智能多功能家用機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能多功能家用機(jī)器人,解決了現(xiàn)有技術(shù)中清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、控制不便等問(wèn)題。該智能多功能家用機(jī)器人包括通過(guò)觸點(diǎn)連接的清潔底盤(pán)和控制主機(jī),以及供電單元;其中,清潔底盤(pán)包括清潔底盤(pán)主體,設(shè)置在清潔底盤(pán)主體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),以及與控制主機(jī)通訊并用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自動(dòng)控制器;控制主機(jī)包與用戶端無(wú)線通訊并向下級(jí)下發(fā)指令的主板,以后通過(guò)TTL電平與主板連接、處理主板指令并向清潔底盤(pán)發(fā)送執(zhí)行命令的副板,以及設(shè)置在控制主機(jī)外部前方的攝像頭(1)。本實(shí)用新型不僅實(shí)現(xiàn)方便,而且成本低廉,為其大范圍的推廣應(yīng)用,奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】智能多功能家用機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種清潔機(jī)器人,具體的說(shuō),是涉及一種智能多功能家用機(jī)器人?!颈尘凹夹g(shù)】
[0002]清潔機(jī)器人,又稱自動(dòng)打掃機(jī)、智能吸塵、機(jī)器人吸塵器等,是智能家用電器的一種,能憑借一定的人工智能,自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作。清潔機(jī)器的機(jī)身為無(wú)線機(jī)器,以圓盤(pán)型為主,使用充電電池運(yùn)作,操作方式以遙控器、或是機(jī)器上的操作面板。一般能設(shè)定時(shí)間預(yù)約打掃,自行充電,機(jī)器人的前方有設(shè)置感應(yīng)器,可偵測(cè)障礙物,如碰到墻壁或其他障礙物,會(huì)自行轉(zhuǎn)彎,并依每間不同廠商設(shè)定,而走不同的路線,有規(guī)劃清掃地區(qū)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中,目前市面所銷(xiāo)售的清潔機(jī)器人主要存在以下缺陷:無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控,無(wú)法實(shí)現(xiàn)人不在家中即可控制掃地機(jī)的運(yùn)行,清潔機(jī)器人的控制范圍、工作效率并不理想,實(shí)用性不強(qiáng);此外,現(xiàn)有的清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高,推廣應(yīng)用的難度較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺陷,提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便、成本低廉的智能多功能家用機(jī)器人。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用了技術(shù)方案如下:
[0006]智能多功能家用機(jī)器人,包括通過(guò)觸點(diǎn)連接的清潔底盤(pán)和控制主機(jī),以及供電單元;其中,清潔底盤(pán)包括清潔底盤(pán)主體,設(shè)置在清潔底盤(pán)主體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),與控制主機(jī)通訊并用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自動(dòng)控制器;控制主機(jī)包括與用戶端無(wú)線通訊并向下級(jí)下發(fā)指令的主板,以后通過(guò)TTL電平與主板連接、處理主板指令并向清潔底盤(pán)發(fā)送執(zhí)行命令的副板,以及設(shè)置在控制主機(jī)外部前方的攝像頭。
[0007]具體的說(shuō),所述清潔底盤(pán)主體包括底盤(pán)外殼,帶動(dòng)底盤(pán)外殼移動(dòng)的移動(dòng)裝置,設(shè)置在底盤(pán)外殼內(nèi)并用于將外部垃圾收集至底盤(pán)外殼內(nèi)的滾刷,內(nèi)置于底盤(pán)外殼內(nèi)并與滾刷位置相對(duì)、用于收集滾刷清掃至底盤(pán)外殼內(nèi)垃圾的垃圾倉(cāng),將滾刷裸露在底盤(pán)外殼外的清掃窗口,與垃圾倉(cāng)對(duì)應(yīng)的垃圾出口 ;其中,移動(dòng)裝置、滾刷均受驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步的,所述清潔底盤(pán)主體的底部邊沿還設(shè)有用于感應(yīng)障礙的感應(yīng)探頭。
