一種家用巡視智能機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種家用巡視智能機(jī)器人，包括移動底盤機(jī)構(gòu)和上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)，所述上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)包括用于對整個機(jī)器人實(shí)施自動控制，對各種輸入數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行分析處理的上位機(jī)和用于將用戶命令發(fā)送給移動底盤機(jī)構(gòu)的中央處理單元；所述移動底盤機(jī)構(gòu)包括全向輪、動力機(jī)構(gòu)和電氣控制單元，所述電氣控制單元，用于控制動力機(jī)構(gòu)將電能轉(zhuǎn)換為動能；動力機(jī)構(gòu)，用于將電能轉(zhuǎn)換為動能并控制全向輪運(yùn)行；全向輪，用于帶動移動底盤機(jī)構(gòu)移動。
【專利說明】一種家用巡視智能機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種家用巡視智能機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前應(yīng)用的機(jī)器人以工業(yè)機(jī)器人居多，主要用來替代完成條件惡劣，非一般智力與體力直接能完成的工作。其功能單一，專門解決某個特定問題，大多無移動基體。有移動基體的機(jī)器人，其移動方式一般為步行式、履帶式、輪式結(jié)構(gòu)。步行式移動結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性和有障礙物的場所難以充分發(fā)揮其效用。履帶式移動結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)彎不靈活，體積偏大。常見的輪式移動結(jié)構(gòu)運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)動精度不高，方向不便控制。
[0003]根據(jù)現(xiàn)有機(jī)器人技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型志在于提供一種機(jī)器人技術(shù)方案主要應(yīng)用于家庭安全巡視，遠(yuǎn)程監(jiān)控與通訊，解決人們因疏忽大意或出行導(dǎo)致的家庭各類安全問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種家庭巡視智能機(jī)器人，該機(jī)器人具有移動全方向性、控制智能性的特點(diǎn)，可對住宅進(jìn)行巡視，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控與通訊，實(shí)現(xiàn)防盜、輔助檢測煤氣泄漏、火源等報警功能，也可用于家庭娛樂。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種家用巡視智能機(jī)器人，包括移動底盤機(jī)構(gòu)和上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)，所述上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)包括用于對整個機(jī)器人實(shí)施自動控制，對各種輸入數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行分析處理的上位機(jī)和用于將用戶命令發(fā)送給移動底盤機(jī)構(gòu)的中央處理單元；所述移動底盤機(jī)構(gòu)包括全向輪、動力機(jī)構(gòu)和電氣控制單元，所述電氣控制單元，用于控制動力機(jī)構(gòu)將電能轉(zhuǎn)換為動能；動力機(jī)構(gòu)，用于將電能轉(zhuǎn)換為動能并控制全向輪運(yùn)行；全向輪，用于帶動移動底盤機(jī)構(gòu)移動。
[0006]作為優(yōu)選，所述中央處理單元，用于接收移動底盤機(jī)構(gòu)反饋回的信息，構(gòu)成閉環(huán)反饋控制。
[0007]作為優(yōu)選,所述電氣控制單元包括:
[0008]光電傳感器，用于檢測左前方和右前方障礙物并發(fā)送第一檢測信息；
[0009]碰撞傳感器，用于檢測左前方和右前方光電傳感器無法檢測到的盲區(qū)障礙物并發(fā)送第二檢測信息；
[0010]主控制器，用于接收第一檢測信息和第二檢測信息通過動力機(jī)構(gòu)控制全向輪運(yùn)行，躲避左前方和右前方障礙物。
[0011]作為優(yōu)選，所述電氣控制單元還包括:
[0012]溫度傳感器，用于檢測室內(nèi)溫度并發(fā)送第三檢測信號；
[0013]煙霧傳感器，用于檢測室內(nèi)煙霧濃度并發(fā)送第四檢測信號，
[0014]所述主控制器，還用于接收第三檢測信息和第四檢測信息發(fā)出警報信息，能夠及時避免火災(zāi)的發(fā)生。[0015]作為優(yōu)選,所述電氣控制單元還包括:
[0016]人體熱釋電傳感器，用于探測直徑4?5米的區(qū)域并發(fā)送第五檢測信號；
[0017]攝像頭，用于拍攝室內(nèi)情況；
