CN217891022U - 一种机器人机械碰撞结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的一种机械碰撞机构，该机械碰撞机构安装在机器人底盘底板(33)的前方，机械碰撞机构主要包括触发组件(11)、碰撞外壳(22)，碰撞外壳(22)被设置于触发支架(112)的前方，并与触发支架(112)连接，当碰撞外壳(22)的任意位置与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳(22)与触发支架(112)在碰撞力F的作用下做位移运动，当触发支架(112)运动至触碰到相应的触发开关(111)(靠近障碍物侧)的按钮时，触发开关(11)立即发出触发信号到运动控制器，运动控制器接收到对应触发信号后控制机器人主动轮做出相应的运动状态(停止、转弯、后退等)，使得机器人能有效避开障碍物；本实用新型的机械碰撞机构结构简单，可以多方向运动触发，效果好，成本低。

Description

一种机器人机械碰撞结构

技术领域

本实用新型涉及移动机器人与机械碰撞结构技术，特别是机器人机械碰撞结构领域，更具体的说，涉及一种机械碰撞结构及机器人。

背景技术

随着机器人相关技术的发展，特别是自主导航移动技术的日趋成熟，越来越多的机器人被广泛应用在各行各业，比如具备自主移动的清洁机器人，用于对地面的清洁。

为了提高清洁机器人的清洁范围，包括墙边、墙角、桌脚以及其他各类障碍物附近的区域，机器人移动过程中需要尽量靠近这些障碍物才能完成有效清扫障碍物附近的区域，因障碍物大小和材质的不同，以及机器人与障碍物靠得太近，常规的超声波、红外、激光、视觉等方法都有一定的局限性和盲区，还不能完全实现全方位的避障，所以，机械碰撞避障还是一直应用在清洁机器人上，因为机械碰撞避障具有不受环境干扰，同时，通过对碰撞机构进行合理的设计可以实现很小的盲区甚至无盲区避障。因清洁机器人的清洁模块一般设置在机器人的前端，机器人在往前移动过程中进行清洁作业，所以一般只在机器人的前端部分设置机械碰撞结构。

目前市场常见的清洁机器人按外形分一般可分为圆形和D形或方形，如附图1。由于圆形机器人在原地转弯过程中不会碰撞到障碍物，其运动性能良好，缺点是，无法有效清扫墙角垃圾，使得墙角区域常常沦为清洁的死角。D形或方形机器人前端的90°直角可以尽可能贴合直角墙角，所以其清洁墙角的效果比圆形机器人好，缺点是前端凸出的直角部分在机器人原地转弯时容易碰撞到障碍物。

因此，针对D形或方形机器人的外形，需要在其前端部分设置合理的机械碰撞机构，使机器人碰撞到前方或前方左右两侧的障碍物时能够顺利触发内部的相对应的触发开关，向机器人运动控制器发送信号，从而控制机器人的运动状态。

本实用新型的目的是提供一种机械碰撞机构及机器人，机械碰撞机构安装在D形或方形机器人的前方，可以通过轻触碰撞的方式检测机器人前进时前方障碍物或前方左右两侧的障碍物，提高机器人的避障功能，本实用新型的机械碰撞机构结构简单，可以多方向运动触发，效果好，成本低。

实用新型内容

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型涉及的一种机械碰撞机构及机器人，

其中机械碰撞机构主要由触发组件11、碰撞外壳22组成。

机械碰撞机构安装在机器人底盘底板33的前方。

其中，触发组件11，由触发开关111、触发支架112、拉簧113、触发支架固定件114、触发支架连接件115、磁铁116等组成。

触发开关111，本实用新型采用的是机械式的轻触开关，轻触开关的按钮触发力较小，保证机器人碰撞到障碍物时的反应灵敏度，也可以选用非接触式的开关，如光电开关等。本实用新型采用4个触发开关111，沿着碰撞外壳22外形布置，左右各一个，中间2个，通过螺丝固定到机器人底盘底板33上，并与内部运动控制器(图中未标示出)电性连接。

触发支架112，为一塑胶支架，触发支架112上设计有限位作用的方形孔1121，置于机器人底盘底板33上，并穿过底板上的限位柱331，使得触发支架112只能在限位孔331 的范围内运动。

同时，触发支架112的内壁对应的位置分别与4个触发开关111抵接，使得触发支架112在受到碰撞力F时做出相应的位移运动，从而碰撞到相应的触发开关111并发出触发信号到运动控制器。

