的清洁。
现有清洁机器人导航行进过程中，通常采用测距传感器和激光雷达接结合的方式探测障碍物信息，从而实现对障碍物的躲避功能，但是，激光雷达的探测范围较窄，这样需要在清洁机器人上设置较多的检测部件，从而导致占用较多的空间，影响其他器件的排布。
实用新型内容
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种清洁机器人的障碍物检测装置，包括：
动作部件，所述动作部件配置于清洁机器人的主体外部；
弹性部件，所述弹性部件与所述动作部件活动连接，以使所述动作部件能够相对于所述弹性部件运动，且所述弹性部件能够在所述动作部件运动过程中产生形变；
检测部件，所述检测部件安装在所述弹性部件上，所述检测部件用于感应所述弹性部件形变而产生应变信号；
控制器，所述控制器用于根据所述应变信号，控制所述清洁机器人的运动状态。
可选地，所述动作部件设有两个用于所述弹性部件穿过的通孔，所述弹性部件的两个端部分别穿过两个所述通孔并与所述清洁机器人的底座连接。
可选地，所述检测部件的数量为一个，且所述检测部件位于所述弹性部件的中部。
可选地，所述检测部件的数量为两个，且两个所述检测部件对称设置于所述弹性部件上。
可选地，所述弹性部件包括第一弹性臂、第二弹性臂以及连接件，所述第一弹性臂的一端通过所述连接件与所述第二弹性臂的一端连接，所述连接件上设有避让缺口。
可选地，两个所述弹性部件分别位于所述第一弹性臂及所述第二弹性臂靠近所述连接件的一端。
可选地，所述动作部件为圆弧形罩体，且所述圆弧形罩体罩设于所述主体外部。
可选地，所述检测部件为应变型传感器。
第二方面，本实用新型实施例提供了一种清洁机器人，包括上述的清洁机器人的障碍物检测装置。
可选地，所述清洁机器人为扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。
根据本实用新型实施例所提供的一种清洁机器人的障碍物检测装置及清洁机器人，检测部件可由动作部件带动弹性件形变而产生应变信号，然后控制器根据应变信号，控制清洁机器人的运动状态，从而实现清洁机器人的避障，由此该障碍物检测装置通过动作部件，增加了探测范围，降低所需检测部件的数量，从而降低了检测部件所占用的空间，便于其他器件的排布。
附图说明
本实用新型的下列附图在此作为本实用新型实施例的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。
附图中：
图1为根据本实用新型的一个可选实施例的清洁机器人的障碍物检测装置的爆炸图；
图2为根据本实用新型的一个可选实施例的清洁机器人的仰视示意图；
图3为图1的俯视图；
图4为弹性部件和检测部件的主视图。
附图标记说明
1-主体，2-弹性部件，21-第一弹性臂，22-第二弹性臂，23-连接件，3-检测部件，4-动作部件，5-行走单元，51-驱动轮，52-导向轮，6-毛刷，7-避让缺口。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。
第一方面，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种清洁机器人的障碍物检测装置，包括：动作部件4，动作部件4配置于清洁机器人的主体1外部，且动作部件4能够相对于主体1运动；弹性部件2，弹性部件2与动作部件4活动连接，以使动作部件4能够相对于弹性部件2运动，且弹性部件2能够在动作部件4运动过程中产生形变；检测部件3，检测部件3安装在弹性部件2上，检测部件3用于感应弹性部件2形变而产生应变信号；控制器，控制器用于根据应变信号，控制清洁机器人的运动状态。
其中，清洁机器人可为扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。清洁机器人可以为家庭室内清洁、大型场所清洁等。具体地，如图2所示，以扫地机器人为例，扫地机器人包括主体1、电池、机器人控制器、电池、存储器、通信单元、清扫件和充电单元等。
主体1为集成各种电路及起到支撑连接的部件，主体1可采用任意形状，本申请不做严格限定。
如图2所示，清扫件用于对地面进行清扫，清扫件可包括至少一个毛刷6，毛刷6是以滚轮型相对于接触面转动的鼓形转刷。毛刷6设置在主体1的底部，在主体1内部设有与毛刷6连接的驱动电机，驱动电机可带动毛刷6旋转，在扫地机器人前进过程中，毛刷6将位于其前方的垃圾清扫到尘盒入口，位于尘盒入口处的垃圾进一步通过设置在尘盒后方的风机所产生的吸力而进入尘盒内。
