1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种防碰撞传感器、防碰撞装置、扫雪机器人及避障控制方法。
背景技术：
2.扫雪机器人作为庭院机器人的一种，包括扫雪装置及用来拖动扫雪装置在庭院内移动的移动小车。移动小车通常为轮式或履带式的车身，扫雪装置主要包括卷雪机构和抛雪机构，卷雪机构把地面的积雪攒聚至卷雪舱，再通过抛雪机构将卷雪舱内的积雪抛向指定方向。
3.扫雪机器人为了实现自动清雪功能，通常需要提前设定行走路径，执行扫雪工作时按照设定的轨迹行进。但当行走轨迹上出现障碍物时，扫雪机器人会通过避障系统绕开障碍物继续行进。但现有的扫雪机器人避障系统普遍采用雷达等发射电磁波的方式来探测障碍物，严重依赖电磁波传输的质量，当恶劣天气或磁场受到干扰时，就会导致避障系统精度变差或失灵，使得扫雪机器人与障碍物发生碰撞无法继续行进，导致扫雪作业中断。
技术实现要素：
4.本发明实施例旨在提供一种防碰撞传感器、防碰撞装置、扫雪机器人及避障控制方法，可解决现有技术中扫雪机器人避障系统精度差的技术问题。
5.本发明实施例解决其技术问题采用以下技术方案：
6.本技术公开的一种防碰撞传感器，包括：
7.动触点，动触点为沿长度方向延伸的长条状，动触点为柔性件；
8.静触点，静触点为与动触点相适配的长条状；
9.支撑体，动触点与静触点相隔一定间隙的固定设置于支撑体，支撑体允许在外力作用下动触点与静触点电性接触，支撑体还包括外力撤销后用于动触点与静触点复位至间隙两侧的复位件；
10.引线端子，引线端子与动触点及静触点电连接。
11.通过静触点和动触点在外力作用下直接产生物理接触从而触发报警电路，既能够实现在与障碍物碰撞时及时触发警报，同时降低对电磁波的依赖，使得传感器的稳定性提升，在应对恶劣天气等复杂的工作环境时避障能力更为可靠。此外，现有防碰撞传感器多采用在检测区分布压力传感器，以点接触的检测方式实现防碰撞检测，而本技术通过将动触点设置为长条状的柔性件，在传感器上任意一点受到碰撞时都会产生局部形变，从而与静触点接触触发报警电路，这样在传感器覆盖范围内形成产生连续的线接触检测带，相对于传统压力传感器点接触的检测方案精度更高，消除或降低了检测死角。
12.作为本技术防碰撞传感器一种可能的实施方式，支撑体为弹性管体，弹性管体为绝缘体，动触点与静触点沿长度方向设置于弹性管体的内壁，动触点与静触点之间的内壁充当所述复位件。
13.通过将支撑体设为管体，动触点与静触点设置于管体内壁，使得传感器整体形成相对封闭的结构，对静触点和动触点起到保护作用，降低外部环境的影响，减少设备局的故障率，延长使用寿命。同时管状支撑体易于加工，生产成本低。
14.作为本技术防碰撞传感器一种可能的实施方式，弹性管包括拱形的管顶及呈平面的管底，动触点固定设置于管顶内腔，静触点固定设置于管底内表面。
15.这样通过将弹性管顶部设置为拱形，使得动触点受到外部压力向内产生弹性形变能够产生更大的恢复力，采用这样的结构能够降低对弹性管体本身弹性能力的要求，既满足动触点在外力撤销后复位的要求，又从结构上增强设备的复位能力，提高产品的可靠性，降低对生产材料的要求，继而降低生产成本。
16.作为本技术防碰撞传感器一种可能的实施方式，管顶设有用于封装动触点的顶封装体，顶封装体为导体，管底设有用于封装静触点的底封装体，底封装体为导体。
17.通过顶封装体和底封装体将动触点和静触点封装其中，避免动触点和静触点裸露，延长其使用寿命，同时采用这样结构使得动触点与静触点在支撑体上固定的更为牢固，使得动触点与管顶的形变轨迹保持一致，静触点与管底保持相对静止，确保设备的检测精度。
18.本技术还公开了一种防撞装置，包括：
19.防碰撞传感器，所述防碰撞传感器为上述的防碰撞传感器，所述防碰撞传感器还包括用于固定所述支撑体的安装机构；
20.防撞梁，所述防撞梁正面设有多个所述防碰撞传感器，所述防撞梁背面设有用于固定所述防撞装置的安装件，所述防撞梁还有用于布线的布线槽，所述防撞梁设有与所述安装机构相适配的装配部。
21.通过在防撞梁上设置防碰撞传感器，防撞梁起到与障碍物碰撞时的防护功能，防碰撞传感器能够在与障碍物接触时触发避障电路，从而纠正进行轨迹绕过障碍物。这样通过防碰撞传感器与防撞梁的搭配，使得防撞装置既能实现防护功能，又具备避障的效果。