[0018]液晶顯示，用于儲存攝像頭所拍攝的畫面，并顯示攝像頭(16)拍攝的畫面，
[0019]所述主控制器，還用于接收第五檢測信息并發(fā)出警報信息，避免有人侵入，并記錄下入侵者的信息。
[0020]作為優(yōu)選，所述電氣控制單元還包括:
[0021]無線模塊，用于中央處理單元和移動底盤機(jī)構(gòu)之間的信號接送，還用于進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通訊，遠(yuǎn)程監(jiān)控信號的發(fā)送和接受。
[0022]作為優(yōu)選，所述動力機(jī)構(gòu)由三個電機(jī)組成，三個電機(jī)互成120度安裝，所述三個電機(jī)的轉(zhuǎn)軸分別固定連接全向輪。
[0023]作為優(yōu)選，所述三個全向輪分別由兩個同樣的盤輪組成，兩層盤輪之間沿軸向留有間隙。
[0024]作為優(yōu)選，所述盤輪外周線上，均安裝有九個腰鼓形的橡膠輪，橡膠輪的軸靠近盤輪外周線，兩個盤輪上的橡膠輪在周向上彼此錯開安裝，橡膠輪的分布沿周向無間隙。
[0025]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:1、本實(shí)用新型的移動底盤機(jī)構(gòu)具有精確移動與多種智能功能，可作為某領(lǐng)域?qū)I(yè)機(jī)器人的智能移動載體，省去了移動平臺設(shè)計及設(shè)計不合理帶來的諸多問題。
[0026]2、機(jī)器人的移動部分采用精密機(jī)械技術(shù)的三輪全向移動結(jié)構(gòu)，使之運(yùn)行靈活，無弧形轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象。解決了步行式結(jié)構(gòu)在有障礙物的場所難以充分發(fā)揮其效用；履帶式結(jié)構(gòu)體積大，轉(zhuǎn)彎不靈活；普通輪式結(jié)構(gòu)存在運(yùn)行不穩(wěn)定，方向不便控制的問題。
[0027]3、本實(shí)用新型采用了多種傳感器技術(shù)和綜合技術(shù)，集傳感器信息處理，車體控制、通訊、定位、識別于一體。對各種信號進(jìn)行檢測、比較和分析。能實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控與通信，具有安全巡視報警等多種功能。解決了一般機(jī)器人功能單一，布線式防火設(shè)備難安裝，一般監(jiān)測裝置監(jiān)控范圍小而位置不易改變，以及有線控制需人值守的問題。
[0028]4、本實(shí)用新型提出了一種家庭式機(jī)器人應(yīng)用方案，能夠很好地解決人們普遍擔(dān)心的因出行而無法解決的家庭安全問題。是機(jī)器人用于家庭輔助管理，家庭娛樂的新嘗試。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型的一種家用巡視智能機(jī)器人實(shí)施例的原理示意圖。
[0030]圖2為圖1中移動部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031][主要元件符號說明]1-移動底盤機(jī)構(gòu)、2-上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)、3-全向輪、4-動力機(jī)構(gòu)、5-電氣控制單元、6-中央處理單元、7-上位機(jī)、8-主控制器、9-溫度傳感器、10-液晶顯示、11-碰撞傳感器、12-人體熱釋電傳感器、13-光電傳感器、14-煙霧傳感器、15-無線模塊、16-攝像頭、17-橡膠輪。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。[0033]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有的不足提供一種家用巡視智能機(jī)器人，如圖1所示，包括移動底盤機(jī)構(gòu)I和上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)2，所述上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)2包括用于對整個機(jī)器人實(shí)施自動控制，對各種輸入數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行分析處理的上位機(jī)7和用于將用戶命令發(fā)送給移動底盤機(jī)構(gòu)I的中央處理單元6 ;所述移動底盤機(jī)構(gòu)I包括全向輪3、動力機(jī)構(gòu)4和電氣控制單元5，所述電氣控制單元5，用于控制動力機(jī)構(gòu)4將電能轉(zhuǎn)換為動能；動力機(jī)構(gòu)4，用于將電能轉(zhuǎn)換為動能并控制全向輪3運(yùn)行；全向輪3，用于帶動移動底盤機(jī)構(gòu)I移動。
[0034]所述中央處理單元6，用于接收移動底盤機(jī)構(gòu)I反饋回的信息，構(gòu)成閉環(huán)反饋控制。
[0035]所述電氣控制單元5包括:
[0036]光電傳感器13，用于檢測左前方和右前方障礙物并發(fā)送第一檢測信息；
[0037]碰撞傳感器11，用于檢測左前方和右前方光電傳感器13無法檢測到的盲區(qū)障礙物并發(fā)送第二檢測信息；
[0038]主控制器8，用于接收第一檢測信息和第二檢測信息通過動力機(jī)構(gòu)4控制全向輪3運(yùn)行，躲避左前方和右前方障礙物。
