CN217168571U - 一种机器人及其碰撞检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机器人及其碰撞检测装置，碰撞检测装置包括开关组件、检测壳体以及限位组件，开关组件包括第一开关，第一开关设有用于感应碰撞力的检测杆，检测壳体与检测杆连接，限位组件包括设于检测壳体上的第一限位部和与第一限位部活动连接的第二限位部，第二限位部通过第一限位部限制检测壳体相对检测杆转动。本实用新型的碰撞检测装置能够进行全方向的碰撞检测，使机器人在行走过程中避免被外界障碍物卡住。

Description

一种机器人及其碰撞检测装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人及其碰撞检测装置。

背景技术

随着科技的发展，各种机器人在各行各业起着越来越重要的角色，例如，扫地机器人代替人工扫地，搬运机器人在仓储物流领域的应用等。这些移动机器人在行走过程中可能会在一些场景下被卡住，通过在机器人上设置碰撞检测装置，用于在检测到机器人与障碍物发生碰撞时进行避障，但是，现有的碰撞检测装置一般只能感应机器人前进方向和高度方向的障碍物的碰撞，其检测不到位，机器人仍有可能被外界障碍物卡住，从而使得移动机器人无法实现既定的功能。

鉴于上述的缺陷，有必要提供一种新的机器人及其碰撞检测装置。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种机器人及其碰撞检测装置，旨在解决现有的机器人在行走过程中容易被外界障碍物卡住的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的碰撞检测装置，包括：

开关组件，所述开关组件包括第一开关，所述第一开关设有用于感应至少径向的碰撞力的检测杆；

检测壳体，所述检测壳体与所述检测杆连接；

限位组件，所述限位组件包括设于所述检测壳体上的第一限位部和与所述第一限位部活动连接的第二限位部，所述第二限位部通过所述第一限位部限制所述检测壳体相对所述检测杆转动。

可选地，所述第一限位部设有第一卡槽，所述第二限位部设有第一活动轴，所述第一活动轴活动设于所述第一卡槽内；

或者，所述第一限位部设有第二活动轴，所述第二限位部设有第二卡槽，所述第二活动轴活动设于所述第二卡槽内。

可选地，处于触发摆动幅度的所述检测杆的顶端与处于初始位置的所述检测杆的顶端之间的径向距离为第一径向距离，处于最大摆动幅度的所述检测杆的顶端与处于初始位置的所述检测杆的顶端之间的径向距离为第二径向距离；