如图2所示，行走单元5为与清洁机器人的移动相关的部件，行走单元5用于驱动扫地机器人的前进或后退。在一些实施例中，行走单元5包括一对安装在主体1的底部的中间两侧的驱动轮51，驱动轮51用于驱动扫地机器人前进或后退。在一些实施例中，行走单元5还可以包括设置在主体1前部的导向轮52，导向轮52用于改变扫地机器人在行进过程中的行驶方向。
控制器设置在主体1内部，用于控制清洁机器人执行具体操作。该控制器例如可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、或微处理器(Microprocesspor)等。控制器与电池、存储器、行走单元5等部件电连接，以对这些部件进行控制。
电池设置在主体1内部，电池用于为清洁机器人提供电力。
清洁机器人的主体1上还设有充电单元，该充电单元用于从外部设备获取电力，从而向清洁机器人的电池进行充电。
存储器设置在主体1上，存储器上存储有程序，该程序被机器人控制器执行时实现相应的操作。存储器还用于存储供清洁机器人使用的参数。其中，存储器包括但不限于磁盘存储器、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光学存储器等。
通信单元设置在主体1上，通信单元用于让清洁机器人和外部设备进行通信，通信单元包括但不限于无线保真(Wireless-Fidelity，WIFI)通信模块和短距离通信模块等。
需要说明的是，扫地机器人还可以包括图2未示出的其他模块或组件，或者，可以仅包括上述部分模块或组件，本实用新型的实施例对此不作限定，仅以上述扫地机器人为例进行说明。
弹性部件2可采用具有弹性功能的部件，例如金属弹片等，本申请不对弹性部件2座严格的限定。
具体而言，当清洁机器人碰撞到障碍物时，动作部件4能够因碰撞到障碍物所产生的阻力而向靠近主体1方向运动，从而对弹性部件2产生压力而使弹性部件2发生形变，然后检测部件3能够感应弹性部件2形变而产生第一应变信号，控制器根据第一应变信号，控制清洁机器人躲避该障碍物，例如绕过该障碍物或者进行掉头动作。当清洁机器人完成躲避动作后，弹性部件2因形变而产生的反弹力使动作部件4回复到未受压力的位置，同时弹性部件2也回复到原来的状态，检测部件3能够感应弹性部件2的回复形变量而产生第二应变信号，控制器根据第二应变信号，控制清洁机器人停止避障动作并继续进行清扫作业。另外，动作部件4还能够保护清洁机器人的内部元件免受由与障碍物发生物理接触引起的冲击力。
根据本实用新型实施例所提供的一种清洁机器人的障碍物检测装置，检测部件3可由动作部件4带动弹性件形变而产生应变信号，然后控制器根据应变信号，控制清洁机器人的运动状态，从而实现清洁机器人的避障，由此该障碍物检测装置通过动作部件4，增加了探测范围，降低所需检测部件3的数量，降低了检测部件3所占用的空间，便于其他器件的排布。
在一些实施例中，如图1和图3所示，动作部件4设有两个用于弹性部件2穿过的通孔，弹性部件2的两个端部分别穿过两个通孔并与清洁机器人的底座连接。
弹性部件2的端部穿过动作部件4的通孔后与清洁机器人的底座相连，从而在动作部件4受到阻力向靠近主体1方向运动的过程中，通过通孔的侧壁来对弹性部件2产生压力，使弹性部件2产生形变，并且在阻力消失后，弹性部件2因形变而对通孔的侧壁而产生反作用力，从而能够推动动作部件4而回复至未受压力的位置，这样既实现弹性部件2与动作部件4之间的活动连接，又无需对动作部件4额外设置连接件23，从而使结构更加紧凑。
在具体应用中，检测部件3可采用不同的数量及设置位置，现针对检测部件3不同的数量及设置位置进行详细阐述。
第一种实现方式：检测部件3的数量为一个，且检测部件3位于弹性部件2的中部。
检测部件3设置为一个，可使检测部件3的数量达到最小，降低成本。并且在弹性部件2的中部在收到外部压力时产生的形变量最大，因此，将检测部件3设在弹性部件2的中部，可提高检测的准确性。
第二种实现方式：如图4所示，检测部件3的数量为两个，且两个检测部件3对称设置于弹性部件2上。
将两个检测部件3对称设置，可通过比较两个检测部件3产生应变信号强度的大小，确定障碍物的具体方向。具体地，如果两个检测部件3产生的应变信号强度相同，则可确定为障碍物位于活动部件的正前方，如果其中一个检测部件3产生的应变信号的强度大于另一个检测部件3所产生的应变信号的强度，则可确定障碍物位于靠近产生应变信号强度较大的检测部件3的位置，从而该设置方式不仅可以实现对障碍物的检测，还可确定障碍物的位置。