[0039]所述電氣控制單元5還包括:
[0040]溫度傳感器9，用于檢測室內(nèi)溫度并發(fā)送第三檢測信號；
[0041]煙霧傳感器14，用于檢測室內(nèi)煙霧濃度并發(fā)送第四檢測信號，
[0042]所述主控制器8，還用于接收第三檢測信息和第四檢測信息發(fā)出警報信息，能夠及時避免火災(zāi)的發(fā)生。
[0043]所述電氣控制單元5還包括:
[0044]人體熱釋電傳感器12，用于探測直徑4?5米的區(qū)域并發(fā)送第五檢測信號；
[0045]攝像頭16,用于拍攝室內(nèi)情況；
[0046]液晶顯示10，用于儲存攝像頭16所拍攝的畫面，并顯示攝像頭16拍攝的畫面，
[0047]所述主控制器8，還用于接收第五檢測信息并發(fā)出警報信息，避免有人侵入，并記錄下入侵者的信息。
[0048]所述電氣控制單元5還包括:
[0049]無線模塊15，用于中央處理單元6和移動底盤機(jī)構(gòu)I之間的信號接送，還用于進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通訊，遠(yuǎn)程監(jiān)控信號的發(fā)送和接受。
[0050]如圖2所示，所述動力機(jī)構(gòu)4由三個電機(jī)組成，三個電機(jī)互成120度安裝，所述三個電機(jī)的轉(zhuǎn)軸分別固定連接全向輪3，所述三個全向輪3分別由兩個同樣的盤輪組成，兩層盤輪之間沿軸向留有間隙，所述盤輪外周線上，均安裝有九個腰鼓形的橡膠輪17，橡膠輪17的軸靠近盤輪外周線，兩個盤輪上的橡膠輪17在周向上彼此錯開安裝，橡膠輪17的分布沿周向無間隙。
[0051]本實(shí)用新型根據(jù)以上所述的技術(shù)方案，具有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與通訊的功能:上位機(jī)負(fù)責(zé)將用戶發(fā)送的命令發(fā)送給移動底盤，移動底盤通過接收的輸入信息與反饋回來的控制信號比較，構(gòu)成閉環(huán)反饋控制，使行走定位更精確，使信號及時發(fā)送和回傳。
[0052]該機(jī)器人具有安全巡視功能:其上設(shè)置煙霧傳感器，溫度傳感器，人體熱釋電傳感器，光電傳感器、碰撞傳感器，攝像頭等，用來檢測和輸入傳感信號供上層控制。用戶可在上位機(jī)控制軟件部分設(shè)置機(jī)器人自動巡檢，檢測室內(nèi)是否有超出預(yù)設(shè)置的意外情況發(fā)生。上位機(jī)將自動巡檢命令通過無線方式把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，機(jī)器人檢測到命令數(shù)據(jù)并接收命令，其上的主控制器響應(yīng)命令，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使機(jī)器人在室內(nèi)自主運(yùn)動，自動躲避障礙物，也能躲避階梯，防止機(jī)器人因?yàn)槁洳顚?dǎo)致跌落，實(shí)現(xiàn)無人干預(yù)自主巡檢。在巡檢過程中，利用數(shù)字式溫度傳感器將巡視檢測室內(nèi)溫度，通過比較對超過預(yù)設(shè)置的情況進(jìn)行報警。也能輔佐煙霧傳感器，提高室內(nèi)火災(zāi)的檢測精度。
[0053]人體熱釋電傳感器在一旦有人侵入探測區(qū)域內(nèi)(本實(shí)用新型有效范圍4?5米)的情況下，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)放大后向外輸出。
[0054]該機(jī)器人具有故障自檢和一定的自維護(hù)功能:若系統(tǒng)發(fā)生故障，機(jī)器人控制器自動記錄故障，在液晶上和上位機(jī)顯示，方便用戶維修排除故障。機(jī)器人在工作過程中，如出現(xiàn)電池電壓過低，系統(tǒng)將自動在充電塢的指引下回到充電塢進(jìn)行充電，充電完畢后機(jī)器人將繼續(xù)完成上次沒有完成的任務(wù)。
[0055]該機(jī)器人具有自主運(yùn)動至指定地點(diǎn)的功能:用戶需要讓機(jī)器人自主運(yùn)動到指定地點(diǎn)，用戶只需設(shè)置目的地的X，y坐標(biāo)。機(jī)器人根據(jù)軌跡算法自動計算路徑完成移動，并可根據(jù)運(yùn)動路徑反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時修正，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，其精度可達(dá)到1_。
[0056]本實(shí)用新型采用了基于無線模塊的通訊技術(shù):上位機(jī)控制部分和移動底盤采用無線通訊，這樣既節(jié)約成本又解決了有線通訊需要很長的電纜造成成本高，移動平臺移動時要拖拽很長電纜，對機(jī)器人的移動造成很大障礙的問題。
[0057]本實(shí)用新型還采用了以控制技術(shù)為主的綜合技術(shù):本實(shí)用新型綜合采用了控制技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、多種傳感器技術(shù)，光學(xué)技術(shù)，精密機(jī)械技術(shù)，模擬、數(shù)字電路技術(shù)，無線電技術(shù)(用于遠(yuǎn)程控制或數(shù)據(jù)回傳)等。將各種傳感器感受到的不同信號輸入上位控制器，控制器以無線的方式發(fā)送或接受反饋信息，控制機(jī)器人精確移動，并對結(jié)果進(jìn)行分析，對不安全的情況進(jìn)行報警處理。