所述第一卡槽的内径与所述第一活动轴的外径的差值不小于所述第一径向距离，且不大于所述第二径向距离；

或者，所述第二卡槽的内径与所述第二活动轴的外径的差值不小于所述第一径向距离，且不大于所述第二径向距离。

可选地，所述碰撞检测装置还包括：

安装壳体，所述第一开关设于所述安装壳体上；

弹性件，所述检测壳体与所述安装壳体通过所述弹性件浮动连接。

可选地，所述开关组件还包括设于所述安装壳体上的第二开关，所述第二开关设有用于感应至少一个方向的碰撞力的检测钮。

可选地，所述开关组件包括：

至少一个所述第一开关、至少一个所述第二开关，至少一个所述第一开关与至少一个所述第二开关沿所述检测壳体的周向设置。

可选地，所述安装壳体上设有第一安装槽、第二安装槽，所述第一开关、所述第二开关分别一一对应地安装于所述第一安装槽、所述第二安装槽内。

可选地，所述碰撞检测装置还包括：

缓冲件，所述缓冲件包覆所述检测杆和所述检测钮中的至少一个的顶部。

可选地，所述检测壳体上设有感应部，所述缓冲件至少部分连接所述感应部。

可选地，所述第二限位部设于所述安装壳体上或定位组件上，其中所述定位组件设于所述检测壳体的下方。

可选地，所述检测壳体上设有支柱，所述弹性件套设在所述支柱上；

所述安装壳体上设有容纳所述支柱和所述弹性件的容纳槽，所述弹性件与所述容纳槽抵接。

另外，本实用新型还提出一种机器人，所述机器人包括如上所述的碰撞检测装置。

本实用新型技术方案中，碰撞检测装置包括开关组件、检测壳体以及限位组件，开关组件包括第一开关，当检测壳体受到碰撞时，第一开关的检测杆与检测壳体连接，从而感应到检测壳体传递的碰撞力，并且，通过在检测壳体上设置第一限位部，并设置与第一限位部活动连接的第二限位部，使得检测壳体在受到碰撞时，第一限位部受到第二限位部的限位，检测壳体产生较小的位移，一方面可保护检测杆受到碰撞而发生过大位移所导致的损坏，另一方面可防止检测壳体绕检测杆转动而导致的检测杆未感应到碰撞力。本实用新型的碰撞检测装置能够使机器人在行走过程中，通过检测杆感受检测壳体的碰撞力并反馈给机器人，并通过第二限位部对第一限位部限位以限制检测壳体的位移，从而使得机器人能够感知与外界障碍物的碰撞，并发生较小形变，从而避免被外界障碍物卡住。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例中碰撞检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中碰撞检测装置的剖面结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中第一开关装配的剖面放大示意图；

图4为本实用新型一实施例中检测壳体和安装壳体的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中检测壳体与弹性件的装配结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中弹性件的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中检测杆的摆动示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出机器人及其碰撞检测装置，旨在解决现有的机器人在行走过程中容易被外界障碍物卡住的问题。机器人通常设有定位组件7，以辅助机器人自移动，在本实施例中，该定位组件7可以包括但不限于激光雷达系统等，提供位置定位、障碍物定位、建立环境地图等功能。机器人在移动或行走过程中，还难以做到完全地避让障碍物，偶尔还会被卡住(如卡在床底、沙发下面等)。因此，需要碰撞检测装置的辅助，以判断在机器人移动或行走时，是否受到了碰撞力，并将该信息提供给机器人的控制机构，以避免机器人被卡住。

请参照图1和图2，碰撞检测装置包括开关组件1、检测壳体2以及限位组件3，开关组件1包括第一开关11，第一开关11设有用于至少感应径向的碰撞力的检测杆111，检测壳体2与检测杆111连接。检测壳体2可以设置在定位组件7的上方，并至少部分遮掩定位组件7的周侧，以避免定位组件7直接与障碍物碰撞。限位组件3包括设于检测壳体2上的第一限位部31和用于对第一限位部31限位的第二限位部32，第一限位部31和第二限位部32活动连接，第二限位部32通过第一限位部31限制检测壳体2相对检测杆111转动。在一实施例中，第一开关11和第一限位部31分别设于检测壳体2的两侧。

图7是检测杆111的摆动幅度的轴向切面示意图，当检测壳体2未受到碰撞时，检测杆111处于初始位置(位置a)；当检测壳体2受到碰撞时，会带动检测杆111摆动，当检测杆111摆动至触发摆动幅度(位置b)时，触发其检测碰撞，检测杆111开始检测碰撞力，否则无法检测，也即检测杆111的摆动幅度过小时(摆动幅度未超过位置b)，检测杆111可能检测不到碰撞力；当检测杆111摆动至最大摆动幅度(位置c)时，为检测杆111的极限位置，也即超过最大摆动幅度(位置c)后，检测杆111可能被损坏而无法检测碰撞力。第一径向距离(x₁)为处于触发摆动幅度(位置b)的检测杆111的顶端与处于初始位置(位置a)的检测杆111的顶端之间的径向距离，第二径向距离(x₂)为处于最大摆动幅度(位置c)的检测杆111的顶端与处于初始位置(位置a)的检测杆111的顶端之间的径向距离。

本实用新型的碰撞检测装置可用于扫地机器人、搬运机器人等，当检测壳体2受到碰撞时，第一开关11的检测杆111与检测壳体2接触连接，从而感应到检测壳体2传递的碰撞力，并且，通过在检测壳体2上设置第一限位部31，并设置对第一限位部31限位的第二限位部32，使得检测壳体2在受到碰撞时，第一限位部31受到第二限位部32的限位，检测壳体2产生较小位移，从而可保护检测杆111受到碰撞而发生损坏，而且，检测壳体2通过第一限位部31受到第二限位部32的限位，而直接沿着受力方向移动而与第一开关11的检测杆111接触连接，从而触发第一开关11对检测壳体2的碰撞检测，可防止检测壳体2在受到碰撞时绕检测杆111转动而导致的检测杆111检测不到检测壳体2的碰撞，从而保证了检测杆111能检测空间中的多个角度(例如，水平方向)的碰撞，提高检测效率，并使得碰撞检测稳定可靠。在一实施例中，第一开关11的检测杆111还可以感应检测壳体2受到轴向上的碰撞力，例如，高度方向的，第一开关11可以包括但不限于：轻触开关、微动开关等。