22.本技术还公开了一种除雪设备，包括：
23.集雪机构，用于攒聚积雪；
24.抛雪机构，与所述集雪机构连通，用于将所述集雪机构攒聚的积雪抛出；
25.以及上述的防撞装置，防撞装置设置于所述除雪设备外表面。
26.本技术还公开了一种扫雪机器人，包括：
27.以上所述的除雪设备，用于清除其移动路径上的积雪；
28.车身，与所述除雪设备固定连接，用于拖动所述除雪设备移动。
29.本技术还公开了一种避障控制方法，包括：
30.接收检测信号，接收传感器发送的检测信号，所述传感器包括如上所述的防碰撞传感器，所述防碰撞传感器包括多个；
31.读取传感器信息，读取检测信号中与所述防碰撞传感器对应的传感器信息，所述传感器信息包括与所述防碰撞传感器一一对应的身份标签；
32.输出避障指令，根据所述身份标签输出与身份标签对应的第一避障指令。
33.这样，通过设置在多个方位设置防碰撞传感器，接收到检测信号后读取对应身份标签，根据对应身份标签输出对应的第一避障指令。根据不同传感器输出不同的避障指令，
从而实现多个角度的精细化控制，能够针对障碍物所处方位做出更为精确的避障动作。
34.在一种可能的实施方式中，所述传感器还包括遥感传感器，所述遥感传感器包括用于接收电磁波的接收装置，所述检测信号包括所述遥感传感器发出的遥感信号：
35.所述读取检测信号前还包括，判断信号类型，根据信号类型输出不同指令；
36.所述输出避障指令步骤还包括：
37.当检测到遥感信号时，输出与所述遥感信号对应的第二避障指令。
38.这样通过接触式避障传感器与遥感避障传感器相结合，当接触式避障传感器检测到与障碍物时，输出第一避障指令，执行与第一避障指令相对应的避障动作。当遥感避障传感器检测到障碍物时，输出第二避障指令，执行与第二避障指令相匹配的避障动作，只要两套避障系统有一个正常工作，就能实现避障功能，增加避障系统的可靠性。其中，接触式避障装置作为保险措施，在遥感避障装置信号不佳或精度降低时，避免移动小车卡在障碍物处无法行进。
39.在一种可能的实施方式中，所述遥感信号包括接收到障碍物表面反射的电磁波，所述电磁波包括毫米波或光波。
40.在一种可能的实施方式中，避障控制方法还包括：
41.预先建立指令数据库，用于存储与身份标签相关联的第一避障指令，以及与所述身份标签相关联的传感器方位信息，所述传感器方位信息用以标记对应防碰撞传感器的相对方位。
42.通过建立指令数据库，将身份标签与对应的第一避障指令相关联存储，通过识别传感器信息中的身份标签，再调用数据库中与该身份标签相对应的第一避障指令并输出该指令。能够极大的减少系统的运算量，提升设备的快速避障反应能力。
43.在一种可能的实施方式中，第一避障指令包括控制行走系统向特定方位行走预定距离，所述特定方向为所述相对方位的反向。
44.这样，通过控制行走系统向对应传感器所处相对方位的反向行走预定距离，能够于障碍物拉开一定距离，给绕过障碍物提供活动空间。
附图说明
45.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
46.图1为本技术实施例所公开的扫雪机器人整体结构示意图；
47.图2为本图1中a处放大图；
48.图3为本技术实施例中，防撞装置的整体结构示意图；
49.图4为本技术实施例中，防撞装置的装配图。
50.图5为图3中a-a剖视图；
51.图6为本技术实施例中，防碰撞传感器的结构示意图；
52.图7为图6中b-b剖视图；
53.图8为本技术实施例中，避障控制方法的流程图。
54.附图标号及对应含义：
55.扫雪装置1、集雪机构11、抛雪机构12；
56.车身2；
57.防碰撞传感器3、支撑体30、卡凸31、衔接部32、接线盒33、静触点34、动触点35、顶封装体36、底封装体37、导向槽370、接线端子38；
58.防撞梁4、布线槽40、卡槽41、收纳腔42、支撑杆43、走线孔44、理线器45。
具体实施方式
59.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
