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CN115220063A - 一种传感器和机器设备 - Google Patents

一种传感器和机器设备 Download PDF

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CN115220063A
CN115220063A CN202210879286.XA CN202210879286A CN115220063A CN 115220063 A CN115220063 A CN 115220063A CN 202210879286 A CN202210879286 A CN 202210879286A CN 115220063 A CN115220063 A CN 115220063A
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CN
China
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light
sensor
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photosensitive chip
signal
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CN202210879286.XA
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English (en)
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尹睿
朱宝
沈晓良
张卫
邓磊
奚晶晶
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Shanghai IC Manufacturing Innovation Center Co Ltd
Original Assignee
Shanghai IC Manufacturing Innovation Center Co Ltd
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Publication date
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Priority to CN202210879286.XA priority Critical patent/CN115220063A/zh
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    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
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Abstract

本发明提供了一种传感器和机器设备，该传感器包括处理器、感光芯片、发光部件、若干导光件。所述发光部件可发射光信号；若干导光件依次层叠设置形成上下分布的导出部和接收部，所述导出部对应所述发光部件，用于导出所述光信号，所述接收部用于接收反射的所述光信号；所述感光芯片对应所述接收部设置，用于接收所述光信号，并记录所述光信号的传输时间；所述处理器与所述感光芯片连接，并根据所述传输时间计算感应距离。本发明可靠的检测出传感器与障碍物体的距离，并且导光件具有柔性，方便传感器在机器内部的安装。最重要的是传感器结构简单，成本较低。

