触碰定位模组以及机器设备

技术领域

本申请涉及接触性定位技术领域，特别是涉及一种触碰定位模组以及机器设备。

背景技术

触碰定位传感器被广泛应用于汽车、扫地机器人、雨滴传感器等产品中，利用受到的触碰力解决定位分辨的问题。

常见的触碰定位传感器多采用传感器单体，当传感器单体受到触碰力后，传感器单体将触碰信号转换为电信号，电信号通过信号线传递至控制端，控制端对电信号进行处理加工后再加以应用。由于传感器单体转换后的电信号为弱信号，弱信号经过一定距离传输后，不仅有用的信号会衰减，而且还会引入噪声信号，使得信号质量下降，导致触碰定位可靠性低。

发明内容

基于此，有必要针对触碰定位可靠性差的问题，提供一种触碰定位模组以及机器设备。

一种触碰定位模组，包括：

基板；

触碰传感器，所述触碰传感器设于所述基板，所述触碰传感器用于在受到触碰力后产生触碰信号；以及

线路板，所述线路板设于所述基板，所述线路板包括信号处理电路，所述信号处理电路与所述触碰传感器电性连接，所述信号处理电路用于接收所述触碰信号并对所述触碰信号进行处理。

上述触碰定位模组，将触碰传感器和线路板作为一个整体设置于基板上，当触碰传感器受到触碰力时，触碰传感器产生触碰信号，并将触碰信号传输至信号处理电路，信号处理电路立即对接收到的触碰信号进行处理，即在触碰信号受到耦合干扰前就对触碰信号进行处理，这样能够有效避免信号受到干扰，增强信号的抗干扰能力。此外，将触碰传感器和线路板作为一个整体设置于基板上，这样还能够减少信号的传输距离，从而降低信号衰减以及传输损耗，增强信号的抗干扰能力。

在其中一个实施例中，所述触碰定位模组还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩罩设于所述触碰传感器和所述线路板。

在其中一个实施例中，所述屏蔽罩的弹性模量为0.1GPa～500Gpa。

在其中一个实施例中，所述触碰定位模组还包括连接器，所述连接器包括连接座以及设于所述连接座的端子，所述连接座安装于所述基板，所述端子与所述线路板电性连接。

在其中一个实施例中，所述连接座的弹性模量为0.1GPa～500Gpa。

在其中一个实施例中，所述基板包括相对设置的第一板面以及第二板面，所述触碰传感器和所述线路板均设于所述第一板面，所述第二板面设有安装部。

在其中一个实施例中，所述安装部包括软胶贴，所述软胶贴粘接于所述第二板面。

在其中一个实施例中，所述基板的弹性模量为0.1GPa～500Gpa。

在其中一个实施例中，所述触碰传感器与所述基板之间的接触为点接触、线接触或者面接触。

一种机器设备，包括机器本体以及所述的触碰定位模组，所述触碰定位模组设于所述机器本体。

上述机器设备，将触碰传感器和线路板作为一个整体设置于基板上，当触碰传感器受到触碰力时，触碰传感器产生触碰信号，并将触碰信号传输至信号处理电路，信号处理电路立即对接收到的触碰信号进行处理，即在触碰信号受到耦合干扰前就对触碰信号进行处理，这样能够有效避免信号受到干扰，增强信号的抗干扰能力。此外，将触碰传感器和线路板作为一个整体设置于基板上，这样还能够减少信号的传输距离，从而降低信号衰减以及传输损耗，增强信号的抗干扰能力。

附图说明

图1为本申请一实施例的触碰定位模组的结构示意图。

图2为图1的触碰定位模组的结构分解图一。

图3为图1的触碰定位模组的结构分解图二。

图4为图1的触碰定位模组的结构分解图三。

附图标号说明：

10、基板；20、触碰传感器；21a、固定端；21b、第一固定端；22b、第二固定端；21c、第一自由端；22c、第二自由端；30、支撑结构；31、支撑体；40、线路板；50、屏蔽罩；60、连接器；70、软胶贴；80、线束。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在触碰定位的方案中，多采用传感器单体，当传感器单体受到触碰力后，传感器单体将触碰信号转换为电信号，电信号通过信号线传递至控制端，控制端对电信号进行处理加工后再加以应用。在此过程中，由于传感器单体转换后的电信号为弱信号，弱信号经过一定距离传输后，不仅有用的信号会衰减，而且还会引入噪声信号，导致信噪比降低，即信号质量下降，例如信号失真而无法识别。针对上述的缺陷，本实施例提供一种触碰定位模组。

