CN217143947U - 一种防碰撞装置及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种防碰撞装置及机器人。该防碰撞装置该包括：防碰撞检测单元，所述防碰撞检测单元被配置为在受到外力作用时产生触发信号；罩体，所述防碰撞检测单元至少部分容纳安装于所述罩体内；控制单元，根据所述触发信号控制断开运行指令对电机的控制。本申请中，防碰撞装置通过罩体固定连接在机器人移动底座上，防碰撞装置的防碰撞检测单元受到外力作用时能产生触发信号，能有效防止机器人与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。

Description

一种防碰撞装置及机器人

技术领域

本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种防碰撞装置及机器人。

背景技术

现有运输机器人在运动时，由于周围环境较为复杂，所以在其四处移动时，往往会与周围的障碍物发生碰撞。现有运输机器人的防碰撞的措施是通过雷达扫描机器人检测周边障碍物。激光雷达能在较远范围内识别障碍物，并且传递信息给机器人控制中心。而当运输机器人与周围障碍物发生接触时，防碰撞装置被触发从而传递信息给机器人控制中心，控制中心可控制机器人对应运动。

然而，单凭激光雷达扫描检测周边障碍物，会存在一定盲区，增加碰撞风险。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种防碰撞装置及机器人，用以降低机器人与障碍物的碰撞风险。

第一方面，本申请提供了一种防碰撞装置。防碰撞装置该包括：

防碰撞检测单元，所述防碰撞检测单元被配置为在受到外力作用时产生触发信号；

罩体，所述防碰撞检测单元至少部分容纳安装于所述罩体内；

控制单元，根据所述触发信号控制断开运行指令对电机的控制。

可选地，所述防碰撞装置包括安全触边传感器，所述安全触边传感器包括：

绝缘外套；和

接触带，所述接触带内嵌有感应信号带，用于在受到外力作用时产生触发信号；所述接触带内设于所述绝缘外套中。

可选地，所述安全触边传感器长度方向上形成的角度大于90度，在其长度方向上为拱形状；

所述安全触边传感器的所述绝缘外套的切割面为拱形状；和/或，

所述接触带的冲击角度超过90度。

可选地，所述防碰撞装置还包括碰撞微动开关传感器，所述碰撞微动开关传感器包括：

外壳；

碰撞微动开关，所述碰撞微动开关包括设置于所述外壳内部的本体部和设置于所述外壳外部的驱动杆；和

操作件，所述操作件设置于所述外壳外部，用于在受到外力作用时触发所述碰撞微动开关的所述驱动杆从而使所述本体部产生触发信号。

可选地，所述碰撞微动开关还包括复位件，其中，所述复位件用于对所述驱动杆进行复位，复位力在4N以上。

第二方面，本申请提供了一种机器人。该机器人包括：

移动底座；和

上述的防碰撞装置；

所述防碰撞装置的所述罩体固定连接至所述移动底座。

可选地，所述移动底座的前身面板和两个侧边区域设置有所述防碰撞装置。

可选地，还包括障碍传感器，用于检测障碍物并获取所述机器人与障碍物之间距离；根据所述距离发出运行指令。

可选地，所述防碰撞检测单元将触发信号发送至所述控制单元，所述控制单元控制断开所述运行指令对电机的控制。

可选地，所述障碍传感器包括：激光雷达传感器、双目深度视觉传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器中的一个或者多个组合。

本申请中，防碰撞装置通过罩体固定连接在机器人移动底座上，防碰撞装置的防碰撞检测单元受到外力作用时能产生触发信号，能有效防止机器人与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。当人碰上后防碰撞检测单元就会被触发，机器内部的控制系统模块收触碰信号后，就会让控制电机驱动模块将轮毂电机进行解锁停止，电机轮将不被受系统控制，这时电机轮处于无信号状态，机器自身将无法自动继续运动下去。

防碰撞装置可包括安全触边传感器。安全触边传感器的接触带为内嵌感应信号带的带状结构，触发范围大。安全触边传感器设置在机器人移动底座上，增加了机器人移动底座的感应区域，能有效防止机器人与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。

防碰撞装置还可包括碰撞微动开关传感器。机器人移动底座的多个部位均可内嵌有碰撞微动开关传感器，能增加机器人的接触感应区域，有效防止机器人与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。机器人移动底座多个部位的任一部位受到碰撞，都可触发碰撞微动开关传感器，感应敏捷，降低碰撞风险。

