CN216543393U - 一种碰撞检测机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于机器人技术领域，提供了一种碰撞检测机构及机器人，该碰撞检测机构包括摇杆组件、承载组件、及检测组件；摇杆组件上依序设有与壳体连接的第一端、绕固定于主体上的承载组件转动的转动支点、及提供检测组件检测碰撞位移的第二端；摇杆组件的动力臂小于阻力臂，动力臂为转动支点到第一端之间的距离，阻力臂为转动支点到第二端间的距离。本实用新型中提供的碰撞检测机构，解决了现有碰撞检测时的灵敏度低的问题。

Description

一种碰撞检测机构及机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种碰撞检测机构及机器人。

背景技术

诸如机器人割草机之类的自动或机器人动力工具正变得越来越流行。在典型的应用中，诸如花园之类的工作区域，割草机器人可能不知道其碰撞到了许多静止的或可运动的物体。因此，碰撞检测是必要的，以便能够使割草机器人作业时保持警觉，以在检测到碰撞时适应其操作，从而避免机器人通过试图推动通过物体而简单地停在物体前面。同样，从安全的角度来看，重要的是检测机器人是否被提升，这样使得可关闭诸如割草机的旋转刀之类的操作构件或工具，以防止伤害操作者的风险。

现有通常通过将机器人的外壳布置为相对于机器人的底盘或主体是可运动的来实现提升和碰撞检测。这样的布置通常包括运动被监控的可运动或可滑动的构件，并且如果检测到在与被作业的表面相同的平面中的运动，则检测到碰撞。并且，如果检测到在垂直于被作业的表面的平面上的运动，则检测到提升。

然而现有当机器人开始与外部发生轻微碰撞时，由于外壳的碰撞行程不够，使得无法有效的检测到碰撞，此时只有在发生严重碰撞到外壳的位移行程使得磁铁远离霍尔传感器的距离足够大时，霍尔传感器有输出，才能检测到碰撞，使得由于检测时的灵敏度不高而无法在轻微碰撞时即停止碰撞，同时由于外壳的碰撞行程需要足够大，使得导致结构设计复杂，增加制造成本。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种碰撞检测机构，旨在解决现有碰撞检测时的灵敏度低的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种碰撞检测机构，所述机构包括：

摇杆组件、承载组件、及检测组件；

所述摇杆组件上依序设有与壳体连接的第一端、绕固定于主体上的所述承载组件转动的转动支点、及提供所述检测组件检测碰撞位移的第二端；

所述摇杆组件的动力臂小于阻力臂，所述动力臂为所述转动支点到所述第一端之间的距离，所述阻力臂为所述转动支点到所述第二端间的距离。

更进一步的，所述机构还包括复位组件，所述复位组件分别与所述摇杆组件和所述承载组件连接，用于驱动转动时产生位移的所述摇杆组件的复位。

更进一步的，所述摇杆组件包括与所述壳体卡合的软胶卡扣、与所述软胶卡扣固定的摇杆、以及套设在所述摇杆外壁上的摇杆套筒，所述摇杆套筒的底部端盖边缘绕所述承载组件转动。

更进一步的，所述承载组件包括与所述主体固定连接的摇杆端盖、及与所述摇杆端盖固定连接的摇杆座，所述摇杆座的底端设有用于穿设所述摇杆的容置孔，所述摇杆组件的转动支点与所述摇杆座的底端内壁相抵触，且所述摇杆组件绕与所述摇杆座的内壁相抵触的接触点转动。

更进一步的，所述检测组件包括设于所述摇杆组件的第二端的被感应部件、及与所述主体固定连接且对应于所述被感应部件的感应部件。

更进一步的，所述复位组件包括压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述摇杆座的顶端内壁相抵触，所述压缩弹簧的另一端与所述摇杆套筒的底部端盖相抵触，且所述压缩弹簧实时处于压缩状态。