60.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“包括”或者“包含”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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。除非另外定义，本发明的实施例中使用的“平行”、“垂直”和“相同”等特征均包括严格意义上的“平行”、“垂直”、“相同”等情况，以及“大致平行”、“大致垂直”、“大致相同”等包含一定误差的情况。例如，上述的“大致”可表示所比较的对象的差值为所比较的对象的平均值的10％，或者5％之内。在本发明的实施例的下文中没有特别指出一个部件或元件的数量时，意味着该部件或元件可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。“至少一个”指一个或多个，“多个”指至少两个。
61.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
62.此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。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。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
63.本技术所公开的一种扫雪机器人，如图1所示，包括除雪设备1和车身2，以及防撞装置。其中，除雪设备1包括集雪机构11，抛雪机构12，集雪机构11用于攒聚积雪，抛雪机构12与集雪机构11连通，用于将攒聚的积雪抛出，防撞装置设置于除雪设备1外，避免除雪设备1与障碍物碰撞而阻碍扫雪机器人行进。
64.如图2-图5所示，防撞装置包括防碰撞传感器3及防撞梁4，防碰撞传感器3为沿长度方向延伸的条状，防碰撞传感器3包括支撑体30和与支撑体30固定连接的安装机构，支撑体30防撞组件，当扫雪机器人与障碍物接触时，防撞组件用于检测障碍物的存在从而触发
避障电路，控制扫雪机器人行进轨迹从而实现避障。防撞梁4正面设有至少一个防碰撞传感器3，防撞梁4背面设有用于固定防撞装置的安装件，防撞梁4还有用于防撞组件布线的布线槽40，防撞梁4设有与安装机构相适配的装配部。
65.这样通过在防撞梁4上设置至少一个防碰撞传感器3，防撞梁4起到与障碍物碰撞时的防护功能，防碰撞传感器3能够在与障碍物接触时触发避障电路，从而纠正扫雪及机器人的进行轨迹，实现停车或绕过障碍物的避障功能。这样通过防碰撞传感器3与防撞梁4的搭配，使得防撞装置既能实现防护功能，又具备避障的效果。
66.如图3-图5所示，安装机构包括设置于防碰撞传感器3底部的卡凸31，装配部包括设置于防撞梁4正面的卡槽41，卡凸31与卡槽41相适配。通过卡凸与卡槽实现防碰撞传感器与防撞梁的固定连接，可实现快速拆装，便于防碰撞传感器的组装和为维修。具体地，卡凸31设置于支撑体30的底部，在本实施例中二者为一体成型结构，在本社情其他实施例中，卡凸31与支撑体30也可以是分体式结构，通过组装固定连接为整体。安装机构还包括连接卡凸31与支撑体30的衔接部32，装配部还包括用于容纳卡凸31的收纳腔42，收纳腔42设置于防撞梁4内部，设置在防撞梁4表面的卡槽41与收纳腔42连通，衔接部32一端连接卡凸31，另一端穿过卡槽41与支撑体30固定连接。
67.这样，防碰撞传感器3与防撞梁4在装配状态下，卡凸31至于收纳腔42内，衔接部32由容纳腔42内穿过卡槽41，连接容纳腔42外的支撑体30与容纳腔42内的卡凸31，实现防碰撞传感器3与防撞梁4的固定连接。也即，装配状态下卡凸31位于收纳腔42内，支撑体30位于收纳腔42外且位于防撞梁4正面，从而与障碍物接触时实现避障功能。
68.如图1-图5所示，安装件为支撑杆43，支撑杆43一端与防撞梁4的背面固定连接，另一端与除雪设备1的外壳固定连接。支撑杆43为中空结构，防撞组件的线路由布线槽40延伸至支撑杆43内，在支撑杆43内与设置于除雪设备1内部的避障电路电连接。其中，防撞梁4的背面设有走线孔44，布线槽40通过走线孔44与支撑杆43内腔连通，线路通过走线孔有布线槽40进入到支撑杆43内。
69.这样通过支撑杆43将防撞梁4固设于除雪设备1的壳体，实现防撞装置与除雪设备1的固定连接。支撑杆43同时作为管路结构还同时用于布线，防撞组件的接线通过走线孔44由防撞梁4正面进入防撞梁4内部，并通过支撑杆43与避障电路电连接，使得防撞组件实现内部布线，便于安装和维修。