具体地，如图4所示，弹性部件2包括第一弹性臂21、第二弹性臂22以及连接件23，第一弹性臂21的一端通过连接件23与第二弹性臂22的一端连接，连接件23上设有避让缺口7。
连接件23的避让缺口7可避免对主体1内部其他部件的阻碍，更便于对其他部件的排布，并且第一弹性臂21和第二弹性臂22采用狭长的结构，从而更易受到外力而产生形变，提高检测的灵敏性，并且进一步降低弹性部件2的体积，更加节约空间。
针对两个检测部件3对称设置的情况，如图4所示，具体地，两个弹性部件2分别位于第一弹性臂21及第二弹性臂22靠近连接件23的一端。
进一步地，如图1所示，动作部件4为圆弧形罩体，且圆弧形罩体罩设于主体1外部，方便滑移时光滑过渡。
进一步地，检测部件3为应变型传感器，应变型传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器，具有分辨力高、误差小、尺寸小、重量轻及测量范围大的优点。
第二方面，本实用新型实施例提供了一种清洁机器人，包括上述的清洁机器人的障碍物检测装置。
根据本实用新型实施例所提供的一种清洁机器人的障碍物检测装置及清洁机器人，检测部件3可由动作部件4带动弹性件形变而产生应变信号，然后控制器根据应变信号，控制清洁机器人的运动状态，从而实现清洁机器人的避障，由此该障碍物检测装置通过动作部件4，增加了探测范围，降低所需检测部件3的数量，从而降低了检测部件3所占用的空间，便于其他器件的排布。
可选地，清洁机器人为扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。
本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，包括：
动作部件，所述动作部件配置于清洁机器人的主体外部；
弹性部件，所述弹性部件与所述动作部件活动连接，以使所述动作部件能够相对于所述弹性部件运动，且所述弹性部件能够在所述动作部件运动过程中产生形变；
检测部件，所述检测部件安装在所述弹性部件上，所述检测部件用于感应所述弹性部件形变而产生应变信号；
控制器，所述控制器用于根据所述应变信号，控制所述清洁机器人的运动状态。
2.根据权利要求1所述的清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，所述动作部件设有两个用于所述弹性部件穿过的通孔，所述弹性部件的两个端部分别穿过两个所述通孔并与所述清洁机器人的底座连接。
3.根据权利要求1所述的清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，所述检测部件的数量为一个，且所述检测部件位于所述弹性部件的中部。
4.根据权利要求1所述的清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，所述检测部件的数量为两个，且两个所述检测部件对称设置于所述弹性部件上。
5.根据权利要求4所述的清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，所述弹性部件包括第一弹性臂、第二弹性臂以及连接件，所述第一弹性臂的一端通过所述连接件与所述第二弹性臂的一端连接，所述连接件上设有避让缺口。
6.根据权利要求5所述的清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，两个所述弹性部件分别位于所述第一弹性臂及所述第二弹性臂靠近所述连接件的一端。
7.根据权利要求1所述的清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，所述动作部件为圆弧形罩体，且所述圆弧形罩体罩设于所述主体外部。
8.根据权利要求1所述的清洁机器人的障碍物检测装置，其特征在于，所述检测部件为应变型传感器。
9.一种清洁机器人，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的清洁机器人的障碍物检测装置。
10.根据权利要求9所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人为扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。
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