更进一步的，所述复位组件还包括分别与所述摇杆及所述摇杆端盖连接的软胶垫、及分别与所述软胶垫及所述摇杆端盖固定连接的软胶端盖。

更进一步的，所述摇杆包括摇杆球头、及与所述摇杆球头固定连接的摇杆球头座，所述软胶卡扣对应所述壳体的位置设有环形槽，所述软胶卡扣对应所述摇杆球头的位置设有内球面。

更进一步的，所述摇杆座大体呈锥形，所述摇杆座的顶端大小大于底端大小，所述压缩弹簧为锥形压缩弹簧。

本实用新型另一实施例还提供一种机器人，所述机器人包括：

主体、壳体、以及分别与所述主体与所述壳体连接的如上述所述的碰撞检测机构。

本实用新型实施例提供的碰撞检测机构，通过设置摇杆组件与机器人中的壳体连接，通过设置承载组件与机器人中的主体连接，且通过设置摇杆组件上的转动支点绕承载组件转动，且通过设置的检测组件，使得在检测到摇杆组件发生位移时确定出机器人发生碰撞，同时由于摇杆组件的动力臂小于阻力臂，使得动力臂进行一定范围的转动时，其阻力臂的转动范围大于动力臂的转动范围，从而可将碰撞时壳体带动摇杆组件进行位移的小行程进行放大，使得在不增加壳体位移的情况下，可以有效地增加碰撞检测的灵敏度，从而减小了碰撞行程，简化了结构设计，解决了现有碰撞检测时的灵敏度低的问题。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的碰撞检测机构在第一视角下的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的碰撞检测机构在第二视角下的剖面结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的碰撞检测机构在第三视角下的剖面结构示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的碰撞检测机构在第四视角下的爆炸结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的碰撞检测机构在第五视角下的爆炸结构示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的机器人的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例提供的机器人的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型通过将绕承载组件转动的摇杆组件设置其动力臂小于阻力臂，使得可将碰撞时壳体带动摇杆组件进行位移的小行程进行放大，使得在不增加壳体位移的情况下，可以有效地增加碰撞检测的灵敏度，从而减小了碰撞行程，简化了结构设计，解决了现有碰撞检测时的灵敏度低的问题。

实施例一

请参阅图1至图5，是本实用新型第一实施例提供的碰撞检测机构的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，本实用新型实施例提供的碰撞检测机构300包括：

摇杆组件10、承载组件20、及检测组件30；

摇杆组件10上依序设有与壳体连接的第一端、绕固定于主体上的承载组件20转动的转动支点、及提供检测组件30检测碰撞位移的第二端；

摇杆组件10的动力臂小于阻力臂，动力臂为转动支点到所述第一端之间的距离，阻力臂为转动支点到第二端间的距离。

进一步的，在本实用新型的一个实施例中，该碰撞检测机构300还包括复位组件40，所述复位组件40分别与所述摇杆组件10和所述承载组件20连接，用于驱动转动时产生位移的所述摇杆组件10的复位。

其中，在本实用新型的一个实施例中，该碰撞检测机构300应用于机器人中，其中该机器人可以为割草机器人等进行移动工作的设备，其中如图6及图7所示，该机器人至少包括主体100、壳体200及本实施例中所提供的碰撞检测机构300，其中该机器人的主体100上的四方位置均设有容置以及固定该碰撞检测机构300的安装槽，具体安装使用时，其各个碰撞检测机构300分别安装固定在主体100四周的各个安装槽内，同时其碰撞检测机构300还与壳体200连接，此时壳体200覆盖在主体100的外周但不直接与主体100接触，其通过碰撞检测机构300分别连接主体100及壳体200。相应的，当该机器人与外部发生碰撞时，其设于外部的壳体200带动碰撞检测机构300的运动，使得壳体200与主体100之间存在一定的位移偏差，并通过碰撞检测机构300的检测组件30检测可识别到该位移偏差，从而可确定出机器人发生碰撞。

具体实施时，参照图1至图7所示，其摇杆组件10包括与壳体200卡合的软胶卡扣11、与软胶卡扣11固定的摇杆12、以及套设在摇杆12外壁上的摇杆套筒13，摇杆套筒13的底部端盖边缘绕承载组件20转动。进一步地，摇杆12包括摇杆球头121、及与摇杆球头121固定连接的摇杆球头座122，软胶卡扣11对应壳体200的位置设有环形槽111，软胶卡扣11对应摇杆球头121的位置设有内球面112。其中，壳体200对应该环形槽111的位置对应设有卡孔，安装时其环形槽111安设在壳体200的卡孔中，使得实现软胶卡扣11与壳体200的卡扣固定，也即该软胶卡扣11与壳体200相连一端为摇杆组件10的第一端。进一步的，其软胶卡扣11的内球面112与摇杆球头121相贴合，安装时其摇杆球头121安设在软胶卡扣11的内球面112中，使得实现软胶卡扣11与摇杆球头121的连接，同时该摇杆球头121可在软胶卡扣11的内球面112上绕各个方向进行转动。进一步的，参照图2至图5所示，其摇杆球头121及摇杆球头座122通过螺丝、螺栓等连接件进行连接固定。进一步的，该摇杆套筒13套设在摇杆12外壁上靠近软胶卡扣11一侧，且该摇杆套筒13远离软胶卡扣11的一侧设有端盖，也即如图4及图5所示，其摇杆套筒13的底端设有伸出其外壁的端盖，使得增加了摇杆套筒13与承载组件20相抵触的接触面，此时当摇杆组件10绕承载组件20进行转动时，其主要为摇杆套筒13的底部端盖边缘绕承载组件20转动，也即该摇杆套筒13的端盖为其摇杆组件10的转动支点。进一步的，其摇杆组件10的动力臂小于阻力臂，其中设定阻力臂除以动力臂为杠杆比时，该摇杆组件10的杠杆比大于1，此时动力臂进行一定范围的转动时，其阻力臂的转动范围大于动力臂的转动范围，使得可将碰撞时壳体200带动摇杆组件10进行位移的小行程进行放大，其中该杠杆比可设定为2、3或者其他大于1的数值，其根据实际使用需求进行设置，在此不做具体限定。