机器人还包括障碍传感器，障碍传感器用于扫描检测周边障碍物，并获取周边障碍物与防碰撞装置之间的距离。障碍传感器与防碰撞装置的搭配联合使用，降低了机器人与障碍物发生碰撞的可能性。

机器人移动底座上可设置有多个障碍传感器，多个障碍传感器搭配联合使用能有效检测出障碍物，缩小了检测盲区，降低了机器人与障碍物发生碰撞的可能性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种防碰撞装置的结构示意图；

图2为本申请实施例二所提供的一种机器人的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种安全触边传感器的结构示意图。

图4为图3安全触边传感器另一视角的结构示意图。

图5为图3安全触边传感器的分解图。

图6为图3安全触边传感器的局部结构示意图。

图7为图6的切割面示意图。

图8为本申请实施例所提供的一种碰撞微动开关传感器的结构示意图。

附图标记：

1-机器人；

10-移动底座；

2-防碰撞装置；

20-安全触边传感器；

202-绝缘外套；

204-接触带；

206-连接支架；

206A-安装座；

206B-固定架；

30-微动开关传感器；

301-操作体；

302-驱动杆；

303-外壳；

304-接点间隔；

305-端子；

306-可动片；

307-安装孔；

100-防碰撞装置。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在 A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

实施例一

图1为本申请实施例一提供的一种防碰撞装置的结构示意图。

如图1所示，防碰撞装置可以分布在移动设备上，这样即使在大幅度降速后碰到人的腿上，也不会造成人的受伤。防碰撞装置100包括防碰撞检测单元、罩体和控制单元。

所述防碰撞检测单元被配置为在受到外力作用时产生触发信号。

所述防碰撞检测单元至少部分容纳安装于所述罩体内。

所述控制单元根据所述触发信号控制断开运行指令对电机的控制。其中，当人碰上后防碰撞装置就会被触发，机器内部的控制系统模块收触碰信号后，就会让控制电机驱动模块将轮毂电机进行解锁停止，电机轮将不被受系统控制，这时电机轮处于无信号状态，机器自身将无法自动继续运动下去。避免发生更严重的碰撞风险。

可选地，防碰撞装置包括安全触边传感器。安全触边传感器包括绝缘外套和接触带。

接触带内嵌有感应信号带，用于在受到外力作用时产生触发信号。所述接触带内设于所述绝缘外套中。安全触边传感器长度方向上形成的角度大于90度，在其长度方向上为拱形状。安全触边传感器的绝缘外套的切割面为拱形状。可选地，所述接触带的冲击角度超过90度。

安全触边传感器可以是是由绝缘外套、接触带、铝型材组成的带状的传感器装置。绝缘外套是最外层的黑色橡胶材料可保护安全接触带不受到外界的破坏。接触带是安全触边内部的电气感应信号带，它一整条内部都是内嵌感应信号带，所以外界力任意角度都能触发安全触边，增加触发范围。铝型材做为与外界机械结构的固定。安全触边的切割面是为拱形状(如图7)，使得接触带的受冲击面增大，安全触边的冲击角度可超过90度。另外，防碰撞装置还可以包括碰撞微动开关传感器。碰撞微动开关传感器包括：外壳；碰撞微动开关。碰撞微动开关包括：设置于外壳内部的本体部和设置于所述外壳外部的驱动杆；和操作件，操作件设置于所述外壳外部，用于在受到外力作用时触发所述碰撞微动开关的所述驱动杆从而使所述本体部产生触发信号。可选地，碰撞微动开关还包括复位件，其中，所述复位件用于对驱动杆进行复位，复位力在4N以上。

本实施例，通过防碰撞检测单元、控制单元，使得防碰撞装置发生触发后，电机轮将会立即解锁状态，电机轮将不被受内部系统控制，让电机轮处于无信号状态，降低发生碰撞风险。

实施例二

图2为本申请实施例二所提供的一种机器人的结构示意图。

如图2所示，该机器人1包括移动底座10和防碰撞装置2。其中，防碰撞装置2包括防碰撞检测单元和罩体。防碰撞检测单元结构设置成在受到外力作用时产生触发信号。防碰撞检测单元的至少部分结构容纳安装于罩体内。罩体可保护其内部的防碰撞检测单元以防受损。防碰撞装置2的罩体固定连接至移动底座10。

