一種智能跟隨機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種智能跟隨機(jī)器人，包括機(jī)器人主體、遙控器，機(jī)器人主體上設(shè)有控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu)；控制系統(tǒng)包括控制器、定位模塊，所述定位模塊與遙控器無線連接，定位模塊連接控制器，動力系統(tǒng)受控于控制器，動力系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊與用以驅(qū)動所述行走機(jī)構(gòu)的行走電機(jī)相連。本實(shí)用新型的機(jī)器人主體能夠隨著拿著遙控器的人行走，不需要拖拽，還可以遙控操作；能夠適應(yīng)各種路面包括坡路、階梯等復(fù)雜路段，行走平穩(wěn)安全，自帶的蜂鳴器可在特殊情況下進(jìn)行報(bào)警，防止跟丟或遺失。
【專利說明】
一種智能跟隨機(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，尤其涉及一種智能跟隨機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，越來越多的工作發(fā)展需要用到機(jī)器人，但真正能給人們?nèi)粘Ｉ顜矸奖愫汀坝H民”的機(jī)器人卻寥寥無幾，比如在春運(yùn)的車站，人潮涌動，人們都大包小包的帶著行李，背著挎著提著;建筑工地上，沉重木料，沙石，水泥讓運(yùn)送的工人們苦不堪言;工廠倉庫里，倉庫工人們正辛勞地搬運(yùn)一件件貨物。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型旨在提供一種智能跟隨機(jī)器人，能跟隨使用者并搬運(yùn)物體。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種智能跟隨機(jī)器人，包括機(jī)器人主體、遙控器，所述機(jī)器人主體上設(shè)有控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu);所述控制系統(tǒng)包括控制器、定位模塊，所述定位模塊與遙控器無線連接，定位模塊連接控制器，所述動力系統(tǒng)受控于控制器，所述動力系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動模塊，所述電機(jī)驅(qū)動模塊與用以驅(qū)動所述行走機(jī)構(gòu)的行走電機(jī)相連。
[0006]優(yōu)選的，所述定位模塊包括無線收發(fā)模塊和超聲波接收模塊，所述遙控器包括遙控器控制器、無線收發(fā)模塊和超聲波發(fā)射模塊，所述超聲波接收模塊至少有三個(gè)。
[0007]進(jìn)一步的，所述行走電機(jī)和行走機(jī)構(gòu)均有兩個(gè)，兩個(gè)行走電機(jī)分別與兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)相連，所述兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)相對于機(jī)器人主體前進(jìn)的方向左右設(shè)置。兩個(gè)行走電機(jī)分別控制兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)，使用差速控制機(jī)器人主體的轉(zhuǎn)向。
[0008]優(yōu)選的，所述行走機(jī)構(gòu)包括履帶式輪。
[0009]進(jìn)一步的，所述行走機(jī)構(gòu)還包括移動履帶，所述移動履帶設(shè)于履帶式輪前方并與履帶式輪相連，所述移動履帶包括轉(zhuǎn)動臂和履帶，步進(jìn)電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動臂的一端相連，轉(zhuǎn)動臂兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)輪，所述履帶套在轉(zhuǎn)輪上，移動履帶前方設(shè)有避障傳感器，所述避障傳感器與控制器相連，所述步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動模塊相連。移動履帶可以幫助機(jī)器人主體通過陡坡、階梯等路面。
[0010]進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)包括與控制器相連的避障傳感器和/或溫度傳感器和/或角度傳感器。