其中，在本实用新型的一个实施例中，承载组件20包括与主体100固定连接的摇杆端盖21、及与摇杆端盖21固定连接的摇杆座22，摇杆座22的底端设有用于穿设摇杆12的容置孔221，摇杆组件10的转动支点与摇杆座22的底端内壁相抵触，且摇杆组件10绕与摇杆座22的内壁相抵触的接触点转动。其中，如图6及图7所示，其摇杆端盖21通过螺丝、螺栓等连接件与主体100固定连接，同时其摇杆端盖21还通过螺丝、螺栓等连接件与摇杆座22固定连接，其中，其图2-图5所示，其该摇杆座22大体呈锥形，摇杆座22的顶端大小大于底端大小，且摇杆座22的底端开设有容置孔221，使得安装固定时，其摇杆组件10中的摇杆12可穿设该容置孔221后伸出，其中该容置孔221的直径大于摇杆套筒13的直径，且小于摇杆套筒13的底部端盖的直径，使得安装固定时，其摇杆套筒13的底部端盖与摇杆座22的底端内壁相抵触，同时在摇杆组件10绕其摇杆座22的内壁转动时，其摇杆12在该容置孔221中有足够的转动位移的空间。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，检测组件30包括设于摇杆组件10的第二端的被感应部件31、及与主体100固定连接且对应于被感应部件31的感应部件32。其中，如图2、图3、及图5所示，其被感应部件31设于摇杆组件10的第二端，也即该摇杆12远离软胶卡扣11的一端，其中该感应部件32通过螺丝、螺栓等连接件与主体100部固定连接，且机器人正常未发生位移时，其感应部件32与被感应部件31相对应，使得感应部件32可检测到被感应部件31。具体使用时，本实施例中，其被感应部件31可以为磁铁，此时对应的感应部件32为霍尔检测板，且检测板上设置有霍尔传感器；相应的其被感应部件31还可以为红外发射器，此时对应的感应部件32为红外检测板，其检测板上设置有红外接收器，此时被感应部件31及感应部件32的设置根据实际的使用需要进行设置，在此不做具体限定。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，复位组件40包括压缩弹簧41，压缩弹簧41的一端与摇杆座22的顶端内壁相抵触，压缩弹簧41的另一端与摇杆套筒13的底部端盖相抵触，且压缩弹簧41实时处于压缩状态，具体本实施例中，压缩弹簧41为锥形压缩弹簧41。其中，该压缩弹簧41始终处于压缩状态，使得其始终推着摇杆套筒13的端盖紧贴摇杆座22的底端内壁，从而使得碰撞检测机构300可始终在发生碰撞后可恢复至初始状态。

进一步地，在本实用新型的一个实施例中，复位组件40还包括分别与摇杆12及摇杆端盖21连接的软胶垫42、及分别与软胶垫42及摇杆端盖21固定连接的软胶端盖43。其中，如图4及图5所示，其软胶垫42的截面为波浪形，且软胶垫42的中部设有容置及固定摇杆12的固定孔，安装时，其软胶垫42的外周与摇杆端盖21相抵触，其摇杆12穿设固定在软胶垫42上的固定孔中，进一步的，其软胶端盖43压设在软胶垫42的上端，且软胶端盖43与摇杆端盖21通过螺丝、螺栓等连接件固定，此时软胶垫42的外周挟持在摇杆端盖21及软胶端盖43之间，从而实现软胶垫42的固定。

使用时，当其壳体200处于正常未碰撞状态时，其压缩弹簧41推着摇杆套筒13的端盖紧贴摇杆座22的底端内壁，且摇杆12位于其软胶垫42的中间位置。当机器人受到任意一个方向的碰撞时，其由于摇杆12中的摇杆球头121与软胶卡扣11的内球面112，使得壳体200可以发生任意方向上的位移，其发生位移变化时，其摇杆套筒13的底部端盖边缘开始绕摇杆座22进行摆动，在摇杆12发生位移时，其由于摇杆组件10的动力臂小于阻力臂，使得将碰撞时壳体200带动摇杆组件10进行位移的小行程进行放大，从而在摇杆组件10的第二端产生放大的位移，而造成被感应部件31与感应部件32组件的位置远离，在磁铁远离霍尔传感器的距离足够大时，引起霍尔传感器输出电压信号跳变，从而使得检测到碰撞。同时当机器人离开碰撞物体时，在压缩弹簧41的弹力作用，以及该软胶垫42的辅助作用下，其摇杆套筒13的底部端盖开始向摇杆座22内壁靠拢，直至与摇杆座22内壁相贴合，使得摇杆12及磁铁又恢复原位。

