一种防碰撞结构及机器人技术领域
本发明实施例属于机器人技术领域，具体地说，涉及一种防碰撞结构及机器人。
背景技术
随着现代科技的飞速发展，智能机器人的应用范围越来越广泛，不管是家中，还是
商场、银行等公共场所都能够见到智能机器人的身影。
在智能机器人的使用过程中，避免不了的就是与其他物体发生碰撞，尤其是可以
移动的机器人，如果与其他物体发生碰撞的力度较大，轻则可能仅仅会造成机器人外壳的
损坏，重则导致机器人的内部发生故障，影响机器人的使用。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种防碰撞结构及机器人，以降低机器人在发生碰
撞时受到的影响，延长机器人的使用寿命。
为解决现有技术中的技术问题，本发明实施例提供了一种防碰撞结构，包括：感应
开关、旋转部件及弹性部件；
所述旋转部件上设有第一支杆；
所述弹性部件的一端固定，另一端与所述旋转部件连动；
所述旋转部件在受到外部碰撞力的作用发生旋转时，所述第一支杆进入所述感应
开关的感测区域并触发所述感应开关，以使所述感应开关生成碰撞信号；
在所述外部碰撞力消失时，所述旋转部件在所述弹性部件的回复力作用下旋转复
位。
可选地，还包括：开关座，用于为所述感应开关提供固定支撑；
所述开关座上设有插槽；
所述感应开关插设在所述插槽内，与所述开关座连接。
可选地，所述插槽为T型槽；
所述感应开关包括：连接底板和设置在所述连接底板上的感应探头；
所述连接底板插入所述T型槽，所述感应探头通过所述T型槽的槽口伸出。
可选地，还包括：基座；
所述基座上设置有固定杆；
所述旋转部件套设在所述固定杆上，以在受到外部碰撞力的作用时绕所述固定杆
的轴线旋转；
所述弹性部件固定的一端固定在所述基座上；
所述弹性部件的另一端与所述第一支杆连接；
所述感应开关设置在所述基座上。
可选地，还包括：第二支杆；
所述第二支杆设置在所述旋转部件上；
所述第二支杆与所述旋转部件的旋转轴垂直；
外部碰撞物碰撞到所述第二支杆后，由所述第二支杆带动所述旋转部件发生旋
转。
可选地，所述第一支杆和所述第二支杆相对设置。
可选地，所述第二支杆远离所述旋转部件的一端设置有导向部件；
所述导向部件包括导向球或导向轮。
可选地，还包括限位部件，所述限位部件用于限制所述第二支杆的初始位置。
相应地，本发明实施例还提供了一种机器人，包括：
设置在所述机器人上的至少一个如上述任一项所述防碰撞结构；
所述防碰撞结构中的感应开关与所述机器人耦接。
可选地，还包括：外壳；
所述外壳设置在所述防碰撞结构的外围，以使所述防碰撞结构处于所述外壳与所
述机器人之间。
本发明实施例提供的技术方案，通过设置感应开关，可在发生碰撞时因旋转部件
旋转使得第一支杆进入感应开关的感测区域而被触发，感应开关被触发后可生成碰撞信
号，使得接收到该碰撞信号的电子设备能根据该碰撞信号做出相应的驱动响应，进而减少
碰撞对安装有防撞结构的设备的伤害，延长设备的使用寿命；此外，本发明实施例提供的技
术方案，结构简单，安装方便，适用于机器人或其他各式可移动设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明实施例的一些实施例，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
可以根据这些附图获得其他的附图。
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明实施例的
一部分，本发明实施例的示意性实施例及其说明用于解释本发明实施例，并不构成对本发
明实施例的不当限定。
在附图中：
图1为本发明实施例的防碰撞结构的结构示意图；
图2为本发明实施例的感应开关及开关座的结构示意图；
图3为本发明实施例的防碰撞结构的分解结构示意图；
图4为本发明实施例的旋转部件的结构示意图；
图5为本发明实施例的旋转部件的另一结构示意图；
图6为本发明实施例的防碰撞结构的另一结构示意图；
图7为本发明实施例的防碰撞结构的另一分解结构示意图；
图8为本发明实施例的防撞结构的使用状态示意图；
图9为本发明实施例的防撞结构的另一使用状态示意图。
附图说明
10：感应开关；11：连接底板；12：感应探头；
20：旋转部件；21：第一支杆；22：第二支杆；23：导向部件；
30：弹性部件；
40：开关座；41：插槽；42：槽口；
50：基座；51：固定杆；52：凸起；
60：限位部件；