本实用新型的碰撞检测装置能够使机器人在行走过程中，通过检测杆111感受检测壳体2的碰撞力并反馈给机器人，并通过第二限位部32对第一限位部31限位以减小检测壳体2的位移，从而使得机器人能够感知与外界障碍物的碰撞，并发生较小形变，从而避免被外界障碍物卡住。而且，本实用新型的碰撞检测装置通过设置检测杆111，检测杆111能够感应来自径向和轴向等多个空间方向的碰撞，例如水平方向、高度方向等，从而使得碰撞检测装置的碰撞检测全面。其中，检测壳体2可以是定位组件7的防护罩，如雷达防护罩。

其中，在一实施例中，第一限位部31设有第一卡槽，第二限位部32设有第一活动轴，第一活动轴活动设于第一卡槽内。当检测壳体2受到碰撞时，第一活动轴在第一卡槽内活动，从而可限制检测壳体2发生较大位移，并且，可防止检测壳体2绕检测杆111转动，保证检测杆111能够顺利检测各个方向上的碰撞。进一步地，第一卡槽的内径与第一活动轴的外径的差值与第一开关11的检测杆111摆动幅度相对应，以确保第一开关11的检测杆111能正常摆动且不会被损坏、不会检测不到碰撞。也即，第一卡槽的内径与第一活动轴的外径的差值，不小于x₁，且不大于x₂。在另一实施例中，第一限位部31设有第二活动轴，第二限位部32设有第二卡槽，第二活动轴活动设于第二卡槽内。当检测壳体2受到碰撞时，第二活动轴在第二卡槽内活动，从而可限制检测壳体2发生较大位移，并且，可防止检测壳体2绕检测杆111转动，保证检测杆111能够顺利检测各个方向上的碰撞。进一步地，第二卡槽的内径与第二活动轴的外径的差值与第一开关11的检测杆111摆动幅度相对应，以确保第一开关11的检测杆111能正常摆动且不会被损坏、不会检测不到碰撞。也即，第二卡槽的内径与第二活动轴的外径的差值，不小于x₁，且不大于x₂。

进一步地，请结合图4，碰撞检测装置还包括安装壳体4和弹性件5，第一开关11设于安装壳体4上，第二限位部32可以设在安装壳体4上、还可以设在定位组件7上，第二限位部32与第一限位部31配合以限制检测壳体2的活动幅度，例如防止检测壳体2绕检测杆111转动。第一开关11的检测杆111的底端固定设于安装壳体4上、顶端可随检测壳体2移动。

在一实施例中，检测壳体2的至少部分位于安装壳体4的下方，以防止检测壳体2在受到较大碰撞力时掉落，也即检测壳体2不会脱离第一开关11的检测杆111。

进一步地，检测壳体2与安装壳体4通过弹性件5浮动连接。在检测壳体2碰撞障碍物后，检测壳体2可相对于安装壳体4发生位移，为了使得检测壳体2能在与外界障碍物碰撞后返回原始位置，可在检测壳体2与安装壳体4之间设置弹性件5，使得检测壳体2与安装壳体4浮动连接，在解除被障碍物卡住的状态后，检测壳体2能够在弹性件5的作用下复位。

另外，请结合图1，在一实施例中，开关组件1还包括设于安装壳体4上的第二开关12，第二开关12设有用于至少感应一个方向的碰撞力的检测钮121。当检测壳体2受到轴向上的碰撞时，例如高度方向的，检测壳体2向下按压第二开关12上的检测钮121，使得检测钮121感应向下的碰撞力。在一实施例中，第二开关12可以包括但不限于：轻触开关、微动开关等。

