一种气压防撞装置及移动工具的制作方法

1.本实用新型涉及防撞技术领域，尤其涉及一种气压防撞装置及移动工具。


背景技术：

2.低速无人驾驶车辆需要有直接接触式障碍物检测装置，来保证车辆及周边物体的安全。
3.传统方案中，直接接触式障碍物检测装置在受到外部挤压时，直接输出一个开关信号，给到控制电路。通常这类开关仅有2个状态，不支持输出多种状态量，不支持输出rs232等方便处理的数据信号。
4.同时，现有技术对传感器的灵敏度调节不支持，或者调节工作重复性高且繁琐。现有产品的物理感应装置需要硬质基材支撑，随形性差。现有的气压检测类产品，受环境温度、环境气压影响大。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提出了一种气压防撞装置及移动工具，解决现有的气压防撞装置的随形性差，碰撞触发结果不精准、安全系数低的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供了一种气压防撞装置，用于检测移动工具是否发生碰撞，所述气压防撞装置包括：柔性安装管、压力发生气管、连接管和气压信号处理板；
7.所述柔性安装管设置在移动工具的壳体外壁上；
8.所述压力发生气管设置于所述柔性安装管内；
9.所述气压信号处理板包括：压力传感器和信号处理芯片；
10.所述压力发生气管的一端封堵，另一端与连接管的进气端连通，连接管的出气端与所述压力传感器连接；
11.所述信号处理芯片接收所述压力传感器输出的压力模拟信号，输出数字信号。
12.优选的，所述压力传感器包括：膜片、柔性电阻器和信号传输电路；
13.所述柔性电阻器固定在所述膜片的背部，且与所述信号传输电路电连接；
14.所述膜片与所述连接管的出气端相连接，受所述出气端的气体作用而产生形变；
15.所述柔性电阻器的阻值随所述膜片的形变发生变化；
16.所述信号传输电路根据所述阻值的变化输出压力模拟信号。
17.进一步优选的，所述压力传感器还包括：环境连通机构，用于对所述压力传感器输出的压力模拟信号进行气压补偿。
18.优选的，所述信号处理芯片集成有：
19.信号放大器，用于对所述压力模拟信号进行放大；
20.模数转换器，用于将放大后的压力模拟信号转换成压力数字信号并输出。
21.进一步优选的，所述信号处理芯片还集成有：
22.逻辑处理器，用于对所述压力数字信号进行逻辑处理，输出碰撞数字信号。
23.进一步优选的，所述信号处理芯片还集成有：
24.环境温度检测模块，用于检测所处环境的温度情况；
25.温度补偿模块，用于根据所述温度情况对所述压力传感器输出的压力模拟信号进行温度补偿，然后再传输给所述信号放大器。
26.优选的，所述柔性安装管为一整条环绕设置在移动工具的壳体外壁上的柔性管。
27.进一步优选的，
28.所述压力发生气管、连接管、压力传感器成组设置；
29.各组中的压力发生气管均匀设置于移动工具的壳体周缘。
30.优选的，所述柔性安装管包括：
31.安装部，固定设置于移动工具的壳体外壁上，为圆形中空管，其内部用于设置压力发生气管；
32.所述安装部的管壁上开设有通孔，用于使所述连接管穿过其中。
33.进一步优选的，所述柔性安装管还包括：
34.u型固定部，所述u型固定部的两端分别卡接在移动工具的壳体内外壁上；
35.所述安装部固定设置于所述u型固定部位于所述壳体外壁的端部。
36.优选的，所述气压信号处理板固定设置于移动工具的壳体内壁上。
37.本实用新型实施例，第二方面提供一种移动工具，所述移动工具包括第一方面任一项所述的气压防撞装置。
38.本实用新型实施例提供的气压防撞装置，采用随形性高的柔性安装管提高装置的适用范围，采用信号处理芯片对压力传感器输出的压力模拟信号进行处理，输出的压力数字信号或碰撞数字信号均可以有多种状态量，而且支持rs232接口传输，帮助移动工具获得更精准的碰撞检测结果，有助于而提高行驶安全系数。
附图说明
39.图1为本实用新型实施例提供的气压防撞装置的结构示意图；
40.图2为本实用新型实施例提供的气压防撞装置的部分结构示意图；
41.图3为本实用新型实施例提供的气压防撞装置在移动工具中的应用示意图；
42.图4为本实用新型实施例提供的气压信号处理板的电气原理示意图；
43.图5为本实用新型实施例提供的气压防撞装置的应用场景示意图；
44.图6为本实用新型实施例提供的气压防撞装置的安装位置剖视图。
具体实施方式
45.下面将参考若干示例性实施方式来描述本技术的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本技术，而并非以任何方式限制本技术的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
46.为了便于理解，以下对本技术涉及的技术术语进行解释：
47.本技术所称的“移动工具”可以是任何具备移动能力的设备，包括但不限于汽车、