本实施例中，通过设置摇杆组件与机器人中的壳体连接，通过设置承载组件与机器人中的主体连接，且通过设置摇杆组件上的转动支点绕承载组件转动，且通过设置的检测组件，使得在检测到摇杆组件发生位移时确定出机器人发生碰撞，同时由于摇杆组件的动力臂小于阻力臂，使得动力臂进行一定范围的转动时，其阻力臂的转动范围大于动力臂的转动范围，从而可将碰撞时壳体带动摇杆组件进行位移的小行程进行放大，使得在不增加壳体位移的情况下，可以有效地增加碰撞检测的灵敏度，从而减小了碰撞行程，简化了结构设计，解决了现有碰撞检测时的灵敏度低的问题。

实施例二

请参阅图6至图7，是本实用新型第二实施例提供的机器人的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，本实用新型实施例提供的机器人包括：主体100、壳体200、以及分别与主体100与壳体200连接的如前述实施例所述的碰撞检测机构300。

本实施例中，通过在碰撞检测机构中设置摇杆组件与机器人中的壳体连接，通过设置承载组件与机器人中的主体连接，且通过设置摇杆组件上的转动支点绕承载组件转动，且通过设置的检测组件，使得在检测到摇杆组件发生位移时确定出机器人发生碰撞，同时由于摇杆组件的动力臂小于阻力臂，使得动力臂进行一定范围的转动时，其阻力臂的转动范围大于动力臂的转动范围，从而可将碰撞时壳体带动摇杆组件进行位移的小行程进行放大，使得在不增加壳体位移的情况下，可以有效地增加碰撞检测的灵敏度，从而减小了碰撞行程，简化了结构设计，解决了现有碰撞检测时的灵敏度低的问题。

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 (10)

1.一种碰撞检测机构，其特征在于，所述机构包括：

摇杆组件、承载组件、及检测组件；

所述摇杆组件上依序设有与壳体连接的第一端、绕固定于主体上的所述承载组件转动的转动支点、及提供所述检测组件检测碰撞位移的第二端；

所述摇杆组件的动力臂小于阻力臂，所述动力臂为所述转动支点到所述第一端之间的距离，所述阻力臂为所述转动支点到所述第二端间的距离。

2.如权利要求1所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述机构还包括复位组件，所述复位组件分别与所述摇杆组件和所述承载组件连接，用于驱动转动时产生位移的所述摇杆组件的复位。

3.如权利要求2所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述摇杆组件包括与所述壳体卡合的软胶卡扣、与所述软胶卡扣固定的摇杆、以及套设在所述摇杆外壁上的摇杆套筒，所述摇杆套筒的底部端盖边缘绕所述承载组件转动。

4.如权利要求3所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述承载组件包括与所述主体固定连接的摇杆端盖、及与所述摇杆端盖固定连接的摇杆座，所述摇杆座的底端设有用于穿设所述摇杆的容置孔，所述摇杆组件的转动支点与所述摇杆座的底端内壁相抵触，且所述摇杆组件绕与所述摇杆座的内壁相抵触的接触点转动。

5.如权利要求1所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述检测组件包括设于所述摇杆组件的第二端的被感应部件、及与所述主体固定连接且对应于所述被感应部件的感应部件。

6.如权利要求4所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述复位组件包括压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述摇杆座的顶端内壁相抵触，所述压缩弹簧的另一端与所述摇杆套筒的底部端盖相抵触，且所述压缩弹簧实时处于压缩状态。

7.如权利要求4所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述复位组件还包括分别与所述摇杆及所述摇杆端盖连接的软胶垫、及分别与所述软胶垫及所述摇杆端盖固定连接的软胶端盖。

8.如权利要求3所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述摇杆包括摇杆球头、及与所述摇杆球头固定连接的摇杆球头座，所述软胶卡扣对应所述壳体的位置设有环形槽，所述软胶卡扣对应所述摇杆球头的位置设有内球面。

9.如权利要求6所述的碰撞检测机构，其特征在于，所述摇杆座大体呈锥形，所述摇杆座的顶端大小大于底端大小，所述压缩弹簧为锥形压缩弹簧。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括：

主体、壳体、以及分别与所述主体与所述壳体连接的如权利要求1-9任意一项所述的碰撞检测机构。

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