其中，开关组件1包括至少一个第一开关11、至少一个第二开关12，至少一个第一开关11与至少一个第二开关12沿检测壳体2的周向设置。由于开关组件1无法设置在定位组件7的轴心位置，一般在定位组件7的周向设置，在检测壳体2的周向设置两个或两个以上的开关，可以确保任一方向的碰撞均可被开关组件1感应，达到全方向的碰撞检测。在一实施例中，第一开关11为一个，第二开关12为两个，第一开关11和两个第二开关12沿检测壳体2的周向分布，可准确感应各个方向的碰撞，提高感应效率。

进一步地，请结合图4，为了实现多种功能，安装壳体4上设有第一安装槽41、第二安装槽42，第一开关11、第二开关12分别一一对应地安装于第一安装槽41、第二安装槽42内，也即第一开关11安装在第一安装槽41内，第二开关12安装在第二安装槽42内。第一安装槽41、第二安装槽42的设置形态包括但不限于：盲孔状或者通孔状。

另外，请结合图5，在上述的实施例中，碰撞检测装置还包括缓冲件6，缓冲件6设置在检测杆111和/或检测钮121的上方，进一步地，缓冲件6包覆检测杆111和检测钮121中的至少一个的顶部。在一实施例中，弹性件5使用具有弹性的材质制成，弹性件5可以是弹性复位硅胶。利用缓冲件6的弹性，当检测壳体2受到一个方向(如径向或轴向)的碰撞力时，检测壳体2可以通过缓冲件6的周向，将径向的碰撞力传递给检测杆111，或通过缓冲件6的顶部，将轴向的碰撞力传递给检测杆111或检测钮121。

在一实施例中，缓冲件6包覆在检测杆111的顶部，从而当检测壳体2受到碰撞时，通过缓冲件6带动检测杆111活动，从而可保护检测杆111，延长检测杆111的使用寿命。同理，缓冲件6包覆在检测钮121的顶部，也可保护检测钮121，延长检测钮121的使用寿命。

进一步地，检测壳体2上设有感应部21，缓冲件6至少部分连接感应部21，检测壳体2所受的碰撞力通过感应部21传递给检测杆111或检测钮121。在一实施例中，感应部21可以开设有凹槽，缓冲件6的至少部分设于凹槽内，感应部21通过凹槽的槽壁与缓冲件6抵接，从而通过缓冲件6带动检测杆111活动。设置凹槽能够减小碰撞检测装置的占用体积，凹槽的设置形态包括但不限于：盲孔状或者通孔状。

其中，在一实施例中，检测杆111与检测壳体2活动连接，检测壳体2的凹槽确保有足够的空间供第一开关11的检测杆111摆动，检测杆111能在其周向、轴向等各方向正常摆动且不会被损坏，也不会检测不到检测壳体2的碰撞；也即检测壳体2的凹槽将碰撞力传导给第一开关11的检测杆111，检测壳体2的凹槽带动第一开关11的检测杆111摆动。进一步地，凹槽至少部分位于第一安装槽41内，可以进一步减小碰撞检测装置的占用体积。第一安装槽41的内径大于凹槽的外径，以确保有足够的空间供第一开关11的检测杆111摆动。第一安装槽41的内径与凹槽的外径的差值与第一开关11的检测杆111摆动幅度相对应，以确保第一开关11的检测杆111能正常摆动且不会被损坏、不会检测不到碰撞，第一安装槽41限制了检测壳体2的凹槽的摆动幅度。

在另一实施例中，感应部21为凸块，凸块与缓冲件6的至少部分抵接，当检测壳体2受到轴向的碰撞时，通过凸块按压缓冲件6，以按压检测钮121。同理，进一步地，凸块至少部分位于第二安装槽42内，可以进一步减小碰撞检测装置的占用体积。第二安装槽42的内径大于凸块的外径，以确保有足够的空间供第二开关12的检测钮121活动。第二安装槽42的内径与凸块的外径的差值与第二开关12的检测钮121活动幅度相对应，以确保第二开关12的检测钮121能正常活动且不会被损坏、不会检测不到碰撞，第二安装槽42限制了检测壳体2的凸块的摆动幅度。