轮船、潜艇、飞机、飞行器等设备，其中汽车包括但不限于国际自动机工程师学会(society of automotive engineers international，sae international)或中国国家标准《汽车驾驶自动化分级》制定的l0-l5自动驾驶技术等级的车辆，例如可以是具有如下各种功能的车辆设备或机器人设备：
48.(1)载人功能，如家用轿车、公共汽车等；
49.(2)载货功能，如普通货车、厢式货车、甩挂车、封闭货车、罐式货车、平板货车、集装厢车、自卸货车、特殊结构货车等；
50.(3)工具功能，如物流配送车、自动导引运输车agv、巡逻车、起重机、吊车、挖掘机、推土机、铲车、压路机、装载机、越野工程车、装甲工程车、污水处理车、环卫车、吸尘车、洗地车、洒水车、扫地机器人、送餐机器人、导购机器人、割草机、高尔夫球车等；
51.(4)娱乐功能，如娱乐车、游乐场自动驾驶装置、平衡车等；
52.(5)特殊救援功能，如消防车、救护车、电力抢修车、工程抢险车等。
53.下面以移动工具为具有清洁功能的清洁设备作为示例，对本实用新型实施例提供的气压防撞装置进行介绍。本领域技术人员可以知晓，该示例中，清洁设备可以是手推式、驾驶式、自走式的洗地车\洗地机、扫地车\扫地机、环卫车、清洗机、吸尘车\尘推车等设备；也可以是利用自动驾驶技术实现的洗地车\洗地机、扫地车\扫地机、扫地机器人、环卫车、清洗机、吸尘车\尘推车等设备。
54.如图3所示，清洁设备(以下简称“移动工具200”)通过设置边刷、滚刷、盘刷、吸水扒、尘推等清洁模组来实现地面清洁功能。气压防撞装置100设置在移动工具200上，用于检测移动工具200是否发生碰撞。
55.实施例一
56.图1为本实用新型实施例提供的气压防撞装置的结构示意图，如图1所示，气压防撞装置100包括：柔性安装管1、压力发生气管2、连接管3和气压信号处理板4。
57.结合图1和图2所示，柔性安装管1设置在移动工具200的壳体外壁上；压力发生气管2设置于柔性安装管1内，且与连接管3连接。
58.如图3所示，柔性安装管1具体可以为一整条环绕设置在移动工具200的壳体外壁上的柔性管，优选采用橡胶材料或硅胶材料实现。
59.如图2所示，柔性安装管1具体可以包括：u型固定部11和安装部12。
60.u型固定部11的两端分别卡接在移动工具200的壳体内外壁上。示例而非限定，u型固定部11可以通过设置在其内部的金属倒刺与移动工具200进行固定，也可以通过卡接方式进行固定，本技术对此不作具体限定。
61.安装部12固定设置于移动工具200的壳体外壁上，具体的，安装部12固定设置于u型固定部11位于壳体外壁的端部。安装部12为圆形中空管。安装部12的管壁上开设有通孔。
62.压力发生气管2的一端开口，另一端封堵，例如可以采用橡胶堵头或气管夹进行封堵，总之，只要起到将压力发生气管2的一端封闭即可，本技术对此不作具体限定。压力发生气管2置于安装部12内。
63.连接管3具有进气端和出气端。其中，进气端穿过安装部12的管壁上的通孔与压力发生气管2的开口相连接。这里，连接方式具体可以是套接，例如可以通过转接部件进行套接，也可以通过粘接的方式进行套接。
64.气压信号处理板4可以固定设置于移动工具200的壳体内壁上。具体包括：压力传感器41和信号处理芯片42。
65.压力传感器41与连接管3的出气端连接。如图5中所示，压力传感器41包括：膜片411、柔性电阻器412和信号传输电路413。膜片411与连接管3的出气端相连接，受出气端的气体作用而产生形变。柔性电阻器412固定在膜片411的背部，柔性电阻器412的阻值随膜片411的形变发生变化。信号传输电路413与柔性电阻器412电连接，可以根据阻值的变化输出压力模拟信号。
66.可选的，压力传感器41中还可以设置有环境连通机构，该环境连通机构将压力传感器的内腔与外部环境连通，用以对压力传感器41输出的压力模拟信号进行气压补偿，以减小不同环境气压对气压防撞装置100检测结果的影响。
67.具体实施时，压力发生气管2、连接管3、压力传感器41可以成组设置，例如，可设置多个组合，每一组合中压力发生气管2、连接管3、压力传感器41一一对应且依次连接。
68.如图5所示，在一整条环绕设置于移动工具200的壳体外壁上的柔性安装管1的内部，设置有两个(或者多个)压力发生气管2，这些压力发生气管2可以均匀设置于移动工具200的壳体周缘(例如移动工具200的前部、后部、两侧等移动工具200容易发生碰撞的部位，如图6中所示)。图5的示例设置有两个组合，每一组合中，压力发生气管2、连接管3和压力传感器41依次连接。
69.如图5所示，信号处理芯片42接收压力传感器41输出的压力模拟信号，输出压力数字信号或者碰撞数字信号。