70：防碰撞结构；71：外壳。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，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，都属于本发明实施
例保护的范围。
发明人在实现本发明的过程中发现，目前，很多可移动机器人在使用过程中，外壳
总是会受到不同程度的损坏，有的使用寿命很短。究其原因是机器人在碰到障碍物，受到碰
撞之后没有进行规避的反应，从而导致在碰撞过程中受到的影响很大，轻则造成机器人外
壳的损坏，重则导致机器人的内部部件发生故障，影响机器人的使用。常用的防撞装置有电
子式和机械式。在实际使用过程中，发明人发现电子式的安全防撞系统一般通过多个激光
传感器组成，这类的安全防撞系统很容易受到复杂的使用环境而被干扰，并且存在产品失
效的可能性，容易造成安全事故的发生；而机械式的防撞系统一般只具备前方和/或后方的
单自由度缓冲机构，不能承受带角度的侧向撞击，或者是由于材料的限制，其缓冲的范围无
法给AGV(Automated Guided Vehicle，自动导引运输车)留有足够的刹车距离，从而使AGV
造成损坏，不能很好的满足客户的使用要求，而且单纯机械式的防撞装置经常碰撞导致表
面出现大量凹痕或者损坏的难题。
因此，为解决现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种防碰撞结构及机器人，减
少了机器人在发生碰撞时受到的影响，延长机器人的使用寿命。
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明实施例的实施方式，藉此对本发明实
施例如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实
施，以下结合附图对本发明的结构做进一步说明。
实施例1：
图1为本发明实施例的防碰撞结构的结构示意图，如图1所示：
本发明实施例提供了一种防碰撞结构，包括：感应开关10、旋转部件20及弹性部件
30。其中，旋转部件20上设有第一支杆21；弹性部件30的一端固定，另一端与旋转部件20连
动；旋转部件20在受到外部碰撞力的作用发生旋转时，第一支杆21进入感应开关10的感测
区域并触发感应开关10，以使感应开关10生成碰撞信号；在外部碰撞力消失时，旋转部件20
在弹性部件30的回复力作用下旋转复位。在具体实施时，防碰撞结构结合机体(机器人)一
起使用，防碰撞结构设置在机体上，感应开关10与机体耦接，旋转部件20与机体可转动连
接，弹性部件30的一端固定在机体上，另一端与旋转部件20连接。在发生碰撞时，旋转部件
20在受到外部碰撞力的作用发生旋转，第一支杆21在移动过程中，进入感应开关10的感测
区域并触发感应开关10，感应开关10生成碰撞信号并将碰撞信号发送至机体，以便机体根
据碰撞信号做出相应的响应。
弹性部件30在旋转部件20转动过程中发生形变，弹性部件30形变产生碰撞力的反
作用力，以便使得旋转部件20复位。弹性部件30包括但不限于拉力弹簧、压力弹簧、扭力弹
簧、弹力橡胶等。以扭力弹簧为例，扭力弹簧的一端固定连接，另一端与旋转部件20连接，当
旋转部件20发生旋转时，扭力弹簧给旋转部件20施加与旋转方向相反的作用力，以便使得
旋转部件20复位。图1中的弹性部件30为拉力弹簧，当旋转部件20发生旋转时，弹性部件30
被拉伸发生形变，施加给旋转部件20与旋转方向相反的回复力，以便使得旋转部件20复位。
本发明实施例提供的技术方案，通过设置感应开关10，可在发生碰撞时因旋转部
件20旋转使得第一支杆21进入感应开关10的感测区域而被触发，感应开关10被触发后可生
成碰撞信号，并将生成的碰撞信号发送至电子设备(机体)，使得接收到该碰撞信号的电子
设备能根据该碰撞信号做出相应的驱动响应，进而减少碰撞对安装有防撞结构的设备的伤
害，延长设备的使用寿命；此外，本发明实施例提供的技术方案，结构简单，安装方便，适用
于机器人或其他各式可移动设备。
下面进一步对本发明实施例提供的防碰撞结构进行详细介绍。
本发明实施例中感应开关10包括但不限于磁感应开关、光电感应开关。当感应开
关10为磁感应开关时，第一支杆21与感应开关10之间能够产生磁感应，当第一支杆21靠近
或远离感应开关10时，可以触发感应开关10。当感应开关10为光电感应开关时，第一支杆21