作为浮动连接的一种可选实施方式，进一步地，请结合图5和图6，检测壳体2上设有支柱22，弹性件5套设在支柱22上；安装壳体4上设有容纳支柱22和弹性件5的容纳槽43，弹性件5与容纳槽43抵接。弹性件5套设在支柱22上，弹性件5的一端与检测壳体2抵接、另一端与容纳槽43的槽底抵接，并且弹性件5的外周与容纳槽43的槽壁抵接，从而可使得检测壳体2与安装壳体4通过弹性件5浮动连接，支柱22能在容纳槽43内活动。在一种实施例中，检测壳体2上的支柱22与容纳槽43在径向上的距离与第一开关11的检测杆111摆动幅度相对应。

进一步地，弹性件5设有相互连接的第一弹性部51和第二弹性部52，第一弹性部51在内、第二弹性部52在外，如图6所示。第一弹性部51套设在支柱22上并与检测壳体2抵接，第二弹性部52与容纳槽43抵接。本实施例中，第一弹性部51、第二弹性部52为圈状，第二弹性部52的直径大于第一弹性部51的直径。当检测壳体2触碰到障碍物时，受到障碍物的阻力推动检测壳体2的支柱22在容纳槽43内活动并挤压弹性件5。当障碍物清除或远离障碍物后，阻力消失，检测壳体2在弹性件5的作用下复位。因此，弹性件5周向上任意一个方向受力后均可传输至开关组件1并被感应到，实现开关组件1全周向以及轴向的触碰信号检测。

另外，本实用新型还提出一种机器人，机器人包括如上所述的碰撞检测装置。该机器人中碰撞检测装置的具体结构参照上述实施例，由于本机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种碰撞检测装置，其特征在于，包括：

开关组件，所述开关组件包括第一开关，所述第一开关设有用于至少感应径向的碰撞力的检测杆；

检测壳体，所述检测壳体与所述检测杆连接；

限位组件，所述限位组件包括设于所述检测壳体上的第一限位部和与所述第一限位部活动连接的第二限位部，所述第二限位部通过所述第一限位部限制所述检测壳体相对所述检测杆转动。

2.如权利要求1所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述第一限位部设有第一卡槽，所述第二限位部位设有第一活动轴，所述第一活动轴活动设于所述第一卡槽内；

或者，所述第一限位部设有第二活动轴，所述第二限位部设有第二卡槽，所述第二活动轴活动设于所述第二卡槽内。

3.如权利要求2所述的碰撞检测装置，其特征在于，处于触发摆动幅度的所述检测杆的顶端与处于初始位置的所述检测杆的顶端之间的径向距离为第一径向距离，处于最大摆动幅度的所述检测杆的顶端与处于初始位置的所述检测杆的顶端之间的径向距离为第二径向距离；

所述第一卡槽的内径与所述第一活动轴的外径的差值不小于所述第一径向距离，且不大于所述第二径向距离；

或者，所述第二卡槽的内径与所述第二活动轴的外径的差值不小于所述第一径向距离，且不大于所述第二径向距离。

4.如权利要求1所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述碰撞检测装置还包括：

安装壳体，所述第一开关设于所述安装壳体上；

弹性件，所述检测壳体与所述安装壳体通过所述弹性件浮动连接。

5.如权利要求4所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述开关组件还包括：

设于所述安装壳体上的第二开关，所述第二开关设有用于至少感应一个方向的碰撞力的检测钮。

6.如权利要求5所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述开关组件包括：

至少一个所述第一开关、至少一个所述第二开关，至少一个所述第一开关与至少一个所述第二开关沿所述检测壳体的周向设置。

7.如权利要求5所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述安装壳体上设有第一安装槽、第二安装槽，所述第一开关、所述第二开关分别一一对应地安装于所述第一安装槽、所述第二安装槽内。

8.如权利要求5所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述碰撞检测装置还包括：

缓冲件，所述缓冲件包覆所述检测杆和所述检测钮中的至少一个的顶部。

9.如权利要求8所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述检测壳体上设有感应部，所述缓冲件至少部分连接所述感应部。

10.如权利要求4所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述第二限位部设于所述安装壳体上或定位组件上，其中所述定位组件设于所述检测壳体的下方。

11.如权利要求4至10中任一项所述的碰撞检测装置，其特征在于，所述检测壳体上设有支柱，所述弹性件套设在所述支柱上；

所述安装壳体上设有容纳所述支柱和所述弹性件的容纳槽，所述弹性件与所述容纳槽抵接。

12.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至11中任一项所述的碰撞检测装置。

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