当机器人1与障碍物接触时，防碰撞装置2的防碰撞检测单元能感应到障碍物碰撞从而发出触发信号。机器人1接收到该触发信号后可相应动作，以避免机器人1和障碍物受损伤。

防碰撞装置2通过罩体固定连接在机器人1移动底座10上，防碰撞装置2的防碰撞检测单元受到外力作用时能产生触发信号，能有效防止机器人1与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。例如，障碍物可以是物体、人、玻璃墙或者其他障碍物。

本实施例中，防碰撞装置2可包括安全触边传感器20。安全触边传感器20包括绝缘外套202和接触带204。接触带204内设于绝缘外套202 中。接触带204内嵌有感应信号带，感应信号带结构设置成用于在受到外力作用时产生触发信号。接触带204可设置为长条带状结构。

当机器人1移动底座10与障碍物接触时，安全触边传感器20的接触带204能感应到障碍物接触从而发出触发信号。机器人1接收到该触发信号后可相应动作，以避免机器人1和障碍物受损伤。

安全触边传感器20的接触带204为内嵌感应信号带的带状结构，触发范围大。安全触边传感器20设置在机器人1移动底座10上，增加了机器人1移动底座10的感应区域，能有效防止机器人1与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。

更优选地，如图3至图5所示，安全触边传感器20的绝缘外套202 和接触带204在其长度方向上为拱形状。移动底座10可包括前身面板和位于前身面板两侧的两侧边区域。拱形状安全触边传感器20可周向围绕机器人1移动底座10的前身面板和两侧边区域设置。例如，安全触边传感器20长度可周向围绕机器人1移动底座10周长的约三分之二区域设置。

拱形状安全触边传感器20周向围绕机器人1移动底座10设置，增加了机器人1感应区域，有效防止机器人1与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。

更优选地，如图5至图7所示，安全触边传感器20的绝缘外套202 的切割面可设置为拱形结构。安全触边传感器20的切割面设置成拱形结构，其表面积较大，使得接触带204的受冲击面增大。安全触边传感器20 的切割面可设置成近似半圆形结构，使安全触边传感器20的冲击角度可超过90度。

更优选地，如图所示，绝缘外套202可采用软质橡胶材料制成，用于保护其内的接触带204从而防止接触带204收到外界损伤。

安全触边传感器20固定连接于机器人1移动底座10。安全触边传感器20与机器人1移动底座10的连接结构可根据需要设置。

本实施例中，如图3至图5所示，防碰撞装置2还可包括连接支架206。连接支架206包括安装座206A和固定架206B。绝缘外套202固定连接于安装座206A。

安装座206A固定连接于固定架206B。固定架206B结构适配设置为能与机器人1的移动底座10固定连接。固定架206B固定连接于机器人1 的移动底座10。如此，安全触边传感器20可通过连接支架206固定连接于机器人1移动底座10。

安装座206A与固定架206B可一体成型设置。

此外，在其他实施例中，安装座206A与固定架206B也可独立制作，两者组装连接在一起。例如，安装座206A可采用铝型材制作而成。

安全触边传感器20的接触带204即为防碰撞装置2的防碰撞检测单元。安全触边传感器20的绝缘外套202和安装座206A组成防碰撞装置2 的罩体。

本实施例中，机器人1可包括系统控制单元。接触带204与系统控制单元电性连接，其具体电性连接结构可根据需要设置。

一种可选示例中，接触带204长度方向一端连接有导线。该导线延伸至绝缘外套202外部，用于与机器人1的系统控制单元直接或者间接地电性连接。

该示例中，接触带204其中一端可铸造压封头，并设置导线。接触带 204另外一端可铸压封头，并设置防水结构，例如其防水等级可达IP67级防水标准。

本实施例中，如图8所示，防碰撞装置2还可包括碰撞微动开关传感器30。碰撞微动开关传感器30为用规定的行程和规定的力进行开关动作的接点结构。碰撞微动开关传感器30包括外壳303、碰撞微动开关和操作件。外壳303为用于保护内部结构的盒体结构。碰撞微动开关包括设置于外壳303内部的本体部和设置于外壳303外部的驱动杆302。

操作件设置于外壳303外部。操作体301为用于操作驱动杆302的机械结构，例如其具体可设置为凸轮和挡块结构等机械设备的一部分。操作件受到外力作用时，能触发碰撞微动开关的驱动杆302，从而使碰撞微动开关的本体部产生触发信号。外壳303可通过安装孔307与其内部部件或者其他部件固定连接。