进入光电感应开关的感测区域后，遮挡或者反射了光电感应开关的光束，阻碍了光电感应
开关自身的通信，从而对光电感应开关进行触发。
图2为本发明实施例的感应开关10及开关座40的结构示意图，参见图1和图2，本发
明实施例中，防碰撞结构还可包括：开关座40，用于为感应开关10提供固定支撑。开关座40
上设有插槽41，感应开关10插设在插槽41内，与开关座40连接。开关座40为感应开关10提供
支撑并固定。在具体实施时，感应开关10具有独立供电线为感应开关进行供电。
可选地，在本发明实施例中，可以将感应开关10的独立供电线省略掉，通过开关座
40为感应开关进行供电。开关座40为电路板，这样开关座40开关座40可以用于为感应开关
10提供工作电压及实现感应开关10与其他设备或通信网络通信。开关座40为感应开关10提
供支撑的同时，通过开关座40实现感应开关10与机体的电气连接以及实现通信。
本发明可选地，开关座40上的插槽41为T型槽(如图3所示)。感应开关10包括连接
底板11和设置在连接底板11上的感应探头12，连接底板11插入在T型槽内，感应探头12与连
接底板11连接并从通过T型槽的槽口42处伸出。其中，第一支杆21在发生相对移动时通过感
应探头12触发感应开关10。
感应开关10通过连接底板11直接插在插槽41中，以实现感应开关10和开关座40之
间的连接，连接方式简单易操作，当感应开关10发生故障时，可以非常方便地进行更换或者
维修。感应开关10的感应探头12从感应开关10的槽口42伸出，方便对第一支杆21的感应。感
应探头12至少为一个，在图2中，感应探头12为两个，第一支杆21在穿过两个感应探头12之
间的过程中，触发感应开关10。
防碰撞结构结合机体(机器人)一起使用，需要将防碰撞结构的各个部件分别与机
体进行连接，操作比较麻烦。参见图1，为将防碰撞结构实现整体化，本发明中，可选地，还包
括：基座50；感应开关10设置在基座50上；旋转部件20与基座50可转动连接；弹性部件30固
定的一端固定连接在基座50上，另一端与旋转部件20上的第一支杆21连接。
将防碰撞结构的各个部件分别设置在基座50上，通过基座50将防碰撞结构形成一
个整体，再通过基座50与机体进行连接，使得机体与防碰撞结构的连接简单化。在具体实施
时，参见图3，开关座40可以与基座50为一体结构，也可以相互独立。开关座40上设置有螺
孔，螺孔用于连接螺丝。当开关座40与基座50为一体结构时，感应开关10与开关座40连接之
后，螺丝与螺孔连接，螺丝的螺帽能够将感应开关10卡住，防止感应开关10从开关座40内脱
离。当基座50的材料为钢板或者其他刚性材料的情况下，在工艺上做一体成型较困难，因此
可以选择将开关座40与基座50进行独立设计。当开关座40与基座50相互独立时，感应开关
10与开关座40连接之后，开关座40通过螺丝与基座50相连接，同时螺丝的螺帽能够将感应
开关10卡住，防止感应开关10从开关座40内脱离。
旋转部件20与基座50可旋转连接时，继续参见图3，基座50上设置有固定杆51，旋
转部件20设置有筒状结构；旋转部件20通过筒状结构套设在固定杆51上，以在受到外部碰
撞力的作用时绕固定杆51的轴线旋转。
当旋转部件20通过筒状结构套接在固定杆51上时，通过限位螺丝进行限位，其中
旋转部件20的筒状结构的高度略小于固定杆51的高度，使得旋转部件20可以上下活动地固
定在固定杆51上。在具体实施时，固定杆51上设置有螺孔，旋转部件20通过筒状结构套接在
固定杆51上后，再将螺丝连接在螺孔内，通过螺丝的螺帽将筒状结构卡住，防止旋转部件20
从固定杆51上脱落。完成安装的防碰撞结构可以参见图1。
本发明实施例中另外还提供了一种旋转部件20与基座50的连接方式，基座50上设
置有固定筒，在固定筒上设置有用于第一支杆21移动的轨道。旋转部件20设置有杆状结构，
杆状结构套接在固定筒内，以实现旋转部件20与基座50的可转动连接。
在具体实施时，杆状结构套接在固定筒内后，将螺丝连接在固定筒上，通过螺丝的
螺帽将杆状结构卡住，防止支杆从固定支杆上脱落。
图4为本发明实施例的旋转部件20的结构示意图，如图4所示：
当接受碰撞力和触发感应开关10都由一个支杆来完成时，感应开关10会设置在靠
近支杆的位置。若碰撞力较大时，感应开关10很容易受到损坏。为了减小感应开关10受到损
坏的概率，本发明实施例中，可选地，防碰撞结构还包括：第二支杆22；第二支杆22设置在旋