[0058]本實(shí)用新型采用了全向移動的精密機(jī)械技術(shù):三個互成120度安裝的單個全向輪組成三輪結(jié)構(gòu)，在各方向上運(yùn)動靈活，全方向移動，對場所等無特殊要求。單個全向輪是由兩個同樣的盤輪組成的雙層結(jié)構(gòu)；在每個盤輪外周線上，各裝有九個近似腰鼓形的橡膠輪，橡膠輪的軸靠近盤輪外周線，兩層盤輪之間沿軸向留有間隙，供橡膠輪自由轉(zhuǎn)動；兩個盤輪上的橡膠輪在周向上彼此錯開安裝，全部橡膠輪分布沿周向無間隙，有少量重疊。
[0059]以上對實(shí)用新型實(shí)施例所提供的家用巡視機(jī)器人進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文應(yīng)用了具體個例對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種家用巡視智能機(jī)器人，包括移動底盤機(jī)構(gòu)(I)和上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述上位機(jī)控制機(jī)構(gòu)(2)包括用于對整個機(jī)器人實(shí)施自動控制，對各種輸入數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行分析處理的上位機(jī)(7)和用于將用戶命令發(fā)送給移動底盤機(jī)構(gòu)(I)的中央處理單元(6)；所述移動底盤機(jī)構(gòu)(I)包括全向輪(3)、動力機(jī)構(gòu)(4)和電氣控制單元(5)，所述電氣控制單元(5)，用于控制動力機(jī)構(gòu)(4)將電能轉(zhuǎn)換為動能；動力機(jī)構(gòu)(4)用于將電能轉(zhuǎn)換為動能并控制全向輪(3)運(yùn)行；全向輪(3)用于帶動移動底盤機(jī)構(gòu)(I)移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述中央處理單元(6)，用于接收移動底盤機(jī)構(gòu)(I)反饋回的信息，構(gòu)成閉環(huán)反饋控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述電氣控制單元(5)包括: 光電傳感器(13)，用于檢測左前方和右前方障礙物并發(fā)送第一檢測信息； 碰撞傳感器(11)，用于檢測左前方和右前方光電傳感器(13)無法檢測到的盲區(qū)障礙物并發(fā)送第二檢測信息； 主控制器(8)，用于接收第一檢測信息和第二檢測信息通過動力機(jī)構(gòu)(4)控制全向輪(3)運(yùn)行，躲避左前方和右前方障礙物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述電氣控制單元(5)還包括: 溫度傳感器(9 )，用于檢測室內(nèi)溫度并發(fā)送第三檢測信號； 煙霧傳感器(14 )，用于檢測室內(nèi)煙霧濃度并發(fā)送第四檢測信號， 所述主控制器(8)，還用于接收第三檢測信息和第四檢測信息發(fā)出警報信息，能夠及時避免火災(zāi)的發(fā)生。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至4任意一項所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述電氣控制單元(5)還包括: 人體熱釋電傳感器(12)，用于探測直徑4?5米的區(qū)域并發(fā)送第五檢測信號； 攝像頭(16),用于拍攝室內(nèi)情況； 液晶顯不(10),用于儲存攝像頭(16)所拍攝的畫面，并顯不攝像頭(16)拍攝的畫面， 所述主控制器(8)，還用于接收第五檢測信息并發(fā)出警報信息，避免有人侵入，并記錄下入侵者的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述電氣控制單元(5)還包括: 無線模塊(15)，用于中央處理單元(6)和移動底盤機(jī)構(gòu)(I)之間的信號接送，還用于進(jìn)行遠(yuǎn)程無線通訊，遠(yuǎn)程監(jiān)控信號的發(fā)送和接受。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述動力機(jī)構(gòu)(4)由三個電機(jī)組成，三個電機(jī)互成120度安裝，所述三個電機(jī)的轉(zhuǎn)軸分別固定連接全向輪(3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述三個全向輪(3)分別由兩個同樣的盤輪組成，兩層盤輪之間沿軸向留有間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的家用巡視智能機(jī)器人，其特征在于，所述盤輪外周線上，均安裝有九個腰鼓形的橡膠輪(17)，橡膠輪(17)的軸靠近盤輪外周線，兩個盤輪上的橡膠輪(17)在周向上彼此錯開安裝，橡膠輪(17)的分布沿周向無間隙。
【文檔編號】B25J5/00GK203485197SQ201320470250
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】于寶成, 王春梅 申請人:于寶成, 王春梅