[0009]再進(jìn)一步的,所述清潔底盤(pán)主體的底部、位于清掃窗口一側(cè)還設(shè)有輔助清掃刷。
[0010]具體的說(shuō),所述主板包括主控芯片,通過(guò)minipc1-e接口與主控芯片連接的通訊模塊,通過(guò)USB接口與主控芯片連接的圖像處理芯片。
[0011]作為優(yōu)選,主板中芯片及模塊的型號(hào)如下:
[0012]主控芯片選用AR9331模塊作為主板核心控制模塊;
[0013]通訊模塊包括4G移動(dòng)通訊模塊和WIFI通訊模塊,其中,4G移動(dòng)通訊模塊選用中興4G移動(dòng)通訊模塊ME3760,WIFI通訊模塊選用RTL8187L ;
[0014]圖像處理芯片選用中星微VC0338圖像處理芯片。
[0015]主板上還包括其他輔助電路及擴(kuò)展接口,其為現(xiàn)有成熟技術(shù),因此,不作贅述。[0016]副板包括微控制器芯片,通過(guò)I/O總線與微控制器芯片連接的用于遙控家用電器的射頻收發(fā)模塊或紅外收發(fā)電路、地址鎖存芯片、地址譯碼芯片,以及預(yù)留擴(kuò)展使用的I/o總線接口。
[0017]為了更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型,所述副板還連接有可驅(qū)動(dòng)清潔底盤(pán)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片,其作用在于可通過(guò)該電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片直接驅(qū)動(dòng)清潔底盤(pán)上的電機(jī)動(dòng)作,而無(wú)需通過(guò)向清潔地板上自動(dòng)控制器發(fā)送控制指令來(lái)驅(qū)動(dòng)。
[0018]為了進(jìn)一步擴(kuò)展本實(shí)用新型功能,所述副板通過(guò)I/O總線接口還連接有通過(guò)其連接各類(lèi)傳感器的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。所述副板通過(guò)I/o總線接口還連接有通過(guò)其連接揚(yáng)聲器的語(yǔ)音識(shí)別模塊。
[0019]作為優(yōu)選,副本中采用的芯片、模塊的型號(hào)具體情況如下:
[0020]微控制器芯片選用stc89c52 ;
[0021 ] 射頻收發(fā)模塊選用RXB14射頻收發(fā)模塊;
[0022]紅外收發(fā)電路選用現(xiàn)有成熟的電路;
[0023]地址鎖存芯片選用地址鎖存芯片74383 ;
[0024]地址譯碼芯片選用芯片74hcl38 ;
[0025]電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選用L298n電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片;
[0026]數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片選用ADC0809 ;
[0027]語(yǔ)音識(shí)別模塊選用LD3320。
[0028]通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片連接各類(lèi)傳感器,以擴(kuò)展本實(shí)用新型的功能,如:有毒氣體檢測(cè)傳感器QM-n5,溫濕度傳感SHT75。
[0029]本實(shí)用新型中,供電單元采用大容量鋰離子蓄電池及相關(guān)電路為系統(tǒng)工作提供穩(wěn)定DC12V、5V、3.3V電源,其屬于現(xiàn)有技術(shù),故不作贅述。供電單元的設(shè)置位置可在控制主機(jī)和清潔底盤(pán)上任選其一。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0031](I)本實(shí)用新型通過(guò)控制主機(jī)與清潔底盤(pán)的結(jié)合工作方式,簡(jiǎn)化了清潔底盤(pán)的結(jié)構(gòu),方便用戶通過(guò)PC機(jī)或智能終端對(duì)清潔底盤(pán)進(jìn)行控制,不僅實(shí)現(xiàn)方便,而且成本低廉,為其大范圍的推廣應(yīng)用,奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0032](2)本實(shí)用新型中控制主機(jī)和清潔底盤(pán)為分體式設(shè)計(jì),二者通過(guò)觸點(diǎn)連接,一個(gè)控制主機(jī)可與多種不同的清潔底盤(pán)連接,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用,實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境下各種專(zhuān)業(yè)性的清潔功能。
