TWI680739B - 自走車防護裝置 - Google Patents

Abstract

一種自走車防護裝置，包括本體、框體以及至少兩個樞接件。本體具有軌道或移動塊，框體具有移動塊或軌道。藉由移動塊可移動地組裝至軌道，框體相對於本體而在平面上移動。樞接件分別沿所述平面的法線可移動地樞接本體與框體。框體適於受力而以兩個樞接件的其中之一相對於本體在平面上轉動。

Description

自走車防護裝置

本發明是有關於一種自走車防護裝置。

近年來，隨著機器人與相關技術的逐漸發展，自走裝置也隨著流行起來。整合有移動機構、感測器與控制器等無人裝置，例如自動導引車（Automatic Guide Vehicle, AGV）或是地板清潔（掃地/拖地）機器人等，均已在蓬勃發展。

一般而言，自走裝置於循跡避障控制方面分有主動式或被動式，主動式在於事先得知障礙物及進行路線規劃，而被動式則是待自走裝置碰到障礙物後，依據其所碰撞的受力方向及位置來判斷後續驅動的動作。

以被動式而言，現有技術多在自走裝置的保險桿中設置多個感測器，以待保險桿受力變形後觸發感測器而將其訊號據以判斷。惟，保險桿的變形受材料及結構強度影響，並非隨時能保持一定的變形量，也因此存在即使受到碰撞，感測器也可能無法被（完全）觸發的情形。同時，隨著機體的尺寸改變，保險桿的變形量也無法維持一定。因此，如何提高自走裝置在避障控制方面的效能，實為相關人員所需思考解決的。

本發明提供一種自走車防護裝置，其具有較佳的循跡避障能力。

本發明的自走車防護裝置，包括本體、框體以及至少兩個樞接件。本體具有軌道或移動塊，框體具有移動塊或軌道，藉由移動塊可移動地組裝至軌道，而讓框體能相對於本體在平面上移動。樞接件分別沿所述平面的法線可移動地樞接本體與框體，框體適於受力而以兩個樞接件的其中之一相對於本體在平面上轉動。

基於上述，自走車防護裝置藉由框體與本體是沿一平面可移動地耦接在一起，同時再以兩個樞接件沿所述平面的法線可移動地樞接本體與框體，因此當框體受障礙物碰撞時，便能造成框體能相對於本體產生相對運動，尤其是以所述兩個樞接件的其中之一產生相對於本體的旋轉運動。據此，便能提供自走車防護裝置在行走過程中遇到障礙物碰撞的判斷依據及後續的對應處理。所述碰撞行為藉由框體與本體及樞接件的相對配置，而能讓框體更順利地且更明確地產生相對與本體的運動，有效避免因框體變形導致運動不完全而產生誤判的情形。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依據本發明一實施例的一種自走車防護裝置的局部示意圖，在此以虛線及實線區分不同部位。圖2是圖1的自走車防護裝置的部分構件組裝示意圖。在此同時提供直角座標X-Y-Z以利於構件描述。請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，自走車防護裝置100包括本體110、框體120、樞接件130A、130B（130C、130D）、動力輪140以及感測器150A、150B。框體120可動地組裝於本體110，動力輪140設置於本體110而作為自走車防護裝置100的行進驅動來源。感測器150A、150B，例如是觸發式開關，設置在本體110與框體120之間，以在框體120與本體110之間產生相對運動時得以被觸發。在此未敘述的其他構件，實已能從現有技術中得知，惟非本發明的主要技術內容，故不予贅述。

如圖1所示，框體120為自走車防護裝置100的外觀構件，其外表面積實質上包含自走車防護裝置100沿單一方向（如朝正X軸方向）行進時的所有可能碰撞範圍。亦即，當自走車防護裝置100朝正X軸方向行進時，框體120實際上是可以碰到位在自走車防護裝置100之行進路線上的任何障礙物。由此尚可進一步得知，若在自走車防護裝置100的周緣設置框體，即能讓自走車防護裝置100在X-Y平面上任意方向的行進路線上的障礙物均能碰撞到框體。

值得注意的是，本實施例的本體110具有結構件A1，且結構件A1具有軌道114，如圖2所示，軌道114是呈側向傾倒「U」字形的凹槽結構，而框體120則具有移動塊122，藉由移動塊122與軌道114的外形輪廓相互耦接配合，框體120得以相對於本體110而在X-Y平面上移動。在此所述X-Y平面亦可被視為自走車防護裝置100行進時所座落的平面。再者，樞接件130A、130B（130C、130D）分別以X-Y平面的法線方向（即，Z軸）樞接本體110與框體120。

在此並未限制軌道114與移動塊122的配置對象，即，在另一未繪示的實施例中，亦可在本體110的結構件A1上設置移動塊，而讓框體120具有軌道，同樣藉由移動塊與軌道的耦接搭配而讓本體110與框體120產生相同的相對運動。

