一種機器人碰撞檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種機器人碰撞檢測系統(tǒng)，包括機器人底座、輪子、控制主板，還包括絕緣碰撞擋板、緩沖彈簧、觸摸彈簧及電容感應(yīng)器；機器人底座的前端通過緩沖彈簧連接絕緣碰撞擋板，絕緣碰撞擋板內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干塊電容感應(yīng)器；機器人底座外緣上對應(yīng)每一塊電容感應(yīng)器設(shè)置一個觸摸彈簧，觸摸彈簧一端與機器人底座固定連接；各電容感應(yīng)器通過導(dǎo)線與控制主板上的PCB銅片相連，絕緣碰撞擋板相應(yīng)位置因碰撞并擠壓緩沖彈簧后，該處的電容感應(yīng)器與相應(yīng)位置的觸摸彈簧的另一端接觸。本實用新型采用電容感應(yīng)的原理實現(xiàn)碰撞檢測，且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化，裝配簡化，模具成本降低；使用壽命長，無開關(guān)噪音。
【專利說明】
一種機器人碰撞檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種機器人碰撞檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]快節(jié)奏的工作，繁重的家務(wù)，無情剝奪了人們的個人時間。隨著生活水平的提高，越來越多人渴望得到更多的個人時間，以便享受生活。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人可以逐步代替人類承擔(dān)簡單重復(fù)的體力勞動。這些機器人很多都必須具備自主行走運動能力，而這類機器人的運動空間往往充滿了各種各樣的障礙物，機器人不可避免地與這些障礙物發(fā)生碰撞，那么機器人就必須能識別出來發(fā)生了碰撞，以及發(fā)生碰撞的具體方向，以便指導(dǎo)機器人進(jìn)行下一步的運動規(guī)劃。
[0003]目前，市面上的移動機器人采用最多的碰撞檢測方法是將機器人前面部分的外殼做成可以移動的，不同方向發(fā)生碰撞時，可移動的外殼就可以觸發(fā)各個不同方向的開關(guān)按鍵(光電開關(guān)或者物理開關(guān))，機器人就可以識別到不同方向的碰撞。其中，使用物理按鍵的方法雖然成本低，但是壽命比較短，使用久了，碰撞檢測模塊就容易發(fā)生檢測故障，并且存在開關(guān)噪音;使用光電開關(guān)的方法，會導(dǎo)致模具設(shè)計復(fù)雜，元件成本增加。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型旨在提供一種新的機器人碰撞檢測系統(tǒng)，可以使機器人的模具設(shè)計簡單，且碰撞檢測可靠無噪音，生產(chǎn)成本低。本實用新型的目的由以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]—種機器人碰撞檢測系統(tǒng)，包括機器人底座、輪子、控制主板，控制主板和輪子安裝于機器人底座上，輪子受控制主板的控制驅(qū)動機器人底座前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向；其特征在于，還包括絕緣碰撞擋板、緩沖彈簧、觸摸彈簧及電容感應(yīng)器;機器人底座的前端通過緩沖彈簧連接絕緣碰撞擋板，絕緣碰撞擋板內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干塊電容感應(yīng)器;機器人底座外緣上對應(yīng)每一塊電容感應(yīng)器設(shè)置一個觸摸彈簧，觸摸彈簧一端與機器人底座固定連接;各電容感應(yīng)器通過導(dǎo)線與控制主板上的PCB銅片相連，絕緣碰撞擋板相應(yīng)位置因碰撞并擠壓緩沖彈簧后，該處的電容感應(yīng)器與相應(yīng)位置的觸摸彈簧的另一端接觸。
[0006]作為具體的技術(shù)方案，所述機器人底座呈圓盤狀，所述碰撞擋板呈弧形板狀。
[0007]作為具體的技術(shù)方案，所述機器人底座的后端通過緩沖彈簧連接有碰撞擋板。
[0008]作為具體的技術(shù)方案，所述機器人底座的左右兩側(cè)分別通過緩沖彈簧連接有碰撞擋板。
[0009]作為具體的技術(shù)方案，所述電容感應(yīng)器包括導(dǎo)電金屬片層及保護層，導(dǎo)電金屬片層由可彎曲金屬片緊挨著絕緣碰撞擋板內(nèi)壁貼合而形成，保護層進(jìn)而貼設(shè)于導(dǎo)電金屬片層內(nèi)偵U，導(dǎo)電金屬片層通過導(dǎo)線與控制主板上的PCB銅片相連。