转部件20上；第二支杆22与旋转部件20的旋转轴垂直；外部碰撞物碰撞到第二支杆22后，由
第二支杆22带动旋转部件20发生旋转。
当旋转部件20上设置有第二支杆22时，第二支杆22用于直接接触碰撞力，从而发
生形变。第一支杆21在第二支杆22的带动下转动，在转动过程中触发感应开关10。
参见图3和图4，为使得连接方便，在第一支杆21上设置有连接孔，基座50上设置有
凸起52，弹性部件30的一端通过连接孔与第一支杆21连接，另一端套接在凸起52上，当弹性
部件30损坏时能很容易进行更换。
继续参见图4，为防止第一支杆21和第二支杆22之间的相互干扰，因此，本发明实
施例中可选地，第一支杆21和第二支杆22相对设置。第一支杆21与第二支杆22设置的相对
较远，可以有效地避免第一支杆21和第二支杆22之间的相互干扰，保证第一支杆21在触发
感应开关10时更加精确。
继续参见图4，为了减少碰撞力对第二支杆22的损坏，在本发明实施例中，可选地，
第二支杆22远离旋转部件20的一端设置有导向部件23；导向部件23包括导向球或导向轮。
在第二支杆22受到碰撞力时，通过导向部件23能够分散部分碰撞力，有效减少碰
撞力对第二支杆22的损坏。在第二支杆22受到碰撞力时，通过导向球的球面结构或者是导
向轮的滚轮，将部分碰撞力分散掉，减小了碰撞力对第二支杆22的冲击，从而延长了第二支
杆22的使用寿命。
为结合不同结构的机体，第二支杆22的形式也是多样性的，图4中的第二支杆22为
带有弧度结构的第二支杆22，第二支杆22可以为S形、半弧形等形状；图5中第二支杆22为直
杆形状。具有不同形式的第二支杆22的防碰撞结构可以结合不同结构的机体，起到防碰撞
的作用。图6和图7中的防碰撞结构就是采用了直杆形式的第二支杆22。
不同结构的机体需要防碰撞的位置也会不相同，为了满足不同的防碰撞的位置，
需要限定第二支杆22的初始位置，参见图1、图3、图6以及图7，本发明实施中，可选地，还包
括限位部件60，限位部件60用于限制第二支杆22的初始位置。
在具体实施时，通过限位部件60来设置第二支杆22的初始位置，同时，碰撞力消失
时，弹性部件30将第二支杆22进行复位，通过限位部件60使得第二支杆22复位至初始位置。
实施例2
图8为本发明实施例的防撞结构的使用状态示意图，图9为本发明实施例的防撞结
构的另一使用状态示意图，如图8和图9所示：
相应地本发明实施例还提供了一种机器人，包括：
设置在机器人上的至少一个如实施例1中的防碰撞结构70，防碰撞结构70中的感
应开关与机器人耦接。机器人图中未示出。
将实施例1中的防碰撞结构70设置在机器人上，设置的位置可以是机器人易发生
碰撞的位置。首先定义防碰撞结构中除基座50以外的部件为防撞检测组件，防撞检测组件
中包括感应开关10、旋转部件20、弹性部件30以及开关座40等。如图8和图9所示，多个防撞
检测组件安装在基座50上，基座50为环形结构，防撞检测组件的数量至少为三个，排列方式
按照圆周平均排列，保证在各个方向遇到障碍物都能检测到。多个防碰撞结构70中的基座
连接为一个整体，通过基座50与机器人连接，各个防碰撞结构70中的感应开关与机器人耦
接。
当发生碰撞时，在外部碰撞力的作用下旋转部件发生旋转，第一支杆在移动过程
中触发感应开关，感应开关生成碰撞信号并将碰撞信号发送至机器人，机器人收到碰撞信
号后，根据碰撞信号做出相应的响应，从而减少碰撞力对机器人的损坏，起到规避障碍物的
作用。需要说明的是，接收不同的感应开关发送碰撞信号时，机器人可以根据不同感应开关
的位置做出不同的响应。
举例来说，前方感应开关发送的碰撞信号，机器人的响应为停止、后退、转向的响
应；后方感应开关发送的碰撞信号，机器人的响应为加速、转向的响应；两侧感应开关发送
的碰撞信号，机器人的响应为转向的响应；等等
需要说明的是机器人对碰撞信号的响应方式很多，本发明不做具体限定。
继续参见图8和图9，为了不影响机器人的外观，本发明中可选地，还包括：外壳71；
外壳71设置在防碰撞结构70的外围，以使防碰撞结构70处于外壳71与所述机器人之间。
具体实施时，将外壳71设置在基座50上，基座50上设置有限位柱，外壳71通过与其
一体成型的限位套筒将其固定在限位柱上，并通过限位螺丝进行垂直方向的固定，其中，限
位套筒的高度略小于限位柱的高度，使得外壳71在垂直方向浮动地固定在基座50上，限位
套筒的内径略大于限位柱的外径，使得外壳71受到水平撞击时留有一定的位移余地。外壳