[0011]優(yōu)選的，所述控制器連有蜂鳴器，當(dāng)機(jī)器人本體與遙控器超過設(shè)定距離時(shí)蜂鳴器鳴響。
[0012]優(yōu)選的，所述機(jī)器人主體設(shè)有LED燈，在遙控器上設(shè)有控制LED燈的遙控器按鍵。
[0013]進(jìn)一步的，所述遙控器位于手環(huán)上。
[0014]進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)包括與控制器相連的藍(lán)牙模塊。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0016]本實(shí)用新型的機(jī)器人主體能夠隨著拿著遙控器的人行走，不需要拖拽，還可以遙控操作；能夠適應(yīng)各種路面包括坡路、階梯等復(fù)雜路段，行走平穩(wěn)安全，自帶的蜂鳴器可在特殊情況下進(jìn)行報(bào)警，防止跟丟或者遺失。
【附圖說明】
[0017]圖1是遙控器的原理圖；
[0018]圖2是機(jī)器人主體的原理圖；
[0019]圖3是機(jī)器人主體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:1_箱體、2-履帶式輪、3-移動履帶、4-LED燈。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]本實(shí)施例中智能跟隨機(jī)器人，包括機(jī)器人主體、遙控器，優(yōu)選的遙控器包括可佩戴的手環(huán)，機(jī)器人主體上設(shè)有控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu);遙控器設(shè)有遙控器控制系統(tǒng)。遙控器在智能跟隨機(jī)器人系統(tǒng)中充當(dāng)被動信號源角色，主要功能是接收機(jī)器人主體發(fā)射的無線信號，并向機(jī)器人主體回發(fā)超聲波信號配合機(jī)器人系統(tǒng)完成對遙控器的定位。機(jī)器人主體外側(cè)設(shè)有LED燈，在遙控器上設(shè)有控制LED燈的遙控器按鍵。
[0024]機(jī)器人主體控制系統(tǒng)包括控制器、定位模塊，定位模塊與遙控器無線連接，定位模塊連接控制器，定位模塊包括無線收發(fā)模塊和超聲波接收模塊，遙控器包括遙控器控制器、無線收發(fā)模塊和超聲波發(fā)射模塊組，超聲波接收模塊至少有三個(gè)?？刂葡到y(tǒng)包括與控制器相連的避障傳感器、溫度傳感器、角度傳感器的一個(gè)或者多個(gè)。角度傳感器是安放在機(jī)器人主體下方，控制器連有蜂鳴器，當(dāng)機(jī)器人本體與遙控器超過設(shè)定距離時(shí)蜂鳴器鳴響。
[0025]動力系統(tǒng)受控于控制器，動力系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊與用以驅(qū)動所述行走機(jī)構(gòu)的行走電機(jī)相連。行走電機(jī)和行走機(jī)構(gòu)均有兩個(gè)，兩個(gè)行走電機(jī)分別與兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)相連，兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)相對于機(jī)器人主體前進(jìn)的方向左右設(shè)置。兩個(gè)行走電機(jī)分別控制兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)，使用差速控制機(jī)器人主體的轉(zhuǎn)向。行走機(jī)構(gòu)包括履帶式輪，行走機(jī)構(gòu)還包括移動履帶，移動履帶設(shè)于履帶式輪前方并與履帶式輪相連，移動履帶包括轉(zhuǎn)動臂和履帶，步進(jìn)電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動臂的一端相連，轉(zhuǎn)動臂兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)輪，履帶套在轉(zhuǎn)輪上，移動履帶前方設(shè)有避障傳感器，避障傳感器與控制器相連，所述步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動模塊相連。步進(jìn)電機(jī)與移動履帶相連接，通過移動履帶上的避障傳感器信號來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)移動履帶往上轉(zhuǎn)動。移動履帶可以幫助機(jī)器人主體通過陡坡、階梯等路面。
