全文摘要
本实用新型公开了一种机器人自动防碰撞控制系统，其包括机器人本体、红外传感器、伺服电机、缺齿轮、环形齿条以及防撞板。伺服电机安装在机器人本体的顶面上。缺齿轮与伺服电机的输出轴连接；环形齿条与缺齿轮啮合，环形齿条的外侧壁开设有与红外传感器相对应的安装槽，红外传感器安装在安装槽内；防撞板套设在机器人本体的外部，防撞板通过至少一个缓冲机构一与机器人本体的顶端连接。本实用新型，利用环形齿条发生间歇转动，使得红外传感器发生偏转，从而增加红外传感器的检测范围，避免出现盲区，从源头上尽可能的避免障碍物。本实用新型还增加防撞板和缓冲机构一来减小机器人本体碰撞到障碍物后受到的冲击力。
主设计要求
1.一种机器人自动防碰撞控制系统，包括：机器人本体(1)；至少一个红外传感器，所述至少一个红外传感器均设置在所述机器人本体(1)上；其特征在于，所述防碰撞控制系统包括：伺服电机，其安装在所述机器人本体(1)的顶面上；缺齿轮(2)，其与所述伺服电机的输出轴连接；环形齿条(3)，其套设在所述缺齿轮(2)的外部并与所述缺齿轮(2)啮合，所述环形齿条(3)的外侧壁开设有与至少一个红外传感器相对应的至少一个安装槽(12)，所述红外传感器安装在相对应的安装槽(12)内；防撞板(4)，所述防撞板(4)套设在所述机器人本体(1)的外部，所述防撞板(4)通过至少一个缓冲机构一与所述机器人本体(1)的顶端连接；其中，每个所述红外传感均通过一个夹紧装置安装在相应的安装槽(12)内，所述夹紧装置包括：两个夹板(14)，所述两个夹板(14)的一端均与相应的安装槽(12)的内壁铰接；与两个夹板(14)相对应的两个压紧弹簧(13)，所述压紧弹簧(13)的一端与相对应的夹板(14)的侧壁连接，所述压紧弹簧(13)的另一端与相对应的安装槽(12)的内侧壁连接。
设计方案
1.一种机器人自动防碰撞控制系统，包括：
机器人本体(1)；
至少一个红外传感器，所述至少一个红外传感器均设置在所述机器人本体(1)上；
其特征在于，所述防碰撞控制系统包括：
伺服电机，其安装在所述机器人本体(1)的顶面上；
缺齿轮(2)，其与所述伺服电机的输出轴连接；
环形齿条(3)，其套设在所述缺齿轮(2)的外部并与所述缺齿轮(2)啮合，所述环形齿条(3)的外侧壁开设有与至少一个红外传感器相对应的至少一个安装槽(12)，所述红外传感器安装在相对应的安装槽(12)内；
防撞板(4)，所述防撞板(4)套设在所述机器人本体(1)的外部，所述防撞板(4)通过至少一个缓冲机构一与所述机器人本体(1)的顶端连接；
其中，每个所述红外传感均通过一个夹紧装置安装在相应的安装槽(12)内，所述夹紧装置包括：
两个夹板(14)，所述两个夹板(14)的一端均与相应的安装槽(12)的内壁铰接；
与两个夹板(14)相对应的两个压紧弹簧(13)，所述压紧弹簧(13)的一端与相对应的夹板(14)的侧壁连接，所述压紧弹簧(13)的另一端与相对应的安装槽(12)的内侧壁连接。
2.根据权利要求1所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述夹紧装置还包括：
与两个夹板(14)相对应的两个橡胶垫，所述橡胶垫安装在相对应的夹板(14)的侧壁上，所述橡胶垫远离相应的压紧弹簧(13)。
3.根据权利要求1所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述缓冲机构一还包括：
推杆(7)，所述推杆(7)的一端与所述防撞板(4)的内侧壁连接；
气缸(8)，其安装在所述机器人本体(1)的顶面上，所述推杆(7)的另一端滑动伸入所述气缸(8)的内部；