参阅图1和图2，图1示出了本申请一实施例中的触碰定位模组的结构示意图，图2示出了图1的触碰定位模组的结构分解图。本申请一实施例提供的触碰定位模组，包括基板10、触碰传感器20以及线路板40。所述触碰传感器20设于所述基板10，所述触碰传感器20用于在受到触碰力后产生触碰信号。所述线路板40设于所述基板10，所述线路板40包括信号处理电路，所述信号处理电路与所述触碰传感器20电性连接，所述信号处理电路用于接收所述触碰信号并对所述触碰信号进行处理。

需要说明的是，上述的信号处理电路用于对接收到的触碰信号进行滤波、放大等处理。

可选地，触碰传感器20为压电传感器，压电传感器利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器，其中压电效应是指某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生弯曲、伸缩等形变时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。当然，在其它实施例中，触碰传感器20也可为其它类型的传感器，不以此为限。

上述的触碰定位模组，将触碰传感器20和线路板40作为一个整体设置于基板10上，当触碰传感器20受到触碰力时，触碰传感器20产生触碰信号，并将触碰信号传输至信号处理电路，信号处理电路立即对接收到的触碰信号进行处理，即在触碰信号受到耦合干扰前就对触碰信号进行处理，这样能够有效避免信号受到干扰，增强信号的抗干扰能力，保证触碰定位可靠性。此外，将触碰传感器20和线路板40作为一个整体设置于基板10上，这样还能够减少信号的传输距离，从而降低信号衰减以及传输损耗，增强信号的抗干扰能力，保证触碰定位可靠性。

在一个实施例中，参阅图2、图3和图4，图2示出了图1的触碰定位模组的结构分解图一，图3示出了图1的触碰定位模组的结构分解图二，图4示出了图1的触碰定位模组的结构分解图三。触碰定位模组还包括支撑结构30。所述支撑结构30设于所述基板10，所述触碰传感器20设于所述支撑结构30上，所述支撑结构30用于支撑所述触碰传感器20，以使所述触碰传感器20至少部分相对所述基板10悬空。当触碰定位模组受到触碰力后，触碰传感器20相对基板10悬空的部分晃动幅度较大，这样触碰定位模组更容易识别到触碰信号，有利于提高触碰定位模组的灵敏度，进而提高触碰定位的可靠性。

可选地，参阅图2，触碰传感器20为悬臂梁式传感器。具体地，所述支撑结构30包括支撑体31，所述支撑体31设有一个。所述触碰传感器20包括固定端21a，所述固定端21a连接于所述支撑体31，所述触碰传感器20除所述固定端21a以外的部位相对所述基板10悬空。当触碰定位模组受到触碰力后，悬臂梁式传感器的晃动幅度较大，这样触碰定位模组更容易识别到触碰信号，有利于提高触碰定位模组的灵敏度，进而提高触碰定位的可靠性。

其中，支撑体31为长条形、圆形和三角形中的至少一种。例如，支撑体31为长条形，长条形支撑体31沿基板10的长度方向或者宽度方向延伸。

本实施例中，触碰传感器20采用焊接的方式安装于基板10，基板10与触碰传感器20的焊接位置形成支撑体31。当然，在其它实施例中，也可采用其它方式形成支撑体31，不以此为限。

可选地，参阅图3，触碰传感器20为简支梁式传感器。具体地，所述支撑结构30包括支撑体31，所述支撑体31设有两个，所述两个支撑体31间隔设置。所述触碰传感器20包括相对设置的第一固定端21b以及第二固定端22b，所述第一固定端21b与其中一个所述支撑体31连接，所述第二固定端22b与另外一个所述支撑体31连接，所述触碰传感器20位于所述第一固定端21b和所述第二固定端22b之间的部分相对所述基板10悬空。由于触碰传感器20与两个支撑体31接触，当触碰定位模组受到触碰力后，两个支撑体31分别受到一个向上的作用力，两个向上的作用力叠加于触碰传感器20，使得触碰传感器20位于第一固定端21b和第二固定端22b之间的部分晃动幅度较大，这样触碰定位模组更容易识别到触碰信号，有利于提高触碰定位模组的灵敏度，进而提高触碰定位的可靠性。