[0010]作為具體的技術(shù)方案，所述機器人碰撞檢測系統(tǒng)還包括若干障礙物探測單元，間隔地設(shè)置于機器人底座前端邊緣，該若干障礙物探測單元分別與控制主板電連接。
[0011]作為具體的技術(shù)方案，所述障礙物探測單元為紅外探測器件或者超聲波探測器件。
[0012]本實用新型采用電容感應(yīng)的原理實現(xiàn)碰撞開關(guān)檢測，并實現(xiàn)了一套比較簡單合理的碰撞電容檢測結(jié)構(gòu)，不需要其他電流檢測的輔助手段即可檢測到所有的碰撞。本實用新型的有益效果體現(xiàn)在:結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化，裝配簡化，模具成本降低;能夠識別到多個細(xì)化方向的碰撞，可以實現(xiàn)精準(zhǔn)的碰撞定位，以便提供靈活的路徑規(guī)劃;使用壽命長，無開關(guān)噪音。
【附圖說明】
[0013]圖1為【具體實施方式】提供的機器人障礙物檢測系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
[0014]圖2為【具體實施方式】提供的機器人障礙物檢測系統(tǒng)中電容感應(yīng)器的示意圖。
[0015]圖3為【具體實施方式】提供的機器人障礙物檢測系統(tǒng)的碰撞檢測示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，本實施例提供的機器人障礙物檢測系統(tǒng)包括機器人底座1、左輪2、右輪3、控制主板4、碰撞擋板5、緩沖彈簧6、觸摸彈簧7、電容感應(yīng)器8及障礙物探測單元9。
[0018]其中，控制主板4、左輪2和右輪3安裝于機器人底座I上，左輪2和右輪3受控制主板4的控制驅(qū)動機器人底座I前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向。機器人底座I呈圓盤狀，碰撞擋板5呈弧形板狀，碰撞擋板5通過至少兩顆緩沖彈簧6連接于機器人底座I的前端(前進(jìn)方向側(cè))。碰撞擋板5內(nèi)側(cè)設(shè)置有三塊電容感應(yīng)器8，機器人底座I外緣上對應(yīng)每一塊電容感應(yīng)器8設(shè)置一個觸摸彈簧7。具體地，觸摸彈簧7—端與機器人底座I固定連接，另一端在碰撞擋板5相應(yīng)位置因碰撞并擠壓緩沖彈簧6后，與該相應(yīng)位置的電容感應(yīng)器8接觸?？梢岳斫獾氖牵瑸榱伺袛鄼C器人在不同方位碰到的障礙物，可以在機器人底座的前后左右分別設(shè)置碰撞擋板，而且前后左右的碰撞擋板內(nèi)側(cè)的電容感應(yīng)器及觸摸彈簧的個數(shù)可以根據(jù)機器人的行走算法規(guī)劃合理增加或者減少。
[0019]如圖2所示，電容感應(yīng)器8包括導(dǎo)電金屬片層81及保護層82。碰撞擋板5是絕緣的塑料材料，導(dǎo)電金屬片層81由可彎曲金屬片緊挨著碰撞擋板5內(nèi)壁貼合而形成，保護層82進(jìn)而貼設(shè)于導(dǎo)電金屬片層81內(nèi)側(cè)。導(dǎo)電金屬片層81通過導(dǎo)線與控制主板4上的PCB銅片相連，從而形成一個面積比較大的寄生電容。這個寄生電容值是固定的，因此在機器人運動的過程中，如果沒有碰撞到障礙物時，對這個寄生電容進(jìn)行充放電，檢測其充放電的周期時間，其應(yīng)該為一個恒定的值。當(dāng)發(fā)生碰撞時，觸摸彈簧7接觸電容感應(yīng)器8時，電容感應(yīng)器8的寄生電容就會發(fā)生變化，相應(yīng)的充放電的時間就會發(fā)生相應(yīng)的變化，通過檢測這個變化，就知道機器人在那個方位發(fā)生了碰撞，接下來就可以改變機器人的行進(jìn)方向及或速度。
[0020]機器人底座I的前進(jìn)方向側(cè)的邊緣還間隔設(shè)置有多個障礙物探測單元9，障礙物探測單元9可以是紅外探測或者超聲波探測器件，用于探測前方的障礙物，分別與控制主板4電連接。當(dāng)障礙物探測單元9探測到障礙物時，控制主板4驅(qū)動輪子減速前進(jìn)，碰撞上障礙物時，碰撞擋板5局部受力壓迫，相應(yīng)位置的緩沖彈簧6受力壓迫，導(dǎo)致相應(yīng)位置的觸摸彈簧7觸摸到碰撞擋板5的相應(yīng)電容感應(yīng)器8，感應(yīng)導(dǎo)致電容感應(yīng)器8的電容變化，從而可以檢測到產(chǎn)生了碰撞。
[0021]圖3是機器人底座I左邊遇到障礙物200的檢測示意圖，如圖的左前方碰撞到障礙物，碰撞擋板5受到碰撞，壓迫左邊的緩沖彈簧6收縮導(dǎo)致左邊的觸摸彈簧7接觸到電容感應(yīng)器8，引起電容感應(yīng)器8上電容變化，從而可以檢測到碰撞。此時控制主板4就根據(jù)設(shè)定好的算法調(diào)整機器人的運動方向以便擺脫障礙物200。