滑动块(9)，其滑动设置所述气缸(8)的内部，所述滑动块(9)的上端面与所述推杆(7)的另一端连接，所述滑动块(9)的下端面通过至少一个支撑弹簧(10)与所述气缸(8)的内底壁连接，所述气缸(8)的底端开设有喷气口。
4.根据权利要求3所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述缓冲机构一还包括：
喷嘴(11)，其与所述气缸(8)的底端贯通连接，所述喷嘴(11)远离推杆(7)。
5.根据权利要求4所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述防碰撞控制系统还包括：
防撞气囊(6)，其设置在所述防撞板(4)和所述机器人本体(1)之间，且所述防撞气囊(6)位于所述推杆(7)的下方，所述防撞板(4)的内侧壁和所述机器人本体(1)的外侧壁均通过至少一个缓冲机构二与所述防撞气囊(6)连接。
6.根据权利要求5所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述防撞板(4)的内侧壁和所述机器人本体(1)的外侧壁均开设有与至少一个缓冲机构二相对应的至少一个弧形槽(17)，所述缓冲机构二包括：
滑块(15)，其滑动设置在相应的弧形槽(17)内，所述滑块(15)通过一个连接弹簧(16)与所述防撞气囊(6)连接。
7.根据权利要求5所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述防碰撞控制系统还包括：
至少一个连接杆(5)，所述连接杆(5)的一端与所述防撞气囊(6)的外顶端连接，所述连接杆(5)的另一端与所述环形齿条(3)的外侧壁连接。
8.根据权利要求7所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述防撞气囊(6)的后底壁连接有刷毛(61)。
9.根据权利要求8所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述刷毛(61)为尼龙丝刷毛(61)。
10.根据权利要求1所述的机器人自动防碰撞控制系统，其特征在于，所述机器人本体(1)的顶面上开设有环形槽，所述防碰撞控制系统还包括：
限位杆，所述限位杆的一端与所述环形齿条(3)的后壁，所述限位杆的另一端滑动设置在所述环形槽内。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及机器人防碰撞系统领域，具体为一种机器人自动防碰撞控制系统。
背景技术
目前，随着科学技术的不断发展，人民生活水平的不断提高，智能机器人已经越来越普及。越来越多的家庭中，都在使用智能机器人进行扫地。智能机器人在自主导航行驶过程中难免会遇上障碍物，所以，为了防止在行驶过程中发生碰撞，导致智能机器人不能继续前进，因此，很有必要采取一定的防撞措施。申请号为201220452609.9的一种机器人运动防碰撞系统，其包括红外传感器阵列和机器人运动装置；红外传感器阵列由8个独立的红外传感器组成，分别安装在机器人运动装置的前、后、左、右四个侧面；机器人运动装置包括运动底盘、驱动电机、底盘控制器、嵌入式运动控制器；红外传感器探测周围的障碍物，并转换为电信号发送到嵌入式运动控制器，嵌入式运动控制器对所接收的红外传感器发送的信号进行处理，做出动态运动规划，向底盘控制器发出运动命令，使机器人运动装置做出避开障碍物的运动。上述实用新型中，虽通过红外传感器检测到障碍物，使得机器人避开障碍物。但是，上述实用新型中红外传感器固定不动，只能识别红外传感器正前方的障碍物，检测范围小，容易出现盲区。