其中，支撑体31为长条形、圆形和三角形中的至少一种。需要说明的是，两个支撑体31的形状可相同，也可不同。例如，两个支撑体31均为长条形，两个支撑体31均沿基板10的长度延伸，且两个支撑体31沿基板10的宽度方向间隔设置。又例如，其中一个支撑体31为长条形，另外一个支撑体31为三角形。

本实施例中，触碰传感器20的第一固定端21b和第二固定端22b分别焊接于基板10，第一固定端21b与基板10的焊接位置形成一个支撑体31，第二固定端22b与基板10的焊接位置形成另外一个支撑体31。当然，在其它实施例中，也可采用其它方式形成支撑体31，不以此为限。

可选地，参阅图4，触碰传感器20为连续梁式传感器。具体地，所述支撑结构30包括支撑体31，所述支撑体31设有至少三个，所述至少三个支撑体31间隔设置。所述触碰传感器20包括相对设置的第一固定端21b以及第二固定端22b，所述第一固定端21b与其中一个所述触碰传感器20连接，所述第二固定端22b与其中另外一个所述触碰传感器20连接，其余所述支撑体31位于所述第一固定端21b和所述第二固定端22b之间，并与所述触碰传感器20连接。所述触碰传感器20位于相邻两个所述支撑体31之间的部位相对所述基板10悬空。由于触碰传感器20与三个以上支撑体31接触，当触碰定位模组受到触碰力后，所有支撑体31分别受到一个向上的作用力，三个以上向上的作用力叠加于触碰传感器20，使得悬空的触碰传感器20晃动幅度较大，这样触碰定位模组更容易识别到触碰信号，有利于提高触碰定位模组的灵敏度，进而提高触碰定位的可靠性。

当然，在其它实施例中，参阅图4，所述触碰传感器20包括相对设置的第一自由端21c以及第二自由端22c，所有所述支撑体31间隔地设于所述第一自由端21c和所述第二自由端22c之间，并与所述触碰传感器20连接。第一自由端21c、第二自由端22c以及触碰传感器20位于相邻两个支撑体31之间的部位相对基板10悬空。

需要说明的是，第一自由端21c和第二自由端22c是指触碰传感器20与其它部件无接触的两端。

其中，支撑体31为长条形、圆形和三角形中的至少一种。需要说明的是，所有支撑体31的形状可相同，也可不同。例如，所有支撑体31均为长条形，所有支撑体31均沿基板10的长度延伸，且所有支撑体31沿基板10的宽度方向间隔设置。又例如，其中一个支撑体31为长条形，另外一个支撑体31为三角形，其余支撑体31为圆形。

经过思考，发现基板10的选取十分重要。对于基板10的选取，需注意材料本身的弹性模量与需要装载触碰定位模组的机器本体的固有频率，机器本体的固有频率包括但不限于机身振动、语音播报、轰鸣声等带来的声波振动等。

根据多种材料之间的相互测试，可以确认，在对同样机器本体、使用同一大小的基板10的情况下，弹性模量越小的基板10，对高频带信号的抵抗就越明显。即弹性模量的大小与通频带的高低呈正相关，当选用弹性模量较低的基板10时，其通频带也就越低，也说明能屏蔽处于较高频带的频率。在本实施例中，所述基板10的弹性模量为0.1GPa～500Gpa。可选地，基板10的弹性模量为200Gpa。如此，由于机器本身的固有频率较高，而触碰定位模组在碰撞后接收到的信号频率较小，故采用低弹性模量的基板10，例如基板10的弹性模量为0.1GPa～500Gpa，低弹性模量的基板10能够过滤掉频率较高的噪声，提高触碰传感器20的信噪比，从而保证触碰定位的可靠性。