[0033](3)本實(shí)用新型中控制主機(jī)上設(shè)有攝像頭,該攝像頭收集當(dāng)前機(jī)器人所處環(huán)境然后通過(guò)無(wú)線傳輸至用戶端,用戶根據(jù)接收到的圖像信息發(fā)出相應(yīng)的操作指令,然后通過(guò)控制主機(jī)指揮清潔底盤(pán)執(zhí)行相應(yīng)的清潔動(dòng)作,控制方便、清掃的針對(duì)性強(qiáng),實(shí)用性高。
[0034](4)本實(shí)用新型在副板上預(yù)留有I/O總線接口,可實(shí)現(xiàn)多種擴(kuò)展功能,如下:有毒氣體的檢測(cè)及遠(yuǎn)程的報(bào)警,室內(nèi)空氣質(zhì)量的檢測(cè)及報(bào)警(語(yǔ)音提示開(kāi)窗關(guān)窗等)紅外監(jiān)控的語(yǔ)音及遠(yuǎn)程的報(bào)警等附加功能,有效地提高了本實(shí)用新型的擴(kuò)展性,完善了本實(shí)用新的功倉(cāng)泛。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】[0035]圖1為本實(shí)用新型中清潔底盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2為本實(shí)用新型中清潔底盤(pán)的仰視圖。
[0037]圖3為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0038]圖4為本實(shí)用新型中副板的擴(kuò)展功能原理圖。
[0039]圖5為本實(shí)用新型的工作流程圖。
[0040]附圖中對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記名稱如下:1_攝像頭,2_底盤(pán)外殼,3_滾刷,4_清掃窗口,5-垃圾倉(cāng),6-垃圾出口,7-感應(yīng)探頭,8-輔助清掃刷。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。
實(shí)施例
[0042]如圖1至3所示,本實(shí)施例提供了一種智能多功能家用機(jī)器人,其主要包括控制主機(jī)和清潔底盤(pán)兩部分,二者采用分體式設(shè)計(jì),控制主機(jī)可直接插在清潔底盤(pán)上,控制主機(jī)和清潔底盤(pán)可獨(dú)立工作,二者之間采用觸點(diǎn)連接。一個(gè)控制主機(jī)可與多種清潔底盤(pán)連接使用,實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境下各種專(zhuān)業(yè)性的清潔功能。
[0043]清潔底盤(pán)包括清潔底盤(pán)主體,設(shè)置在清潔底盤(pán)主體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),以及與控制主機(jī)通訊并用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自動(dòng)控制器;控制主機(jī)包括與用戶端無(wú)線通訊并向下級(jí)下發(fā)指令的主板,以后通過(guò)TTL電平與主板連接、處理主板指令并向清潔底盤(pán)發(fā)送執(zhí)行命令的副板,以及設(shè)置在控制主機(jī)外部前方的攝像頭I。攝像頭采集到清潔機(jī)器人當(dāng)前所處環(huán)境,然后將其反饋給控制主機(jī),由控制主機(jī)將圖像信息反饋至用戶端。
[0044]清潔底盤(pán)主體是清掃的執(zhí)行機(jī)構(gòu),其由若干機(jī)械部件構(gòu)成,具體情況如下:清潔底盤(pán)主體包括底盤(pán)外殼2,帶動(dòng)底盤(pán)外殼2移動(dòng)的移動(dòng)裝置,設(shè)置在底盤(pán)外殼2內(nèi)并用于將外部垃圾收集至底盤(pán)外殼2內(nèi)的滾刷3,內(nèi)置于底盤(pán)外殼內(nèi)并與滾刷位置相對(duì)、用于收集滾刷3清掃至底盤(pán)外殼內(nèi)垃圾的垃圾倉(cāng)5,將滾刷3裸露在底盤(pán)外殼外的清掃窗口 4,與垃圾倉(cāng)5對(duì)應(yīng)的垃圾出口 6 ;其中,移動(dòng)裝置、滾刷均受驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng),自動(dòng)控制器可單獨(dú)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)裝置工作,實(shí)現(xiàn)清潔底盤(pán)前進(jìn)后退轉(zhuǎn)彎等行走動(dòng)作。底盤(pán)外殼形狀可多選,如:圓形、橢圓、正方形、長(zhǎng)方形等,本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)附圖中的底盤(pán)外殼形狀不應(yīng)當(dāng)限制本申請(qǐng)的保護(hù)范圍;移動(dòng)裝置可選用滾輪式、履帶式等現(xiàn)有常見(jiàn)的移動(dòng)設(shè)備;滾刷的刷毛應(yīng)當(dāng)傾斜于清掃窗口設(shè)置并延伸至清掃窗口外,驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾刷轉(zhuǎn)動(dòng),滾刷將垃圾通過(guò)清掃窗口掃入底盤(pán)外殼內(nèi),并被收集在垃圾倉(cāng)中,最后由垃圾出口統(tǒng)一排出。