如，当机器人通过两个障碍物之间存在的通道时，存在红外传感器识别不到障碍物的情况，即红外传感器识别范围有限。在这样的情况下，机器人还是碰撞到障碍物，其防碰撞的效果不佳。且同时，现有的机器人防碰撞系统只具备防碰撞的功能，其功能单一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种机器人自动防碰撞控制系统，以解决现有红外传感器检测范围有限不可调以及现有机器人的防碰撞系统的防碰撞效果不佳的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种机器人自动防碰撞控制系统，包括：
机器人本体；
至少一个红外传感器，所述至少一个红外传感器均设置在所述机器人本体上；
所述防碰撞控制系统包括：
伺服电机，其安装在所述机器人本体的顶面上；
缺齿轮，其与所述伺服电机的输出轴连接；
环形齿条，其套设在所述缺齿轮的外部并与所述缺齿轮啮合，所述环形齿条的外侧壁开设有与至少一个红外传感器相对应的至少一个安装槽，所述红外传感器安装在相对应的安装槽内；
防撞板，所述防撞板套设在所述机器人本体的外部，所述防撞板通过至少一个缓冲机构一与所述机器人本体的顶端连接；
其中，每个所述红外传感均通过一个夹紧装置安装在相应的安装槽内，所述夹紧装置包括：
两个夹板，所述两个夹板的一端均与相应的安装槽的内壁铰接；
与两个夹板相对应的两个压紧弹簧，所述压紧弹簧的一端与相对应的夹板的侧壁连接，所述压紧弹簧的另一端与相对应的安装槽的内侧壁连接。
优选的，所述夹紧装置还包括：
与两个夹板相对应的两个橡胶垫，所述橡胶垫安装在相对应的夹板的侧壁上，所述橡胶垫远离相应的压紧弹簧。
优选的，所述缓冲机构一包括：
推杆，所述推杆的一端与所述防撞板的内侧壁连接；
气缸，其安装在所述机器人本体的顶面上，所述推杆的另一端滑动伸入所述气缸的内部；
滑动块，其滑动设置所述气缸的内部，所述滑动块的上端面与所述推杆的另一端连接，所述滑动块的下端面通过至少一个支撑弹簧与所述气缸的内底壁连接，所述气缸的底端开设有喷气口。
优选的，所述缓冲机构一还包括：
喷嘴，其安装在所述喷气口上并与所述气缸贯通连接，且所述喷嘴远离推杆。
优选的，所述防碰撞控制系统还包括：
防撞气囊，其设置在所述防撞板和所述机器人本体之间，且所述防撞气囊位于所述推杆的下方，所述防撞板的内侧壁和所述机器人本体的外侧壁均通过至少一个缓冲机构二与所述防撞气囊连接。
优选的，所述防撞板的内侧壁和所述机器人本体的外侧壁均开设有与至少一个缓冲机构二相对应的至少一个弧形槽，所述缓冲机构二包括：
滑块，其滑动设置在相应的弧形槽内，所述滑块通过一个连接弹簧与所述防撞气囊连接。
优选的，所述防碰撞控制系统还包括：
至少一个连接杆，所述连接杆的一端与所述防撞气囊的外顶端连接，所述连接杆的另一端与所述环形齿条的外侧壁连接。
优选的，所述防撞气囊的后底壁连接有刷毛。
优选的，所述刷毛为尼龙丝刷毛。
优选的，所述机器人本体的顶面上开设有环形槽，所述防碰撞控制系统还包括：
限位杆，所述限位杆的一端与所述环形齿条的后壁，所述限位杆的另一端滑动设置在所述环形槽内。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型，利用伺服电机带动缺齿轮转动，缺齿轮与环形齿条啮合。环形齿条发生间歇转动，使得红外传感器发生偏转，从而增加红外传感器的检测范围，避免出现盲区，从源头上尽可能的避免障碍物。本实用新型，还增加防撞板和缓冲机构一来减小机器人本体碰撞到障碍物后受到的冲击力。具体的，当防撞板碰到障碍物时，滑动块向喷嘴方向滑动，将气缸内的气流通过喷嘴喷出将机器人本体表面上的灰尘吹走。在达到清理机器人本体的同时，也将防撞板受到的冲击力转换为滑动块做的功，从而达到保护机器人本体的效果。