Description

一种传感器和机器设备
技术领域
本发明涉及机器人避障技术领域，尤其涉及一种传感器和机器设备。
背景技术
在智能机器人移动的过程中，遇到楼梯、深坑或墙壁等阻碍时，需要及时的停止移动并绕行，防止摔坏造成误工。目前通过安装传感器，用来感应机器人周围的环境，使机器人及时做出例如刹车、减速、转弯等反应，避免在台阶或凹陷处跌落。这样的传感器一般使用多个，布置在机器人四周及可能碰撞的角落。
现有的传感器多为单个传感通道，其体积较大、综合安装成本也较高。又或者成本较低，但测量精度不高，容易受环境影响产生误报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种传感器和机器设备，测量精度可靠，成本较低，安装方便。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种传感器，包括处理器、感光芯片、发光部件、若干导光件。所述发光部件可发射光信号；若干导光件依次层叠设置形成上下分布的导出部和接收部，所述导出部对应所述发光部件，用于导出所述光信号，所述接收部用于接收反射的所述光信号；所述感光芯片对应所述接收部设置，用于接收所述光信号，并记录所述光信号的传输时间；所述处理器与所述感光芯片连接，并根据所述传输时间计算感应距离。
本发明提供的传感器有益效果在于：发光部件用于发射光信号，通过导出部导出光信号件，光信号通过与障碍物体接触后，接收部用于接收反射的所述光信号，从而实现光信号的传输，感光芯片接收光信号，并记录所述光信号的传输时间，处理器根据获得的传输时间计算感应距离，从而可靠的检测出传感器与障碍物体的距离，并且导光件具有柔性，方便传感器在机器内部的安装。最重要的是传感器结构简单，成本较低。
可选的，所述导光件为光纤；所述感光芯片通过发射触发信号控制所述发光部件发射所述光信号，所述光信号耦合于所述光纤。
可选的，还包括微透镜，所述微透镜设于所述感光芯片与所述接收部之间。其有益效果在于：通过设置微透镜，保障光信号传输的强度，提高了传感器测距时的可靠性。
可选的，每个所述光纤的长度均按照等比数例设置。其有益效果在于：通过将光纤的长度均按照等比数例设置，可降低在感光芯片上串扰信号。
可选的，所述感光芯片分别接收所述接收部中每根光纤输送的光信号，并记录在每根所述光纤中传输时间。其有益效果在于：通过采用一个感光芯片，接收从多个位置放射的光信号，实现了集中对信号处理，进一步保证了传感器在各个方向测距的可靠性。
在第二方面，本发明实施例提供一种机器设备，包括移动机器和所述的传感器，若干所述导光件的一端分别设于所述移动机器的各个位置监测区域。
本发明的有益效果在于：通过采用上述的传感器，便于安装在移动机器内，降低了生产成本，有效避免了机器设备与障碍物发发生碰撞。
附图说明
图1为本发明提供的实施例传感器检测时的结构示意图；
图2为本发明提供的实施例发光部件与导出部的结构示意图；
图3为本发明提供的实施例接收部、微透镜与感光芯片的结构示意图；
图4为本发明提供的实施例光信号导出和接收时的示意图。
附图标记：
发光部件100、 导光件200、 导出部201、 接收部202； 感光芯片300； 微透镜400、障碍物体500。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种传感器，参考图1至4所示，该传感器包括处理器（图中未示出）、感光芯片300、发光部件100和若干导光件200。其中，所述导光件200具有柔性可弯曲，在本实施例中，所述导光件200为光纤。
具体的，所述所述发光部件100可发射光信号，所述导光件200包括导出部201和接收部202，所述导出部201对应所述发光部件100，用于导出所述光信号，所述接收部202用于接收反射的所述光信号。若干所述导光件200依次层叠阵列设置，形成光纤阵列。可以理解的是，若干所述光纤作为导出部201使用，另外部分所述光纤用于接收部202使用。所述感光芯片300对应所述接收部202设置，用于接收所述光信号，并记录所述光信号的传输时间，所述处理器与所述感光芯片300连接，所述处理器根据所述传输时间计算感应距离。
在本实施例中，所述感光芯片300通过发射触发信号控制所述发光部件100发射所述光信号，并通过所述导出部201导出光信号件，光信号通过与障碍物体500接触后，所述接收部202用于接收反射的所述光信号，从而实现光信号的传输。所述感光芯片300接收光信号，并记录所述光信号的传输时间，所述处理器根据获得的传输时间计算感应距离，从而可靠的检测出传感器与障碍物体500的距离，并且所述导光件200具有柔性，方便传感器在机器内部的安装。最重要的是传感器结构简单，成本较低。
可选的，该传感器还包括所述微透镜400，所述微透镜400设于所述感光芯片300与所述接收部202之间。通过设置微透镜400，保障光信号传输的强度，提高了传感器测距时的可靠性。
另外，为了避免由于导光件200数量过多，导致在所述感光芯片300上串扰信号，将每个所述光纤的长度均按照等比数例设置。所述感光芯片300分别接收所述接收部202中每根光纤输送的光信号，并记录所述光信号在每根所述光纤中传输时间，再通过所述处理器依次计算得到。
在本实施例中，通过采用一个所述感光芯片300，接收从多个位置反射的光信号，实现了集中对信号处理，进一步保证了传感器在各个方向测距的可靠性。
需要说明的是，所述感光芯片在机器安装出厂时使用专用夹具及量具进行一次统一的校正，以保证各通道数据的准确性。例如，制作与机器人相距2cm的治具，然后统一将该传感器在2cm处进行校正。
在本发明公开的又一个实施例中，提供一种机器设备，包括移动机器和上述实施例提到的传感器，若干所述导光件200的一端分别设于所述移动机器的各个位置监测区域。
具体的，在有些实施例中，所述机器设备为扫地机，在所述扫地机的底盘和侧边均安装有所述传感器。所述感光芯片300可选用具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管，进行单光子计数时间测量，所述发光部件100可采用较为便宜的激光器来用。
在有些实施例中，所述机器设备为服务机器人，在所述服务机器人各处活动的手指和底盘处安装若干所述传感器。其中，所述感光芯片300可选用接触式图像传感器(Contact image sensor，CIS），进行强度测量。所述发光部件100可使用发光二极管（light-emitting diode，LED）。
以上所述，仅为本申请实施例的具体实施方式，但本申请实施例的保护范围并不局限于此，任何在本申请实施例揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请实施例的保护范围之内。因此，本申请实施例的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种传感器，其特征在于，包括：处理器、感光芯片、发光部件和具有柔性的导光件；
所述发光部件可发射光信号；
所述导光件包括导出部和接收部，所述导出部对应所述发光部件，用于导出所述光信号，所述接收部用于接收反射的所述光信号；
所述感光芯片对应所述接收部设置，用于接收所述光信号，并记录所述光信号的传输时间；
所述处理器与所述感光芯片连接，所述处理器根据所述传输时间计算感应距离。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述导光件为光纤；所述感光芯片通过发射触发信号控制所述发光部件发射所述光信号，所述光信号耦合于所述光纤。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其特征在于，还包括微透镜，所述微透镜设于所述感光芯片与所述接收部之间。
4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，每个所述光纤的长度均按照等比数例设置。
5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述感光芯片分别接收所述接收部中每根光纤输送的光信号，并记录在每根所述光纤中传输时间。
6.一种机器设备，其特征在于，包括移动机器和如权利要求1至5任一项所述的传感器，若干所述导光件的一端分别设于所述移动机器的各个位置监测区域。
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