71与基座50的连接方式可参见图3、6、7。
外壳71可以为如图8和图9中所示的一体结构，一个外壳70将多个防碰撞结构70全
部包围在外壳71和机器人之间。也可以分别针对防碰撞结构70的位置和数量进行分段设
置，即每一个防碰撞结构70的外围均设置有一个独立的外壳71。同时，外壳71的材料可以为
具有弹性的材料，也可以为普通的材料，均能够达到防碰撞的效果。当外壳71材料为弹性材
料时，受到碰撞力时，可以通过发生形变进行传递碰撞力。当外壳71材料为普通材料时，受
到碰撞力时，可以通过发生位移进行传递碰撞力。
外壳71将防碰撞结构70罩在外壳71与机器人之间，外壳71的颜色和材料可以为与
机器人的颜色和材料相同或者相近，这样可以不影响机器人的外观。在发生碰撞时，外壳71
起到了第一层防护的作用，当外壳71受到过大碰撞力发生形变或位移时，碰撞力被传递给
防碰撞部件70，从而触发感应开关。
本发明中的防碰撞结构70除了可以应用到可移动机体(机器人)上之外，还可以应
用到非移动机体上，起到唤醒或者启动的作用。举例来说，一非移动机器人，当有外力触碰
时，在碰撞力的作用下导致感应开关发出了碰撞信号，非移动机器人可以根据碰撞信号被
唤醒或者开启。
应用场景
以下应用使用场景，对本发明实施例提供的技术方案进行详细介绍：
场景一
移动机器人规避障碍物，如下：
在可移动机器人机体上设置有多个防碰撞结构，在防碰撞结构外部设置有外壳，
防碰撞结构的第二支杆通过导向部件与外壳相接触。
机器人在移动过程中，碰到障碍物后，外壳受到碰撞力发生形变，导致第二支杆发
生相对位移。在第二支杆的作用下带动旋转部件转动，第一支杆发生连动，第一支杆触发感
应开关。感应开关生成碰撞信号，发送至机器人。机器人收到碰撞信号后，做出停止移动或
者改变方向等规避反应。
场景二
非移动机器人，触碰唤醒，如下：
在非移动机器人机体上设置有多个防碰撞结构，在防碰撞结构外部设置有外壳，
防碰撞结构的第二支杆通过导向部件与外壳相接触。
人们通过触碰机器人的外壳，外壳受到碰撞力发生形变，导致第二支杆发生相对
位移。在第二支杆的作用下带动旋转部件转动，第一支杆发生连动，第一支杆触发感应开
关。感应开关生成碰撞信号，发送至机器人。机器人收到碰撞信号后，做出唤醒或者开机等
响应。
综上所述，根据本发明实施例提供的技术方案，通过设置感应开关，可在发生碰撞
时因旋转部件旋转使得第一支杆进入感应开关的感测区域而被触发，感应开关被触发后可
生成碰撞信号，使得接收到该碰撞信号的电子设备能根据该碰撞信号做出相应的驱动响
应，进而减少碰撞对安装有防撞结构的设备的伤害，延长设备的使用寿命；此外，本发明实
施例提供的技术方案，结构简单，安装方便，适用于机器人或其他各式可移动设备。而且安
装具有隐蔽性，不影响机器人及其他主体的整体美观。并且，在具有规避障碍物的功能外，
还具有唤醒机体的功能，使用更加方便。
需要说明的是，虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不
应理解为对本发明的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不
经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本发明的保护范围。
本发明实施例的示例旨在简明地说明本发明实施例的技术特点，使得本领域技术
人员能够直观了解本发明实施例的技术特点，并不作为本发明实施例的不当限定。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可
以是或者也可以不是物理上分开的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况
下，即可以理解并实施。
上述说明示出并描述了本发明实施例的若干优选实施例，但如前所述，应当理解
本发明实施例并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于
各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域
的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明实施例的精神和
范围，则都应在本发明实施例所附权利要求的保护范围内。