2、本实用新型还通过设置防撞气囊以及连接弹簧增加机器人本体的防碰撞效果，以进一步减小机器人本体受到的冲击力。同时，利用连接杆，使得环形齿条转动时，带动防撞气囊和刷毛转动。利用刷毛对地面进行清洁，增加机器人本体的清扫范围，从而丰富了防碰撞控制系统的功能。即防碰撞控制系统不仅具有防碰撞的功能，还有扩大机器人本体的清扫范围的功能。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为图1中A结构放大示意图；
图3为防撞气囊结构放大正视图。
图中：机器人本体1、缺齿轮2、环形齿条3、防撞板4、连接杆5、防撞气囊6、刷毛61、推杆7、气缸8、滑动块9、支撑弹簧10、喷嘴11、安装槽12、压紧弹簧13、夹板14、滑块15、连接弹簧16、弧形槽17。
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，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
参考图1，本实施例提供一种机器人自动防碰撞控制系统，其包括机器人本体1、红外传感器(图中未示出)、伺服电机(图中未示出)、缺齿轮2、环形齿条3以及防撞板4。
其中，红外传感器的数目至为一个，至少一个红外传感器均设置在机器人本体1上。从图1的视角中看不见伺服电机，因此图中未示出伺服电机，其安装在机器人本体1的顶面上。伺服电机、外接电源以及电源开关电性连接。缺齿轮2与伺服电机的输出轴连接，利用伺服电机带动缺齿轮2进行正反转。环形齿条3套设在缺齿轮2的外部并与缺齿轮2啮合。在伺服电机的作用下，缺齿轮2进行正反转并间歇与环形齿条3啮合，环形齿条3发生间歇偏转。为了限位环形齿条3的运动轨迹，在机器人本体1的顶面上开设有环形槽，且在防碰撞控制系统中增加限位杆。限位杆的一端与环形齿条3的后壁，限位杆的另一端滑动设置在环形槽内。环形齿条3的外侧壁开设有与至少一个红外传感器相对应的至少一个安装槽12。红外传感器安装在相对应的安装槽12内，即每个红外传感均通过一个夹紧装置安装在相应的安装槽12内。这样当环形齿条3发生偏转时，红外传感器随之发生偏转，使得红外传感器的检测范围变大，避免机器人本体1遇到碰撞。防撞板4套设在机器人本体1的外部，防撞板4通过至少一个缓冲机构一与机器人本体1的顶端连接。这样，当红外传感器因检测范围的限制，没有检测到障碍物时，利用防撞板4和缓冲机构一对机器人本体1进行碰撞防护。
参考图2，夹紧装置包括夹板14、压紧弹簧13以及橡胶垫(图中未示出)。夹板14、压紧弹簧13以及橡胶垫均一一对应，且夹板14、压紧弹簧13以及橡胶垫的数目均为两个。
其中，两个夹板14的一端均与相应的安装槽12的内壁铰接。与两个夹板14相对应的两个压紧弹簧13，压紧弹簧13的一端与相对应的夹板14的侧壁连接，压紧弹簧13的另一端与相对应的安装槽12的内侧壁连接。与两个夹板14相对应的两个橡胶垫，橡胶垫安装在相对应的夹板14的侧壁上，橡胶垫远离相应的压紧弹簧13。这样当安装相应的红外传感器时，将红外传感器放在相应的两个夹板14中，然后向安装槽12内推动红外传感器并压缩压紧弹簧13。利用两个夹板14将相应的红外传感器夹住。
如图2所示，缓冲机构一包括推杆7、气缸8、滑动块9以及喷嘴11。其中，推杆7的一端与防撞板4的内侧壁连接，推杆7的另一端滑动伸入气缸8的内部。气缸8安装在机器人本体1的顶面上。气缸8不阻碍红外传感器的检测。滑动块9滑动设置气缸8的内部。滑动块9的上端面与推杆7的另一端连接，滑动块9的下端面通过至少一个支撑弹簧10与气缸8的内底壁连接。气缸8的底端开设有喷气口(图中未示出)。本实施例中，每个气缸8内的支撑弹簧10的数目均为两个。喷嘴11安装在喷气口上并与气缸8贯通连接，且喷嘴11远离推杆7。