70.当移动工具200与外界物体发生碰撞时，柔性安装管1被障碍物挤压发生形变，随之压力发生气管2受到柔性安装管1的挤压也发生形变，导致压力发生气管2内气体容积变小，内部的气体压缩，通过连接管3作用到压力传感器41的膜片411上，使得膜片411产生形变，引起柔性电阻器412的电阻值随膜片411的形变发生变化，信号输出电路413根据阻值的变化量输出压力模拟信号，发送给信号处理芯片42。
71.具体的，信号处理芯片42至少可以有两种实现方式：
72.方式一：信号处理芯片42上集成有信号放大器421、模数转换器422，其中，信号放大器421用于对压力传感器41输出的压力模拟信号进行放大，模数转换器422用于将放大后的压力模拟信号转换成压力数字信号并输出给上层处理设备(如工控机)；
73.这种实现方式中，信号处理芯片42不需要做逻辑判断，只输出用于表示移动工具200所受压力大小的压力数字信号，由上层处理设备对压力数字信号进行逻辑判断，从而确定移动工具200是否发生碰撞；这种实现方式对芯片的性能要求一般较低，成本也较低；
74.此外，由于对芯片的性能要求一般较低，芯片的体积可以较小，因此可令每个组合中的压力传感器41各自对应一个信号处理芯片42，以方便布置线路；具体实施时，每个组合中的压力传感器41和信号处理芯片42可以集成到一块电路板(气压信号处理板4)上。
75.方式二：信号处理芯片42上集成有信号放大器421、模数转换器422、逻辑处理器423；其中，信号放大器421用于对压力传感器41输出的压力模拟信号进行放大，模数转换器422用于将放大后的压力模拟信号转换成压力数字信号，逻辑处理器423用于对压力数字信号进行逻辑处理，输出碰撞数字信号并输出给上层处理设备(如工控机)；
76.这种实现方式中，信号处理芯片42需要做逻辑判断，输出用于表示移动工具200是
否发生碰撞的碰撞数字信号，而上层处理设备只需要根据碰撞数字信号控制移动工具200做出应对动作(如减速、停止移动等)即可；这种实现方式对芯片的性能要求一般较高，成本也高；
77.此外，由于对芯片的性能要求一般较高，芯片的体积就会较大，可令多个组合的压力传感器41对应到一个信号处理芯片42，即由统一的信号处理芯片42来处理来自多个压力传感器41的压力模拟信号；具体实施时，如图4所示，可令每个组合中的压力传感器41设置在独立的一块电路板上，令该统一的信号处理芯片42设置在另一块电路板上，这些独立的电路板通过电连接共同组成气压信号处理板4。
78.在方式二中，逻辑处理器423可以有如下两种处理模式：
79.(1)逻辑处理器423判断压力数字信号的电压绝对值是否大于第一预设阈值；当压力数字信号的电压绝对值大于第一预设阈值时，逻辑处理器423输出第一电平(假设为高电平)，指示碰撞触发；当压力数字信号的电压绝对值小于等于第一预设阈值时，逻辑处理器423输出第二电平(假设为低电平)，指示碰撞未触发；或者，
80.(2)逻辑处理器423判断压力数字信号的电压值变化率否大于第二预设阈值；当压力数字信号的电压值变化率大于第二预设阈值时，逻辑处理器423输出第一电平(假设为高电平)，指示碰撞触发；当压力数字信号的电压值变化率小于等于第二预设阈值时，逻辑处理器423输出第二电平(假设为低电平)，指示碰撞未触发。
81.其中，第一和第二预设阈值是可以根据用户需求进行调整的，通过调整第一和第二预设阈值可以有效调整气压防撞装置的灵敏度。
82.当碰撞触发时，对于固定障碍物，上层处理设备可以根据移动工具200发生碰撞前的速度、移动工具的整车质量和移动工具碰撞后的速度计算得到移动工具发生碰撞后减少的动能，由此推算该固定障碍物的质量。
83.对于移动障碍物，上层处理设备在能够得知该移动障碍物发生碰撞前的速度、移动障碍物的质量和移动障碍物的碰撞后的速度时，也可以推算该移动障碍物的质量。
84.为减小环境温度对气压防撞装置100检测结果的影响，作为优选方案，信号处理芯片42还可以集成有环境温度检测模块和温度补偿模块。其中，环境温度检测模块用于检测所处环境的温度情况，温度补偿模块用于根据温度情况对压力传感器41输出的压力模拟信号进行温度补偿，然后再传输给信号放大器421。
85.本实用新型实施例提供的气压防撞装置，采用随形性高的柔性安装管提高装置的适用范围，采用信号处理芯片对压力传感器输出的压力模拟信号进行处理，输出的压力数字信号或碰撞数字信号均可以有多种状态量，而且支持rs232接口传输，帮助移动工具获得更精准的碰撞检测结果，有助于提高行驶安全系数。此外，气压防撞装置设置有环境气压补偿和环境温度补偿措施，即便在不同的环境中，气压防撞装置的检测性能都能保持稳定准确，确保移动工具始终获得精准的碰撞检测结果。
86.在本实用新型中，术语均应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
87.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替
换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。