拉簧113，为弹性元件，提供碰撞缓冲和回弹作用，本实用新型采用4个拉簧113，分别设置与4个触发开关111的附近，并连接于机器人底盘底板33的限位柱331和触发支架112上的固定柱1122，使得触发支架112在4个拉簧113的共同作用力下保持相对应的状态。

触发支架固定件114，也为塑胶件，通过螺丝固定在机器人底盘底板33上的限位柱331上，同时可以限制触发支架112在Z轴方向上的移动。

触发支架连接件115，也为塑胶件，采用两个，通过螺丝分别固定在触发支架112的两侧，用于与碰撞外壳22进行滑动连接，方便拆卸与安装。

碰撞外壳22，为一塑胶外壳，具有一个U形特征的外形结构，碰撞外壳22的U形的两侧的内侧设置有滑槽结构221，用与触发支架连接件115滑动连接，使得碰撞外壳22 可以方便拆卸与安装。

碰撞外壳22和触发支架112的中间对应位置分别设计有两处盲孔222、1123，用来安装磁铁116，通过磁吸的方式使得碰撞外壳22与触发支架112实现可方便拆装的连接，当碰撞外壳22碰撞到障碍物时，碰撞外壳22受到碰撞力F，并传导到触发支架12上，触发支架112在碰撞力F的作用下可以相应的位移运动，当触发支架112运动至触碰到相应的触发开关111的按钮时，触发开关11立即发出触发信号到运动控制器。

运动控制器通过判断接收到的不同触发开关111的信号，做出不同的运动状态控制 (停止、转弯、后退等)，使得机器人能有效避开障碍物。

本实用新型技术方案的详细阐述

本实用新型技术方案具体如下：

本实用新型涉及的一种机械碰撞机构及机器人，其整体结构示意图如附图2所示。工作原理如下：

本实用新型提供的一种机械碰撞机构，该机械碰撞机构安装在机器人底盘底板33的前方，机械碰撞机构主要包括触发组件11、碰撞外壳22，碰撞外壳22被设置于触发支架112的前方，并与触发支架112连接，当碰撞外壳22的任意位置与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22 与触发支架112在碰撞力F的作用下做位移运动，当触发支架112运动至触碰到相应的触发开关111(靠近障碍物侧)的按钮时，触发开关11立即发出触发信号到运动控制器，运动控制器接收到对应触发信号后控制机器人主动轮做出相应的运动状态(停止、转弯、后退等)，使得机器人能有效避开障碍物。

附图说明

附图1两种外形清洁机器人对墙角形成的死角大小示意图。

附图2一种机械碰撞机构及机器人整体结构示意图。

附图3触发支架连接件和碰撞外壳的连接示意图。

附图4碰撞外壳的特征结构示意图。

附图5触发支架的特征结构示意图。

附图6拉簧的连接示意图。

附图7机器人与障碍物发生碰撞的几种情况示意图。

具体实施方式

具体实施方式：

触发支架连接件115，通过螺丝分别固定在触发支架112的两侧，用于与碰撞外壳22进行滑动连接，如附图3。

碰撞外壳22，具有一个U形特征的外形结构，碰撞外壳22的U形的两侧的内侧设置有滑槽结构221，滑槽结构221用与用与触发支架连接件115滑动连接，使得碰撞外壳22 可以方便拆卸与安装，如附图4。

同时，碰撞外壳22和触发支架112的中间对应位置分别设计有两处盲孔222、1123，如附图5，用来安装磁铁116，通过磁吸的方式使得碰撞外壳22与触发支架112实现可方便拆装的连接，当碰撞外壳22的任意位置与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22受到碰撞力F，并传导到触发支架112上，触发支架112在碰撞力F的作用下可以做相应的位移运动。

触发支架112上设计有限位作用的方形孔1121，置于机器人底盘底板33上，并穿过底板33上的限位柱331，使得触发支架112只能在方形限位孔1121的范围内运动。同时，4根拉簧113连接于触发支架112上对应的固定住1122和底板上的限位柱331，如附图6，使得触发支架112在XY平面方向上呈现弹性连接状态，Z方向被固定于底板33上的限位柱 331的触发支架固定件114和底板33共同所限制，触发支架112只能在XY平面方向上发生运动。

在4根拉簧113的的共同拉力作用以及底盘底板限位柱331的限位作用下，触发支架112具有一个初始的受力平衡状态，此时触发支架112的内壁对应的位置分别与4个触发开关11刚好抵接。当碰撞外壳22的任意位置与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22与触发支架112受到外界的碰撞力F2，平衡状态被打破，碰撞外壳2与触发支架112会沿着碰撞力F 的方向做位移运动，当触发支架112运动至触碰到相应的触发开关111(靠近障碍物侧)的按钮时，对应的触发开关111立即发出触发信号到运动控制器。