本实施例中，接通电源，红外传感器、机器人本体1和伺服电机均开始工作。伺服电机带动缺齿轮2转动，缺齿轮2与环形齿条3啮合。环形齿条3发生间歇转动，使得红外传感器发生偏转，从而增加红外传感器的检测范围，避免出现盲区，从源头上尽可能的避免障碍物。此外，本实施例中还增加防撞板4和缓冲机构一来减缓机器人本体1碰撞到障碍物后受到的冲击力。具体的，当防撞板4碰到障碍物时，会向气缸8内挤压推杆7，滑动块9向喷嘴11方向滑动，将气缸8内的气流通过喷嘴11喷出将机器人本体1表面上的灰尘吹走。在达到清理机器人本体1的同时，也将防撞板4受到的冲击力转换为滑动块9做的功，从而达到保护机器人本体1的效果。
实施例2
为进一步的增加实施例1中机器人本体1的防撞效果以及丰富防碰撞控制系统的功能，本实施例在防碰撞控制系统中还增加以下机构，即防碰撞控制系统还包括防撞气囊6以及连接杆5。
如图2所示，防撞气囊6设置在防撞板4和机器人本体1之间。且防撞气囊6位于推杆7的下方。防撞板4的内侧壁和机器人本体1的外侧壁均通过至少一个缓冲机构二与防撞气囊6连接。防撞板4的内侧壁和机器人本体1的外侧壁均开设有与至少一个缓冲机构二相对应的至少一个弧形槽17。缓冲机构二包括滑块15，其滑动设置在相应的弧形槽17内。滑块15通过一个连接弹簧16与防撞气囊6连接。这样利用防撞气囊6和缓冲机构二来增加机器人本体1的防碰撞效果，以进一步减小机器人本体1受到的冲击力。
连接杆5的数目至少为一个。本实施例中连接杆5的数目为四个。连接杆5的一端与防撞气囊6的外顶端连接。连接杆5的另一端与环形齿条3的外侧壁连接。参考图3，述防撞气囊6的后底壁连接有刷毛61，刷毛61为尼龙丝刷毛61。这样当环形齿条3转动时，通过连接杆5带动防撞气囊6和刷毛61转动。利用刷毛61对地面进行清洁，增加机器人本体1的清扫范围，从而丰富了防碰撞控制系统的功能。即防碰撞控制系统不仅具有防碰撞的功能，还有扩大机器人本体1的清扫范围的功能。同时，刷毛61的设置还可避免防撞气囊6受到地面的磨损。
本实施例中，通过设置防撞气囊6以及连接弹簧16增加机器人本体1的防碰撞效果，以进一步减小机器人本体1受到的冲击力。同时，利用连接杆5，使得环形齿条3转动时，带动防撞气囊6和刷毛61转动。利用刷毛61对地面进行清洁，增加机器人本体1的清扫范围，从而丰富了防碰撞控制系统的功能。即防碰撞控制系统不仅具有防碰撞的功能，还有扩大机器人本体1的清扫范围的功能。同时，刷毛61的设置还可避免防撞气囊6受到地面的磨损。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920064447.3
申请日:2019-01-15
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:15(内蒙古)
授权编号:CN209579575U
授权时间:20191105
主分类号:B25J 9/16
专利分类号:B25J9/16;B25J19/06;B25J19/00
范畴分类:40E;
申请人:内蒙古工业大学
第一申请人:内蒙古工业大学
申请人地址:010051 内蒙古自治区呼和浩特市新城区爱民街49号
发明人:臧琛;王景磊;赵星;刘星灿;阿若罕;雪龙;智佳茹
第一发明人:臧琛
当前权利人:内蒙古工业大学
代理人:方荣肖
代理机构:34144
代理机构编号:合肥市泽信专利代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计