[0045]考慮到清潔底盤(pán)行動(dòng)時(shí),清潔底盤(pán)的運(yùn)行不被障礙阻擋,本實(shí)施例在清潔底盤(pán)主體的底部邊沿還設(shè)有用于感應(yīng)障礙的感應(yīng)探頭7。通過(guò)感應(yīng)探頭探測(cè)到障礙物后,清潔底盤(pán)即可避開(kāi)該障礙物,確保移動(dòng)及清潔的暢通。
[0046]采用滾刷無(wú)法清掃到環(huán)境中的邊角及角落,因此,本實(shí)施例在清潔底盤(pán)主體的底部、位于清掃窗口 4 一側(cè)還設(shè)有輔助清掃刷8,輔助清掃刷的結(jié)構(gòu)由三個(gè)刷條呈扇形張開(kāi)構(gòu)成。
[0047]主板包括主控芯片,通過(guò)minipc1-e接口與主控芯片連接的通訊模塊,通過(guò)USB接口與主控芯片連接的圖像處理芯片。主控芯片選用AR9331模塊作為主板核心控制模塊,其作用在于處理信息數(shù)據(jù)及發(fā)送指令;通訊模塊包括4G移動(dòng)通訊模塊和WIFI通訊模塊,通訊模塊主要用于完成主板與副板、主板與用戶端的信息通訊,其中,4G移動(dòng)通訊模塊選用中興4G移動(dòng)通訊模塊ME3760,WIFI通訊模塊選用RTL8187L ;圖像處理芯片選用中星微VC0338圖像處理芯片,攝像頭連接到圖像處理芯片,其拍攝下的圖像信息經(jīng)過(guò)該芯片處理后,傳輸至副板。此外,主板上還包括其他輔助電路及擴(kuò)展接口,其為現(xiàn)有成熟技術(shù),因此,不作贅述。
[0048]副板用于將主板下發(fā)的指令傳送至清潔底盤(pán),其包括微控制器芯片,與微控制器芯片連接的用于遙控家用電器的射頻收發(fā)模塊或紅外收發(fā)電路、地址鎖存芯片、地址譯碼芯片,以及預(yù)留擴(kuò)展使用的I/o總線接口。清潔底盤(pán)通過(guò)射頻收發(fā)模塊或紅外收發(fā)電路遙控家用電器,其作用相當(dāng)于相應(yīng)家用電器的遙控板。
[0049]進(jìn)一步的,副板還連接有可驅(qū)動(dòng)清潔底盤(pán)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。副板通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)清潔底盤(pán)上的電機(jī),實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)清潔底盤(pán)的遠(yuǎn)程控制。
[0050]副本中米用的芯片、模塊的型號(hào)具體情況如下:微控制器芯片選用stc89c52 ;身寸頻收發(fā)模塊選用RXB14射頻收發(fā)模塊;紅外收發(fā)電路選用現(xiàn)有成熟的電路;地址鎖存芯片選用地址鎖存芯片74383 ;地址譯碼芯片選用芯片74hcl38 ;電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選用L298n電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片;數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片選用ADC0809 ;語(yǔ)音識(shí)別模塊選用LD3320。
[0051]如圖4所示,考慮到本實(shí)用新型的功能擴(kuò)展,副板上預(yù)留有若干I/O總線接口,通過(guò)該接口可連接數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、語(yǔ)音識(shí)別模塊等,其中,數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片又可外接若干傳感器,以便于對(duì)環(huán)境起到監(jiān)測(cè)作用,語(yǔ)音識(shí)別模塊則可連接揚(yáng)聲器。
[0052]支持本實(shí)用新型運(yùn)行的供電單元采用大容量鋰離子蓄電池及相關(guān)電路為系統(tǒng)工作提供穩(wěn)定DC12V、5V、3.3V電源,其屬于現(xiàn)有技術(shù),故不作贅述。供電單元的設(shè)置位置可在控制主機(jī)和清潔底盤(pán)上任選其一。
[0053]值得說(shuō)明的是,本實(shí)用新中的相關(guān)芯片及模塊均為現(xiàn)有的芯片和模塊。