碰撞外壳22与障碍物发生碰撞存在以下几种情况，如附图7：

情况1：当碰撞外壳22的前方中间位置与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22和触发支架112 在碰撞力F的作用下只做往后的位移运动，所以会同时触发前方的2个触发开关111。

情况2：当碰撞外壳22的左前方位置与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22和触发支架112的左前方在碰撞力F的作用下做往后的位移运动，其位移的距离比其他地方大，所以首先会触发左前方的触发开关111。

情况3：当碰撞外壳22的右前方位置与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22和触发支架112的右前方在碰撞力F的作用下做往后的位移运动，其位移的距离比其他地方大，所以首先会触发左前方的触发开关111。

情况4：当碰撞外壳22的左侧与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22和触发支架112 在碰撞力F的作用下只做往右方向的位移运动，所以只触发左侧的触发开关111。

情况5：当碰撞外壳22的右侧与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22和触发支架112 在碰撞力F的作用下只做往左方向的位移运动，所以只触发右侧的触发开关111。

情况6：当碰撞外壳22的左直角处与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22和触发支架112的左直角处在碰撞力F的作用下同时做往右方向和后方向的位移运动，所以会同时触发左侧和左前方的触发开关111。

情况7：当碰撞外壳22的右直角处与障碍物发生碰撞时，碰撞外壳22和触发支架112的右直角处在碰撞力F的作用下同时做往左方向和后方向的位移运动，所以会同时触发右侧和右前方的触发开关111。

当触发支架112运动至触碰到相应的触发开关111的按钮时，触发开关111立即发出触发信号到运动控制器。运动控制器通过判断接收到的不同方向上的触发开关111的信号，确定障碍物相对于机器人的方向，做出不同的运动状态控制(停止、转弯、后退等)，使得机器人能有效避开障碍物，机器人避开障碍物后，碰撞外壳22和触发支架112在拉簧113 的拉力下恢复到原来的平衡状态，触发开关111的触发状态被解除，机器人恢复到正常的运动状态。

Claims (1)

1.本实用新型涉及一种机器人机械碰撞结构，其特征是采用U形机械碰撞结构设计，使用拉簧弹性连接，具有多个方向的弹性作用，简单可靠；U形机械碰撞机构具有两侧和前方的防碰撞效果，其特征是采用4个触发开关(111)，沿着碰撞外壳(22)外形布置，左右各一个，中间2个，通过螺丝固定到机器人底盘底板(33)上，并与内部运动控制器电性连接；触发支架(112)，为一塑胶支架，触发支架(112)上设计有限位作用的方形孔(1121)，置于机器人底盘底板(33)上，并穿过底板上的限位柱(331)，使得触发支架(112)只能在限位柱(331)的范围内运动；同时，触发支架(112)的内壁对应的位置分别与4个触发开关(111)抵接，使得触发支架(112)在受到碰撞力F时做出相应的位移运动，从而碰撞到相应的触发开关(111)并发出触发信号到运动控制器；U形机械碰撞机构使用拉簧弹性连接，具有多个方向的弹性作用，其特征在于拉簧(113)，为弹性元件，提供碰撞缓冲和回弹作用，本实用新型采用4个拉簧(113)，分别设置与4个触发开关(111)的附近，并连接于机器人底盘底板(33)的限位柱(331)和触发支架(112)上的固定柱(1122)，使得触发支架(112)在4个拉簧(113)的共同作用力下保持相对应的状态；U形机械碰撞机构触发开关可以单独被触发，机器人可以通过此来判断障碍物的方向，其特征在于碰撞外壳(22)和触发支架(112)的中间对应位置分别设计有两处盲孔(222)、(1123)，用来安装磁铁(116)，通过磁吸的方式使得碰撞外壳(22)与触发支架(112)实现可方便拆装的连接，当碰撞外壳(22)碰撞到障碍物时，碰撞外壳(22)受到碰撞力F，并传导到触发支架(112)上，触发支架(112)在碰撞力F的作用下可以相应的位移运动，当触发支架(112)运动至触碰到相应的触发开关(111)的按钮时，触发开关(111)立即发出触发信号到运动控制器，运动控制器通过判断接收到的不同触发开关(111)的信号，做出不同的运动状态控制，如停止、转弯、后退等，使得机器人能有效避开障碍物。

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