当机器人1被障碍物接触时，碰撞微动开关传感器30能感应到障碍物接触从而发出触发信号。机器人1接收到该触发信号后可相应动作，以避免机器人1和障碍物受损伤。

碰撞微动开关传感器30的本体部可包括接点间隔304、端子305和可动片306。接点间隔304、端子305和可动片306设置于外壳303内部。驱动杆302可包括摆杆和弹簧结构，摆杆受力时可通过弹簧结构将来自外部的力量传导至内部，并推动可动接点进行开关动作。接点间隔304可设置为固定接点和可动接点的间隔，其为开关的有效距离。端子305作为进行电气性输入输出的电路的导电部位的配线作业部分。可动片306是切换开关接点的机构，例如其可以是可动弹簧。

在机器人1移动底座10的多个部位均可内嵌有碰撞微动开关传感器 30，能增加机器人1的接触感应区域，有效防止机器人1与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。机器人1移动底座10多个部位的任一部位受到碰撞，都可触发碰撞微动开关传感器30，感应敏捷，降低碰撞风险。例如，在机器人1移动底座10前身面板的多个部位均内嵌有碰撞微动开关传感器30。

本实施例中，机器人还可包括障碍传感器。障碍传感器可固定设置在机器人移动底座上。障碍传感器用于扫描检测周边障碍物，并获取周边障碍物与防碰撞装置之间的距离。机器人上可设置有多个障碍传感器。根据所述距离发出机器人的运行指令，如加速、减速、匀速0.8m/s运行等。

防碰撞检测单元将触发信号发送至控制单元，控制单元控制断开所述运行指令对电机的控制。当人碰上后防碰撞装置就会被触发，机器内部的控制系统模块收触碰信号后，就会让控制电机驱动模块将轮毂电机进行解锁停止，电机轮将不被受系统控制，这时电机轮处于无信号状态，机器自身将无法自动继续运动下去。

多个障碍传感器具体可包括：激光雷达传感器、双目深度视觉传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器中的一个或者多个组合。

一种具体实施方式中，机器人1上可同时设置有激光雷达传感器、双目深度视觉传感器、红外测距传感器和超声波测距传感器。

激光雷达和双目深度视觉传感器用于扫描检测远距离范围的障碍物，并获取障碍物与机器人之间的距离。

当机器人与障碍物的距离达到设定安全间距范围时，机器人可控制做出大幅度匀减速，防止机器人与障碍物发生碰撞。

超声波测距传感器和红外传感器为用于扫描检测近距离范围的障碍物，并获取障碍物与机器人1之间的距离。

超声波测距传感器还可以用于扫描检测玻璃类型障碍物，并获取玻璃类型障碍物与机器人之间的距离。例如，玻璃类型障碍物可以是玻璃墙或者其他玻璃类型障碍物。

当机器人离障碍物较近的距离或者在有玻璃类型障碍物的环境下时，激光雷达和双目深度视觉传感器就会出现盲区，此时超声波测距传感器和红外传感器就会起作用，用来近距离盲区障碍物检测和玻璃检测。

激光雷达传感器、双目深度视觉传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器的障碍物检测作用是互补的，其搭配联合使用能有效检测出障碍物，缩小了检测盲区，降低了机器人与障碍物发生碰撞的可能性。

当障碍物(例如人)忽然窜出在机器人的面前，障碍传感器能及时检测出人，机器人可及时做出大幅度降速到停止运动的行为。因人忽然窜出在机器人的面前，因距离近问题有可能会出现人与机器人的碰撞问题，此时防碰撞装置就可以起到检测作用，降低碰撞风险。障碍传感器与防碰撞装置的搭配联合使用，降低了机器人与障碍物发生碰撞的可能性。

本实施例中，机器人还可以包括轮毂电机、中央控制单元和UI安卓系统。其中，轮毂电机包括电机轮和用于控制电机轮动作的电机驱动模块。

控制单元与防碰撞装置电性连接。根据防碰撞装置在被障碍物接触时的触发信号，中央控制单元可控制电机驱动模块将电机轮进行停止，以使电机轮处于无信号状态，从而使机器人1停止自动运动。此时，机器人上的UI安卓系统进行交互提醒相关人员，防止再次碰到障碍物或者人。