70.现有的扫雪机器人防撞系统的接线端往往设置在除雪设备1的内部，或者设置在车身2的内部，因此维修或更换防碰撞传感器3时往往要将除雪设备1拆开才能完成接线，这样给设备的维修和组装带来极大的不便，为解决该问题，本实施中将防撞组件与避障电路的接线处设置在防撞装置中。具体地，支撑杆43内设有接线盒33，接线盒33一端与避障电路电连接，另一端与防撞组件的接线端子38插拔连接。其中，防撞盒33与防撞梁4背面固定连接，打开接线盒33就可以实现接线端子38的插拔，既便于安装也便于产品的日常维修。
71.如图6及图7所示，防碰撞传感器3，包括静触点34和动触点35，分别连接静触点34和动触点35的接线端子36，以及用于固定动触点35及静触点34的支撑体30，动触点35为沿长度方向延伸的长条状，且动触点35为具备弹性形变能力的柔性件，静触点34为与动触点35相适配的长条状，动触点35与静触点34均为导体。动触点35与静触点34相隔一定间隙的固定设置于支撑体30，支撑体30允许在外力作用下动触点35与静触点34电性接触，支撑体
30还包括外力撤销后用于动触点35与静触点34复位至间隙两侧的复位件。
72.通过静触点34和动触点35在外力作用下直接接触，从而触发避障电路，既能够实现在与障碍物碰撞时及时触发警报，同时降低对电磁波的依赖，使得防碰撞传感器3的稳定性提升，在应对恶劣天气等复杂的工作环境时避障能力更为可靠。此外，现有防碰撞传感器3多采用在检测区分布压力避障器，以点接触的检测方式实现防碰撞检测，而本技术通过将动触点35设置为长条状的柔性件，使得防碰撞传感器3上的任意一点受到碰撞时都会产生局部形变，从而与静触点接触而触发避障电路，这样在避障器3覆盖范围内形成连续的线接触检测带，相对于传统压力避障器点接触的检测方案精度更高，消除或降低了检测死角。
73.如图6-图7所示，支撑体3为弹性管体，弹性管体为绝缘体，动触点35与静触点34沿长度方向设置于弹性管体的内壁，而弹性管体在动触点35与静触点34之间的内壁则充当复位件。
74.通过将支撑体3设为弹性管体，动触点35与静触点34设置于管体内壁，使得避障器3整体形成相对封闭的结构，对静触点34和动触点35起到保护效果，降低外部环境的影响，减少设备局的故障率，延长使用寿命。同时管状支撑体易于加工，生产成本低。
75.如图7所示，弹性管体包括拱形的管顶及呈平面的管底，动触点35固定设置于管顶内腔，静触点34固定设置于管底内表面。
76.这样通过将管顶设置为拱形，使得动触点35受到外部压力向内产生弹性形变能够产生更大的恢复力，采用这样的结构能够降低对弹性管体34对材料弹性能力的要求，既满足动触点35在外力撤销后复位的要求，又从结构上增强设备的复位能力，提高产品的可靠性，降低对生产材料的要求，继而降低生产成本。
77.进一步地，管顶设有用于封装动触点35的顶封装体36，顶封装体36为导体，管底设有用于封装静触点34的底封装体37，底封装体37同样为导体。顶封装体36及底封装体37均为导体，这样在顶封装体35与底封装体36接触时，能够间接实现动触点35与静触点34的电接触，从而触发碰撞装避障电路。
78.通过顶封装体36和底封装体37将动触点35和静触点34封装其中，避免动触点35和静触点34裸露，延长其使用寿命，同时采用这样结构使得动触点35与静触点34在支撑体上固定的更为牢固，使得动触点35与管顶的形变轨迹保持一致，静触点34与管底保持相对静止，确保设备的检测精度。
79.进一步地，如图7所示，管底内表面设有两侧向中心倾斜的导向槽370，静触点34设置于导向槽370底部中心处，顶封装体36与导向槽370相适配的凸设于管顶内壁。具体地，底封装体37表面向管底两侧延展，并形成导向槽370，顶封装体36向下凸起，形成与导向槽370内腔形状相契合的隆起结构。
80.这样，当管体产生弹性形变时，顶封装体36能够在导向槽370内与其形成面接触，增加二者之间的电接触面积。此外，通过设置导向槽370，在动触点35向静触点34运动时会引导动触点35滑向导向槽370底部，从而实现与静触点34的电接触，在静触点34与动触点35接触过程中起到导向作用
81.本实施例中，顶封装体36及底封装体37为弹性材质。这样首先，将顶封装体36与底封装体37设置为弹性材质，使得弹性管体局部形变时，顶封装体36也能随之产生弹性形变，提高设备的灵敏度。其次，在外力作用下，顶封装体36与底封装体37接触时会通过产生弹性