[0026]下面結(jié)合附圖分別對遙控器系統(tǒng)和機(jī)器人主體系統(tǒng)進(jìn)行介紹:
[0027]如圖1所示，遙控器控制系統(tǒng)包括遙控器控制器，以及與遙控器控制器相連的無線收發(fā)模塊、電源、超聲波發(fā)射模塊和遙控器按鍵。
[0028]超聲波發(fā)射模塊組:在本實(shí)施例中是利用超聲波測距和定位技術(shù)完成機(jī)器人主體對遙控器的定位。為了減少定位誤差，采用坐標(biāo)系定位算法，為保證機(jī)器人系統(tǒng)至少同時(shí)有三個(gè)接收器能回應(yīng)，所以超聲波發(fā)射模塊組的超聲波信號至少覆蓋180°的范圍。
[0029]無線收發(fā)模塊:為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人主體對遙控器的同步跟隨，在機(jī)器人主體和遙控器中均安裝了無線電裝置。機(jī)器人主體向遙控器發(fā)送無線電，無線電為機(jī)器人主體的反饋信號，使得超聲波發(fā)射模塊向機(jī)器人主體發(fā)射超聲波信號。
[0030]遙控器按鍵:此按鍵通過無線信號傳輸，按下按鍵就給LED燈一個(gè)輸出信號，達(dá)到照明的作用;還有轉(zhuǎn)換模式的作用，如在跟隨模式和藍(lán)牙遙控模式間轉(zhuǎn)換。
[0031]電源模塊:電源采用輕便可充電的鋰電池，給遙控器供電。
[0032]機(jī)器人主體的動力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相連接，并根據(jù)控制系統(tǒng)的程序來執(zhí)行命令，動力系統(tǒng)包括蓄電池、電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊連接兩個(gè)行走電機(jī)，兩個(gè)行走電機(jī)分別連著行走機(jī)構(gòu);蓄電池以給機(jī)器人系統(tǒng)供電，在沒有電時(shí)，可充電。
[0033]如圖2所示，機(jī)器人系統(tǒng)具體包括控制器，以及與控制器相連的無線收發(fā)模塊、超聲波接收模塊組、藍(lán)牙模塊、按鍵、角度傳感器、避障傳感器、溫度傳感器、電源模塊、蜂鳴器、顯示模塊、LED燈、電池管理模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊。
[0034]超聲波接收模塊組:在本實(shí)施例中是利用超聲波測距和定位技術(shù)完成機(jī)器人主體對遙控器的定位。為了減少定位誤差，采用坐標(biāo)系定位算法，單個(gè)超聲波接收器無法滿足，機(jī)器人系統(tǒng)至少同時(shí)有三個(gè)接收器能接收到超聲波信號，為確保機(jī)器人系統(tǒng)同時(shí)至少有三個(gè)接收器接收到超聲波信號，所以在機(jī)器人主體上安裝至少3個(gè)超聲波接收模塊。為了連續(xù)準(zhǔn)確定位，在機(jī)器人主體上安裝4個(gè)超聲波接收模塊，這樣機(jī)器人主體上的4個(gè)超聲波接收器可以陸續(xù)收到超聲波信號，優(yōu)選的，4個(gè)超聲波接收模塊分別位于一個(gè)平行四邊形的頂點(diǎn)上，為了方便計(jì)算，4個(gè)超聲波接收模塊分別位于一個(gè)矩形的頂點(diǎn)上。將4個(gè)超聲波接收模塊作為參照點(diǎn)，依次發(fā)射得到4個(gè)距離。根據(jù)空間位置計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)相對于參照點(diǎn)的坐標(biāo)，通過以上4個(gè)參照點(diǎn)可以獲得發(fā)射點(diǎn)的2組坐標(biāo)，將2組坐標(biāo)求平均值可以減少誤差。由此計(jì)算出遙控器在機(jī)器人本體所建立的坐標(biāo)系中的具體坐標(biāo)，從而確定遙控器的方向和距離。如果計(jì)算出來的距離大于設(shè)定距離，且機(jī)器人還處于跟隨狀態(tài)，則控制電機(jī)向遙控器方向移動，從而實(shí)現(xiàn)自動跟隨功能。
[0035]無線收發(fā)模塊:和遙控器控制系統(tǒng)中的無線收發(fā)模塊是一樣的，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人主體對遙控器的同步跟隨，在機(jī)器人主體和遙控器中均安裝了無線電裝置。
[0036]避障傳感器:實(shí)現(xiàn)機(jī)器人主體自動避障的功能，使機(jī)器人主體的跟隨更加安全和智能化。