詳細而言，呈凹槽結構的軌道114在凹槽結構的兩個相對側壁上各具有兩個貫孔112A、112B（在此因視角關係而僅顯示結構件A1上部的貫孔），樞接件130A、130B穿過貫孔112A、112B而鎖附於移動塊122上的樞接部122A、122B（結構件A1的下部亦同樣具有貫孔以供樞接件130C、130D穿過而樞接至移動塊122）。另需說明的是，圖2雖示出四個樞接件130A、130B、130C、130D，但樞接件130A、130C共（Z）軸，而樞接件130B、130D共（Z）軸，因此整體而言仍是被視為僅兩個軸，故後續敘述均以樞接件130A、130B及貫孔112A、112B為例進行說明，也就是說，本實施例的自走車防護裝置100是屬於雙旋轉樞紐結構。

值得注意的是，所述貫孔112A、112B分別為擴孔，且其擴張範圍足以提供樞接件130A、130B在其中移動，因而讓樞接件130A、130B尚能在X-Y平面上保持一定範圍的移動。據此，當框體120因障礙物碰撞而受力時，便會以樞接件130A、130B的其中之一為旋轉中心，而相對於本體110在X-Y平面上轉動。

此外，框體120還具有多個凸肋結構124，其實質上隨著框體120（在本體110上）所佔區域而分佈，凸肋結構124用以提高框體120的結構強度，以在框體120產生相對於本體110的運動時，框體120並不會因此而變形。換句話說，凸肋結構124能有助於提高框體120的剛性，而讓框體120在運動時能被視為剛體。

另一方面，前述感測器150A、150B分別配置在移動塊122中且對應樞接件130A、130B，而據以作為感測移動塊122與軌道114相對運動之用。即，當框體120因障礙物碰撞而相對於本體110產生轉動時，會因此觸動對應的感測器150A、150B，進而讓自走車防護裝置100的控制模組（未繪示）藉由感測器150A、150B的觸發與否，而據以判斷出受碰撞的位置與受力方向。另，彈性件160配置且抵接於移動塊122與軌道114（凹槽結構的底板部分）之間，以讓受碰撞後而產生相對運動的框體120得以復位。

圖3繪示圖1的自走車防護裝置的局部俯視圖。請同時參考圖1至圖3，在此同時以動力輪140的輪軸L1與框體120的中心軸L2作為基準（L1、L2彼此正交），在本實施例中，移動塊122與結構件A1（軌道114）實質上均位在中心軸L2上且位於動力輪140的軸距之間（即，移動塊122、軌道114及樞接件130A、130B在輪軸L1的正投影皆在兩個動力輪140之間），因此藉由集中式結構配置，而能提高框體120相對於本體110進行相對運動的順利程度，同時也讓本體110具有較佳的空間利用率。

如圖3的局部放大圖所示，樞接點P1、P2代表樞接件130A、130B的鎖附處在貫孔112A、112B中的位置，因此明顯能得知各樞接件130A、130B具有在貫孔112A、112B中的主要移動趨勢V1、V2（包含兩者間的範圍）與V3、V4（包含兩者間的範圍），其中移動趨勢V1、V4可視為朝向負X軸方向，由此得知，樞接點P1、P2除能朝負X軸方向移動外，還具有彼此相對的移動趨勢，據此而形成框體120能相對於本體110的旋轉運動。換句話說，本實施例的樞接點P1、P2能在本體110上形成兩個樞轉基準軸L3A與L3B。

舉例來說，當圖3左側的框體120碰到障礙物時，此時碰撞處距離樞轉基準軸L3A較遠，也就是碰撞處相對於框體120右側的力臂較長，因而框體120左側的移動會大於框體120右側的移動，而讓框體120以樞接點P1產生（順時針）旋轉，並進而啟動感測器150B，而當圖3右側的框體120碰到障礙物時，碰撞處距離樞轉基準軸L3B較遠，因而框體120右側的移動會大於框體120左側的移動，而讓框體120則以樞接點P2產生（逆時針）旋轉，進而啟動感測器150A，而當障礙物是沿著中心軸L2而碰撞框體120時，樞接點P1、P2則同沿負X軸方向平移，即此時的框體120僅有平移運動而無旋轉運動。由此得知，呈擴孔的貫孔112A、112B的擴張方向可視為包括框體120相對於本體110在X-Y平面上的轉動方向，以及包括框體120相對於本體110在X-Y平面上無轉動的平移方向。重要的是，在實際操作上，沿著中心軸L2而碰撞框體120的機率遠小於框體120左側或右側的碰撞，且由於本實施例具備雙樞轉基準軸L3A與L3B，因此無論以何處對框體120進行碰撞，均會使框體120產生樞轉，故而能有效地偵測碰撞物的位置為何。

正因上述的運動模式，在自走車防護裝置100的實際行走過程中，障礙物除極少機率會以正對方向（即沿著中心軸L2）碰撞外，其餘較大機率是會碰撞在框體120（以中心軸L2為基準）的右側或左側，因而藉由樞接件130A、130B的配置情形下，均能對框體120造成旋轉運動。同時也因為此運動模式能順利進行，故需將框體120與本體110的耦接結構以集中方式設置在中心軸L2上，而集中方式可視為朝中心軸L2集中，且不超過動力輪140的輪距範圍。