[0022]本實用新型采用電容感應(yīng)的原理實現(xiàn)碰撞開關(guān)檢測，并實現(xiàn)了一套比較簡單合理的碰撞電容檢測結(jié)構(gòu)，不需要其他電流檢測的輔助手段即可檢測到所有的碰撞。本實用新型的有益效果體現(xiàn)在:結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化，裝配簡化，模具成本降低;能夠識別到多個細(xì)化方向的碰撞，可以實現(xiàn)精準(zhǔn)的碰撞定位，以便提供靈活的路徑規(guī)劃;使用壽命長，無開關(guān)噪音。
[0023]上述實施例僅為充分公開而非限制本實用新型，凡是依據(jù)本實用新型創(chuàng)新主旨且未經(jīng)創(chuàng)造性勞動即可獲得的等效技術(shù)特征替換及增減，均應(yīng)屬于本實用新型涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1.一種機器人碰撞檢測系統(tǒng)，包括機器人底座、輪子、控制主板，控制主板和輪子安裝于機器人底座上，輪子受控制主板的控制驅(qū)動機器人底座前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向；其特征在于，還包括絕緣碰撞擋板、緩沖彈簧、觸摸彈簧及電容感應(yīng)器;機器人底座的前端通過緩沖彈簧連接絕緣碰撞擋板，絕緣碰撞擋板內(nèi)側(cè)設(shè)置有若干塊電容感應(yīng)器;機器人底座外緣上對應(yīng)每一塊電容感應(yīng)器設(shè)置一個觸摸彈簧，觸摸彈簧一端與機器人底座固定連接;各電容感應(yīng)器通過導(dǎo)線與控制主板上的PCB銅片相連，絕緣碰撞擋板相應(yīng)位置因碰撞并擠壓緩沖彈簧后，電容感應(yīng)器與相應(yīng)位置的觸摸彈簧的另一端接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人碰撞檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述電容感應(yīng)器包括導(dǎo)電金屬片層及保護層，導(dǎo)電金屬片層由可彎曲金屬片緊挨著絕緣碰撞擋板內(nèi)壁貼合而形成，保護層進(jìn)而貼設(shè)于導(dǎo)電金屬片層內(nèi)側(cè)，導(dǎo)電金屬片層通過導(dǎo)線與控制主板上的PCB銅片相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人碰撞檢測系統(tǒng)，其特征在于:還包括若干障礙物探測單元，間隔地設(shè)置于機器人底座前端邊緣，該若干障礙物探測單元分別與控制主板電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機器人碰撞檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述障礙物探測單元為紅外探測器件或者超聲波探測器件。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的機器人碰撞檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述機器人底座呈圓盤狀，所述碰撞擋板呈弧形板狀。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機器人碰撞檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述機器人底座的后端通過緩沖彈簧連接有碰撞擋板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機器人碰撞檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述機器人底座的左右兩側(cè)分別通過緩沖彈簧連接有碰撞擋板。
【文檔編號】B25J19/02GK205651378SQ201620211132
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月18日 公開號201620211132.3, CN 201620211132, CN 205651378 U, CN 205651378U, CN-U-205651378, CN201620211132, CN201620211132.3, CN205651378 U, CN205651378U
【發(fā)明人】戴劍鋒
【申請人】珠海市一微半導(dǎo)體有限公司