[0037]藍(lán)牙模塊:通信使用異步串口實(shí)現(xiàn)，機(jī)器人主體與智能手機(jī)進(jìn)行藍(lán)牙通訊，智能手機(jī)上有控制機(jī)器人本體的APP，用手機(jī)遙控機(jī)器人主體的行駛。
[0038]溫度傳感器:溫度傳感器作為溫度補(bǔ)償單元，使聲速等參數(shù)更加準(zhǔn)確，從而提高超聲波定位的精度。
[0039]按鍵:需要轉(zhuǎn)換模式時(shí)用，控制機(jī)器人主體在跟隨模式和藍(lán)牙遙控模式間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0040]電機(jī)驅(qū)動模塊:在選擇電機(jī)時(shí)應(yīng)充分考慮機(jī)器人主體的負(fù)載能力和扭力，為保證機(jī)器人主體在復(fù)雜路段順利通過，本實(shí)施例中通過PWM(脈沖寬度調(diào)制)來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)機(jī)器人按照設(shè)定距離來跟隨目標(biāo)。電機(jī)驅(qū)動模塊連接兩個(gè)行走電機(jī)，兩個(gè)行走電機(jī)就是圖2中所示的左電機(jī)和右電機(jī)。
[0041 ]電源管理模塊:在電源管理模塊中主要對電池電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)所檢測的結(jié)果對電池進(jìn)行過充、過放保護(hù);在機(jī)器人系統(tǒng)中對電能的變換、分配、檢測及其他電能進(jìn)行管理。
[0042]角度傳感器:主要在復(fù)雜路段能夠反映坡度高度，讓速度保持平衡，避免側(cè)翻。
[0043]蜂鳴器:蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，本實(shí)施例中設(shè)定當(dāng)遙控器與機(jī)器人主體的距離大于3米時(shí)，蜂鳴器立刻進(jìn)行蜂鳴報(bào)警，提示使用者，防止機(jī)器人主體跟丟或者遺失。
[0044]LED燈:主要裝置在機(jī)器人主體外側(cè)，以遙控器控制該LED的輸出是低電平還是高電平，起到照明作用。
[0045]顯示模塊:顯示用電量，做好充電的準(zhǔn)備。
[0046]電源模塊:機(jī)器人主體為獨(dú)立行走系統(tǒng)，所以機(jī)器人控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)只能由機(jī)器人主體自身攜帶，考慮電機(jī)的選擇要求負(fù)載和扭力大，所以電源采用合適的可充電的鋰電池。
[0047]實(shí)施例2
[0048]如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例的區(qū)別自在于:機(jī)器人主體包括存放物品的箱體I，遙控器為與機(jī)器人控制系統(tǒng)配對的手環(huán)。箱體I的下方是控制器等相關(guān)模塊的安置處，為避免路途的顛簸，控制器等相關(guān)模塊的連接和擺放應(yīng)特別注意。優(yōu)選的，箱體I為長方體，4個(gè)超聲波接收模塊分別安裝在箱體I的4個(gè)角上，LED燈4設(shè)置在箱體I前方在黑夜中起到照明的作用；履帶式輪2是由主動輪驅(qū)動、圍繞著主動輪、負(fù)重輪、誘導(dǎo)輪和托帶輪的柔性鏈環(huán)，在選材中盡可能的選擇較輕的，由于履帶接觸面大，所以摩擦力也大，動力系統(tǒng)要能達(dá)到足夠的動力。為了在坡度大和階梯中更穩(wěn)定的行駛，機(jī)器人前方設(shè)有移動履帶3，所述移動履帶3包括轉(zhuǎn)動臂和履帶，步進(jìn)電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動臂的一端相連，轉(zhuǎn)動臂兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)輪，履帶套在轉(zhuǎn)輪上，移動履帶設(shè)于履帶式輪前方并與履帶式輪相連，步進(jìn)電機(jī)控制轉(zhuǎn)動臂的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而調(diào)整移動履帶3的角度，行走電機(jī)驅(qū)動履帶式輪2和移動履帶3向前行走，移動履帶3前方設(shè)有避障傳感器，避障傳感器與控制器相連。移動履帶3前方的避障傳感器只判斷階梯高度，讓移動履帶往上轉(zhuǎn)或者不動，安裝在別處的避障傳感器是判斷前方路段障礙物的，并順利通過的。