如此，防碰撞装置被障碍物接触触发后，电机轮处于无信号状态，机器人停止自动运动，降低发生碰撞风险。

在设定时间后，控制单元可控制电机驱动模块将电机轮进行上锁，以使电机轮处于有信号状态，从而使机器人能自动运动。在障碍物离开后，机器人可继续执行任务。

更优选地，在机器人移动底座上还可以设置有停止触发开关。例如，停止触发开关可设置在机器人1背部，机器人背部与机器人前身面板反向设置。

中央控制单元与停止触发开关电性连接。当机器有被拥堵的情况下，用户可按下停止触发开关。停止触发开关被启动时，可向控制系统发出停止触发信号。

在停止触发开关被启动时，中央控制单元可控制电机驱动模块将电机轮进行解锁，以使机器人能被外力推动。此时，用户可将机器人推到较为通畅的路径上，再松开停止触发开关，机器人的电机轮会随之自动上锁，然后自动继续去执行送餐运输任务。

通过设置停止触发开关功能，使得在拥挤的环境中，人机协作下的运送不会降低机器输送效率。

此外，本实施例中的机器人应用场景可以有多种。例如，机器人可以是运输机器人，例如送餐机器人、快递配送机器人。又例如，机器人可以是扫地机器人。

本申请中，防碰撞装置通过罩体固定连接在机器人移动底座上，防碰撞装置的防碰撞检测单元受到外力作用时能产生触发信号，能有效防止机器人与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。

防碰撞装置可包括安全触边传感器。安全触边传感器的接触带为内嵌感应信号带的带状结构，触发范围大。安全触边传感器设置在机器人移动底座上，增加了机器人移动底座的感应区域，能有效防止机器人与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。

防碰撞装置还可包括碰撞微动开关传感器。机器人移动底座的多个部位均可内嵌有碰撞微动开关传感器，能增加机器人的接触感应区域，有效防止机器人与障碍物发生剐蹭，降低碰撞风险。机器人移动底座多个部位的任一部位受到碰撞，都可触发碰撞微动开关传感器，感应敏捷，降低碰撞风险。

机器人还包括障碍传感器，障碍传感器用于扫描检测周边障碍物，并获取周边障碍物与防碰撞装置之间的距离。障碍传感器与防碰撞装置的搭配联合使用，降低了机器人与障碍物发生碰撞的可能性。

机器人移动底座上可设置有多个障碍传感器，多个障碍传感器搭配联合使用能有效检测出障碍物，缩小了检测盲区，降低了机器人与障碍物发生碰撞的可能性。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防碰撞装置，其特征在于，包括：

防碰撞检测单元，所述防碰撞检测单元被配置为在受到外力作用时产生触发信号；

罩体，所述防碰撞检测单元至少部分容纳安装于所述罩体内；

控制单元，根据所述触发信号控制断开运行指令对电机的控制。

2.根据权利要求1所述的防碰撞装置，其特征在于，所述防碰撞装置包括安全触边传感器，所述安全触边传感器包括：

绝缘外套；和

接触带，所述接触带内嵌有感应信号带，用于在受到外力作用时产生触发信号；所述接触带内设于所述绝缘外套中。

3.根据权利要求2所述的防碰撞装置，其特征在于：

所述安全触边传感器长度方向上形成的角度大于90度，在其长度方向上为拱形状；

所述安全触边传感器的所述绝缘外套的切割面为拱形状；和/或，

所述接触带的冲击角度超过90度。

4.根据权利要求1所述的防碰撞装置，其特征在于，所述防碰撞装置还包括碰撞微动开关传感器，所述碰撞微动开关传感器包括：

外壳；

碰撞微动开关，所述碰撞微动开关包括设置于所述外壳内部的本体部和设置于所述外壳外部的驱动杆；和

操作件，所述操作件设置于所述外壳外部，用于在受到外力作用时触发所述碰撞微动开关的所述驱动杆从而使所述本体部产生触发信号。

5.根据权利要求4所述的防碰撞装置，其特征在于，所述碰撞微动开关还包括复位件，其中，所述复位件用于对所述驱动杆进行复位，复位力在4N以上。

6.一种机器人，其特征在于，包括：

移动底座；和

根据权利要求1-5中任一项所述的防碰撞装置；

所述防碰撞装置的所述罩体固定连接至所述移动底座。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述移动底座的前身面板和两个侧边区域设置有所述防碰撞装置。

8.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，还包括障碍传感器，用于检测障碍物并获取所述机器人与障碍物之间距离；根据所述距离发出运行指令。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述防碰撞检测单元将触发信号发送至所述控制单元，所述控制单元控制断开所述运行指令对电机的控制。

10.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于，所述障碍传感器包括：激光雷达传感器、双目深度视觉传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器中的一个或者多个组合。

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