[0054]如圖5所示,本實(shí)用新型的工作過(guò)程包括兩種:
[0055]其一
[0056]清潔底盤(pán)直接受其內(nèi)部的自動(dòng)控制器控制,由自動(dòng)控制器控制清潔底盤(pán)動(dòng)作。
[0057]其二
[0058]用戶根據(jù)反饋的圖像信息,通過(guò)用戶端向控制主機(jī)發(fā)送控制指令,然后由控制主機(jī)將該控制指令下達(dá)清潔底盤(pán)。
[0059]按照上述實(shí)施例,便可很好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。值得說(shuō)明的是,基于上述設(shè)計(jì)原理的前提下,為解決同樣的技術(shù)問(wèn)題,即使在本實(shí)用新型所公開(kāi)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做出的一些無(wú)實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)或潤(rùn)色,所采用的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)仍然與本實(shí)用新型一樣,故其也應(yīng)當(dāng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,包括通過(guò)觸點(diǎn)連接的清潔底盤(pán)和控制主機(jī),以及供電單元;其中,清潔底盤(pán)包括清潔底盤(pán)主體,設(shè)置在清潔底盤(pán)主體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),以及與控制主機(jī)通訊并用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的自動(dòng)控制器;控制主機(jī)包與用戶端無(wú)線通訊并向下級(jí)下發(fā)指令的主板,以后通過(guò)TTL電平與主板連接、處理主板指令并向清潔底盤(pán)發(fā)送執(zhí)行命令的副板,以及設(shè)置在控制主機(jī)外部前方的攝像頭(I);所述清潔底盤(pán)主體包括底盤(pán)外殼(2),帶動(dòng)底盤(pán)外殼(2)移動(dòng)的移動(dòng)裝置,設(shè)置在底盤(pán)外殼(2)內(nèi)并用于將外部垃圾收集至底盤(pán)外殼(2)內(nèi)的滾刷(3),內(nèi)置于底盤(pán)外殼內(nèi)并與滾刷位置相對(duì)、用于收集滾刷(3)清掃至底盤(pán)外殼內(nèi)垃圾的垃圾倉(cāng)(5 ),將滾刷(3 )裸露在底盤(pán)外殼外的清掃窗口( 4),與垃圾倉(cāng)(5)對(duì)應(yīng)的垃圾出口(6);其中,移動(dòng)裝置、滾刷均受驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述清潔底盤(pán)主體的底部邊沿還設(shè)有用于感應(yīng)障礙的感應(yīng)探頭(J)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述清潔底盤(pán)主體的底部、位于清掃窗口(4) 一側(cè)還設(shè)有輔助清掃刷(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述主板包括主控芯片,通過(guò)minipc1-e接口與主控芯片連接的通訊模塊,通過(guò)USB接口與主控芯片連接的圖像處理芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述通訊模塊包括4G移動(dòng)通訊模塊和WIFI通訊模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述副板包括微控制器芯片,與微控制器芯片連接的用于遙控家用電器的射頻收發(fā)模塊或紅外收發(fā)電路、地址鎖存芯片、地址譯碼芯片,以及預(yù)留擴(kuò)展使用的I/O總線接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述副板還連接有可驅(qū)動(dòng)清潔底盤(pán)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述副板通過(guò)I/O總線接口還連接有通過(guò)其連接各類(lèi)傳感器的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能多功能家用機(jī)器人,其特征在于,所述副板通過(guò)I/O總線接口還連接有通過(guò)其連接揚(yáng)聲器的語(yǔ)音識(shí)別模塊。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK203779486SQ201420116193
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】樊夏曉 申請(qǐng)人:樊夏曉