圖4繪示本發明另一實施例的自走車防護裝置的局部俯視圖。請參考圖4並對照圖3，與前述不同的是，自走車防護裝置200的本體包括沿中心軸L2對稱配置的兩個結構件A2、A3，其各自具有軌道（類似前述實施例之結構件A1與軌道114之設置），而框體220則具有沿中心軸L2對稱配置的兩個移動塊222A、222B，所述移動塊222A、222B分別耦接於結構件A2、A3的軌道中。樞接件130A、130B分別穿過結構件A2、A3上的貫孔112A、112B而鎖附至移動塊222A、222B。此外，自走車防護裝置200設置有一對彈性件260A、260B對應各自耦接的移動塊222A、222B與軌道以作為相對運動後的復位之用，其餘未敘及的構件仍如前述實施例。由此可知，移動塊222A、222B與軌道可依據實際需求而適當地變更，其配置方式仍如同前述實施例，因此自走車防護裝置200同樣能達到前述實施例的運動效果。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，自走車防護裝置藉由框體是沿平面可移動地耦接於本體，且以兩個樞接件樞接本體與框體，且讓所述兩個樞接件均保持能在所述平面上移動的自由度，因此讓框體在碰撞到障礙物時，框體能順利地相對於本體產生旋轉運動或平移運動，而藉由集中式的結構設置，讓移動塊、軌道及樞接件均朝自走車防護裝置的中心軸集中，更能因此讓箱體能更順利地產生相對於本體的運動，而藉此作為判斷自走車防護裝置在行走過程中循跡避障的控制依據。

再者，樞接件實質上是穿過貫孔而鎖附至本體，而所述貫孔具有彼此對應方向的擴張範圍，而據以能有效提供樞接件在擴孔中進行平面移動的效果，以讓框體能以樞接件的其中之一作為其相對於本體旋轉運動的旋轉中心之用。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧自走車防護裝置110‧‧‧本體112A、112B‧‧‧貫孔114‧‧‧軌道120、220‧‧‧框體124‧‧‧凸肋結構140‧‧‧動力輪150A、150B‧‧‧感測器A1、A2、A3‧‧‧結構件L1‧‧‧輪軸L2‧‧‧中心軸P1、P2‧‧‧樞接點X-Y-Z‧‧‧直角座標122、222A、222B‧‧‧移動塊160、260A、260B‧‧‧彈性件130A、130B、130C、130D‧‧‧樞接件V1、V2、V3、V4‧‧‧移動趨勢L3A、L3B‧‧‧樞轉基準軸

圖1是依據本發明一實施例的一種自走車防護裝置的局部示意圖。 圖2是圖1的自走車防護裝置的部分構件組裝示意圖。 圖3繪示圖1的自走車防護裝置的局部俯視圖。 圖4繪示本發明另一實施例的自走車防護裝置的局部俯視圖。

100‧‧‧自走車防護裝置

110‧‧‧本體

120‧‧‧框體

122‧‧‧移動塊

124‧‧‧凸肋結構

130A、130B‧‧‧樞接件

140‧‧‧動力輪

A1‧‧‧結構件

L1‧‧‧輪軸

X-Y-Z‧‧‧直角座標

Claims (8)

1. 一種自走車防護裝置，包括：一本體，具有一軌道或一移動塊之其一；一框體，具有該軌道或該移動塊之另一，藉由該移動塊可移動地組裝至該軌道，該框體相對於該本體在一平面上移動，其中該軌道為一凹槽結構，且該凹槽結構的兩個側壁上各具有兩個貫孔；以及四個樞接件，分別沿該平面的法線可移動地樞接該本體與該框體，該四個樞接件分別穿過該些貫孔而連接至該移動塊，該框體適於受力而以該四個樞接件的其中之一相對於該本體在該平面上轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的自走車防護裝置，其中該自走車防護裝置具有一中心軸，該軌道與該移動塊均位於該中心軸上。
3. 如申請專利範圍第2項所述的自走車防護裝置，其中該四個樞接件相對於該中心軸呈對稱。
4. 如申請專利範圍第1項所述的自走車防護裝置，其中該些貫孔分別為擴孔，且其擴張方向包括該框體相對於該本體在該平面上的轉動方向。
5. 如申請專利範圍第4項所述的自走車防護裝置，其中擴張方向還包括該框體相對於該本體在該平面上無轉動的平移方向。
6. 如申請專利範圍第5項所述的自走車防護裝置，還包括：至少兩個感測器，配置在該移動塊內，當該框體以該四個樞接件的其中之一相對於該本體而在該平面上轉動時，該至少兩個感測器的其中之一因該移動塊與該本體結構移近被觸發，當該框體相對於該本體而在該平面上無轉動地平移時，該至少兩個感測器因該移動塊與該本體結構移近同時被觸發。
7. 如申請專利範圍第1項所述的自走車防護裝置，其中該框體還具有多個凸肋結構，以提高該框體的結構強度，當該框體相對於該本體轉動時，該框體未變形。
8. 如申請專利範圍第1項所述的自走車防護裝置，還包括：一對動力輪，設置於該本體，其中該四個樞接件的間距小於該對動力輪的間距。

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