形变起到缓冲作用，降低刚性接触对设备的损耗，延长产品的使用寿命。
82.本实施例中，管体为具有一定弹性形变量的胶管。胶管同时满足设备对弹性形变能力、绝缘能力的要求，且加工方便，生产成本低。动触点35与静触点34为沿长度方向固设于管体(支撑体)的金属丝。通过金属丝具备的延展性，使得动触点35具备一定的弹性形变能力，又具有较好的导电性能，同时金属丝具有较好的韧性，增加产品的结构强度，使得动触点35和静触点34不易断裂。
83.如图1-图5所示，防撞梁4正面的两侧分别设有一个防碰撞传感器3。通过在防撞梁4的两侧分别设置防碰撞传感器3，能够同时对防撞梁4两侧进行检测。在其他实施例中，防撞梁正面中心位置还设有一个防碰撞传感器3。这样，通过在防撞梁4正面设置三个防碰撞传感器3，可以从三个角度实现防撞功能，且三个防碰撞传感器3各自独立与避障电路连接，这样可以增加防撞装置的检测精度，便于对障碍物未知的精准定位。而为了使得单个防碰撞传感器3的端部翘边，在防撞梁4的末端还设有理线器45，理线器45使得防碰撞传感器与防撞梁4之间的连接更稳固，同时避免防碰撞传感器3端部翘边，使得防撞装置整体上更为整洁。
84.本技术实施例还公开了一种避障控制方法，如图8所示，包括步骤：
85.s1、建立指令数据库
86.预先建立指令数据库，用于存储与所述身份标签相关联的第一避障指令，以及与身份标签相关联的传感器方位信息，传感器方位信息用以标记对应防碰撞传感器相对扫雪机器人所处的相对方位。
87.通过建立指令数据库，将身份标签与对应的第一避障指令相关联存储，通过识别传感器信息中的身份标签，再调用数据库中与该身份标签相对应的第一避障指令并输出该指令。能够极大的减少系统的运算量，提升设备的快速避障反应能力。
88.s2、接收检测信号
89.接收检测信号，接收传感器发送的检测信号，其中，传感器包括如上述实施例中的防碰撞传感器，防碰撞传感器在不同方位设置多个，还包括遥感传感器，遥感传感器包括用于接收电磁波的接收装置，检测信号包括遥感传感器发出的遥感信号。
90.这样，通过设置在多个方位设置防碰撞传感器，接收到检测信号后读取对应身份标签，根据对应身份标签输出对应的第一避障指令。根据不同传感器输出不同的避障指令，从而实现多个角度的精细化控制，能够针对障碍物所处方位做出更为精确的避障动作。
91.s3、判断检测信号类型是否为碰撞信号
92.判断接收到的检测信号为碰撞信号或遥感信号，其中，碰撞信号为电信号，遥感信号为电磁波信号。电磁波信号包括毫米波信号或光波，该光波用于合成障碍物图像信息。若检测信号为碰撞信号，则进行步骤s4，若检测信号为遥感信号，则进行步骤s6。
93.这样通过接触式避障传感器与遥感避障传感器相结合，当接触式避障传感器检测到与障碍物时，输出第一避障指令，执行与第一避障指令相对应的避障动作。当遥感避障传感器检测到障碍物时，输出第二避障指令，执行与第二避障指令相匹配的避障动作，只要两套避障系统有一个正常工作，就能实现避障功能，增加避障系统的可靠性。其中，接触式避障装置作为保险措施，在遥感避障装置信号不佳或精度降低时，避免移动小车卡在障碍物处无法行进。
94.s4、读取传感器信息
95.读取检测信号中与防碰撞传感器对应的传感器信息，传感器信息包括与防碰撞传感器一一对应的身份标签；该身份标签可以是对应传感器一一对应的编号或型号。
96.s5、输出第一避障指令
97.根据身份标签，调用指令库中与该身份标签相匹配的避障指令，控制行走系统向特定方位行走预定距离。其中特定方向为防碰撞传感器相对方位的反向。例如，当检测到碰撞信号的防碰撞传感器对应的方位处于扫雪机器人的左侧，则控制扫雪机器人向右行驶预定距离，然后绕过障碍物继续行进。这样，通过控制行走系统向对应传感器所处相对方位的反向行走预定距离，能够于障碍物拉开一定距离，给绕过障碍物提供活动空间。
98.s6、输出第二避障指令
99.第二避障指令具体为：根据接收到的遥感信号，生成绕过障碍物的行走路径，并控制扫雪机器人按该路径行走。其中，遥感传感器包括但不限于毫米波雷达、摄像头或红外传感器。
100.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。