可选地，基板10为玻璃纤维布。当然，在其它实施例中，基板10也可为其它材质，不以此为限。

在一个实施例中，参阅图1和图2，图1示出了本申请一实施例中的触碰定位模组的结构示意图，图2示出了图1的触碰定位模组的结构分解图，所述触碰定位模组还包括屏蔽罩50，所述屏蔽罩50罩设于所述触碰传感器20和所述线路板40。如此设置，屏蔽罩50将触碰传感器20和线路板40罩住，使得触碰传感器20和线路板40能够隔绝外界的干扰，例如电场和磁场的干扰等，提高触碰传感器20的信噪比，保证触碰定位的可靠性。

进一步地，屏蔽罩50采用低弹性模量的材料。具体地，屏蔽罩50的弹性模量为0.1GPa～500Gpa。可选地，屏蔽罩50的弹性模量为200Gpa。如此，屏蔽罩50能够过滤掉频率较高的噪声信号，提高触碰传感器20的信噪比，保证触碰定位的可靠性。

可选地，屏蔽罩50的材质为马口铁。当然，在其它实施例中，屏蔽罩50也可为其它材质，不以此为限。

在一个实施例中，参阅图1和图2，所述触碰定位模组还包括连接器60，连接器60包括连接座以及安装于连接座的端子，连接座安装于基板10，端子与线路板40电性连接。由于基板10安装有连接器60，这样可将线束80安装在连接器60，减少手动焊接线束80至触碰传感器20或者基板10时带来的不便，同时还能够提高接线效率。若线束80、触碰传感器20等损坏，可直接更换触碰定位模组，无需重新焊接线束80，方便更换触碰定位模组。此外，触碰定位模组多在触碰场景下使用，长期使用后，会导致触碰定位模组产生裂痕，而本实施例中，在基板10安装连接器60，连接器60能够增加触碰定位模组的结构强度，有利于提高触碰定位模组的使用寿命。

可选地，连接器60的连接座焊接于基板10。当然，在其它实施例中，连接器60也可采用其它方式安装于基板10。

进一步地，连接座采用低弹性模量的材料，具体地，连接座的弹性模量为0.1GPa～500Gpa。可选地，连接座的弹性模量为200Gpa。如此，连接座能够过滤掉频率较高的噪声信号，提高触碰传感器20的信噪比，保证触碰定位的可靠性。

在一个实施例中，参阅图1和图2，所述基板10包括相对设置的第一板面以及第二板面，所述触碰传感器20和所述线路板40设于所述第一板面，所述第二板面设有安装部。如此，通过将触碰传感器20和线路板40均设于第一板面，一方面，方便触碰传感器20与线路板40之间电性连接，同时还能够减少信号的传输距离，降低信号衰减以及传输损耗，增强信号的抗干扰能力；另一方面，方便在基板10的第二板面设置安装部，以便安装触碰定位模组。

进一步地，所述安装部包括粘接层。可选地，所述粘接层为软胶贴70，所述软胶贴70粘接于所述第二板面。使用时，将软胶贴70对准基板10的第二板面，先轻按软胶贴70的中间部位，然后向软胶贴70的边缘慢慢挤压，以排出软胶贴70与基板10的第二板面之间的气泡，防止气泡对灵敏度的影响。使用软胶贴70，能够减少对环境温度和湿度的要求，无需考虑胶水用量等问题，为触碰定位模组的安装提供了便利。

可选地，软胶贴70为车规级3M胶贴。当然，在其它实施例中，软胶贴70也可为其它种类，不以此为限。

参阅图1和图2，图1示出了本申请一实施例中的触碰定位模组的结构示意图，图2示出了图1的触碰定位模组的结构分解图。本申请提供一种机器设备，包括机器本体以及上述任一实施例的触碰定位模组，触碰定位模组设于机器本体。

上述的机器设备，将触碰传感器20和线路板40作为一个整体设置于基板10上，当触碰传感器20受到触碰力时，触碰传感器20产生触碰信号，并将触碰信号传输至信号处理电路，信号处理电路立即对接收到的触碰信号进行处理，即在触碰信号受到耦合干扰前就对触碰信号进行处理，这样能够有效避免信号受到干扰，增强信号的抗干扰能力，保证触碰定位可靠性。此外，将触碰传感器20和线路板40作为一个整体设置于基板10上，这样还能够减少信号的传输距离，从而降低信号衰减以及传输损耗，增强信号的抗干扰能力，保证触碰定位可靠性。

可选地，机器设备为汽车、扫地机器人、雨滴传感器、机械手等。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。