在遇到上階梯時(shí)可根據(jù)移動履帶3前方安裝的傳感器來判別前方高度，如前方高度與現(xiàn)在的角度，避障傳感器將信號傳給控制器，控制器控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動，將移動履帶往上轉(zhuǎn)動，直到避障傳感器沒檢測到信號;平時(shí)則保持默認(rèn)角度。箱體下方設(shè)置有角度傳感器，在路途中機(jī)器人主體會利用角度傳感器來判斷路況的平整性，根據(jù)平整性的不同來減速或者加速，保持機(jī)器人主體的平衡性。為了避免中途電量用完和一些緊急情況，優(yōu)選的，在機(jī)器人主體正前方設(shè)置拉桿，在特殊情況，操作者可以像拉行李箱一樣拉著機(jī)器人走。本實(shí)用新型在實(shí)現(xiàn)跟隨人行駛的過程中，做到了任何路況都可以簡單通過;打破原有的背包，手提包，行李箱，不消耗體力，實(shí)現(xiàn)了包跟隨人的腳步往前走，具有清潔環(huán)保、簡單智能、成本合適、方便實(shí)用的特點(diǎn)。
[0049]當(dāng)然，本實(shí)用新型還可有其它多種實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:包括機(jī)器人主體、遙控器，所述機(jī)器人主體上設(shè)有控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、行走機(jī)構(gòu);所述控制系統(tǒng)包括控制器、定位模塊，所述定位模塊與遙控器無線連接，定位模塊連接控制器，所述動力系統(tǒng)受控于控制器，所述動力系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動模塊，所述電機(jī)驅(qū)動模塊與用以驅(qū)動所述行走機(jī)構(gòu)的行走電機(jī)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述定位模塊包括無線收發(fā)模塊和超聲波接收模塊，所述遙控器包括遙控器控制器、無線收發(fā)模塊和超聲波發(fā)射模塊，所述超聲波接收模塊至少有三個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述行走電機(jī)和行走機(jī)構(gòu)均有兩個(gè)，兩個(gè)行走電機(jī)分別與兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)相連，所述兩個(gè)行走機(jī)構(gòu)相對于機(jī)器人主體前進(jìn)的方向左右設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述行走機(jī)構(gòu)包括履帶式輪。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述行走機(jī)構(gòu)還包括移動履帶，所述移動履帶設(shè)于履帶式輪前方并與履帶式輪相連，所述移動履帶包括轉(zhuǎn)動臂和履帶，步進(jìn)電機(jī)通過轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)動臂的一端相連，轉(zhuǎn)動臂兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)輪，所述履帶套在轉(zhuǎn)輪上，移動履帶前方設(shè)有避障傳感器，所述避障傳感器與控制器相連，所述步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動模塊相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括與控制器相連的避障傳感器和/或溫度傳感器和/或角度傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述控制器連有蜂鳴器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述機(jī)器人主體設(shè)有LED燈，在遙控器上設(shè)有控制LED燈的遙控器按鍵。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述遙控器位于手環(huán)上。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨機(jī)器人，其特征在于:所述控制系統(tǒng)包括與控制器相連的藍(lán)牙模塊。
【文檔編號】B25J5/00GK205614640SQ201620137136
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年2月23日
【發(fā)明人】詹雨科
【申請人】詹雨科