CN102551993B - 助行机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种助行机器人，包括用于对使用者进行扶持的扶手架、设置在所述扶手架底端的可转动的行进轮组、设置在所述扶手架内的与行进轮组连接的动力装置以及与动力装置连接的控制器、分布在扶手架顶部与控制器连接且至少为一个的红外接收器；所述至少一个红外接收器接收使用者所携带红外发射器所发射的红外信号，所述控制器根据所述至少一个红外接收器的接收结果判断使用者方位并控制动力装置驱动行进轮组向所述方位行进，对使用者进行自主跟踪。本发明在使用者不需要辅助时，接收使用者携带的红外发射器发射的红外信号确定使用者方位，进行自主跟踪，自动跟随使用者，不需使用者进行任何操作，极大的方便了使用者，大大降低了使用者的负担。

Description

助行机器人

【技术领域】

本发明涉及一种辅助行走装置，尤其涉及一种助行机器人。

【背景技术】

随着经济的不断发展，科学技术的不断进步，人们的生活水平和生活质量在不断的提高，加上医疗卫生的不断完善，人们的寿命得到极大延长，全世界呈现出明显的老龄化趋势，人口老龄化比例越来越高。

老年人由于年老，身体素质和机能下降，腿脚不便，给行走带来很大困难，常常需要子女或者他人照料，以保证出行的安全。但是，子女各自需要工作或者不与老人一起居住，不能实时的对老人进行照料，老人只能借助外部工具辅助进行行走。

最常用的老人助行工具是拐杖，但是有了拐杖，老人有时依然会感觉吃力，需要临时坐下来休息或者需要一个支点的时候，往往在没有休息设施的情况下，拐杖就无能为力了。

随着老人助行工具的发展，出现了老人助行工具。传统助行工具在老人需要扶持时对老人进行辅助扶持，但是老人在不需要辅助工具辅助时仍然需要携带助行工具，以便随时使用或者防止丢失，从而助行工具就成为了一种负担，给老人带来极大不便。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提供一种能够对使用者进行自主跟踪，减轻使用者负担的助行机器人。

一种助行机器人，包括用于对使用者进行扶持的扶手架、设置在所述扶手架底端的可转动的行进轮组、设置在所述扶手架内的与行进轮组连接的动力装置以及与动力装置连接的控制器、分布在扶手架顶部与控制器连接且至少为一个的红外接收器；所述至少一个红外接收器接收使用者所携带红外发射器所发射的红外信号，所述控制器根据所述至少一个红外接收器的接收结果判断使用者方位并控制动力装置驱动行进轮组向所述方位行进，对使用者进行自主跟踪。

优选的，所述扶手架顶部具有两个相对的扶手，分别为左扶手以及右扶手，所述扶手架底部形成用于容纳所述动力装置以及控制器的收容仓；所述左扶手和右扶手均由扶手架顶部侧壁开设缺口形成。

优选的，所述行进轮组为四轮结构，包括沿行进方向设置在扶手架底端前方的两个前驱动轮以及沿行进方向设置在扶手架底端后方的两个后随动轮。

优选的，所述红外接收器为多个，按照预设角度和间隔分布设置在所述扶手架顶部，所述多个红外接收器各自接收使用者携带的红外发射装置所发射的特定频率载波的红外信号。

优选的，所述控制器根据接收到红外信号的红外接收器的数量和在扶手架上的分布位置判断使用者携带的红外发射器所在方位，判定使用者方位。

优选的，所述助行机器人还包括设置在扶手架底部且距离地面一定高度的避障装置；所述避障装置包括至少一个避障发射器及至少一个避障接收器，所述避障发射器用于向行进区域发射避障红外光，所述避障接收器用于接收被障碍物阻挡反射回的避障红外光，所述控制器根据接收到反射避障红外光的避障接收器的角度和分布位置确定障碍物位置，控制动力装置驱动行进轮组进行规避。

优选的，所述助行机器人还包括设置在所述扶手架中部、与扶手架转动连接的便携座椅。

优选的，所述助行机器人还包括对行进轮组进行抱死的抱死装置；所述抱死装置包括均与控制器连接的抱死按钮以及抱死器；所述抱死按钮设置在扶手架上用于供使用者触发抱死功能，接收使用者的抱死指令并传送给控制器，所述控制器接收到抱死指令后控制抱死器对行进轮组进行抱死。

优选的，所述抱死按钮设置在右扶手上。

优选的，所述助行机器人还包括家居控制装置；所述家居控制装置包括分别与控制器连接的控制按钮以及家居遥控器，所述控制按钮设置在扶手架有左扶手的位置，供使用者根据需要进行触发发出控制命令，所述控制按钮获取控制命令通过控制器交由家居遥控器，所述家居遥控器与所控制的家居建立无线传感控制网络，接受控制命令并通过建立的无线传感控制网络对家居进行控制。

优选的，所述控制按钮为四个，对应起床、休闲、静谧、睡眠四种情景模式，对所控制的家电进行统一的设定，使用者通过触发控制按钮发出控制命令，选择所需的情景模式。

优选的，所述助行机器人还包括拨号和提醒装置，所述拨号和提醒装置包括存储器、拨号按钮、语音接收器、扬声器以及通讯模块；

所述存储器用于存储联系人号码；

所述拨号按钮设置在扶手架右扶手的位置，与存储器中的联系人号码对应，接收使用者一键拨号的拨号命令通过控制器交由通讯模块；

所述语音接收模块接收使用者的语音；

所述扬声器用于对联系人语音和提醒短信内容进行播报；

通讯模块接收拨号命令对拨号按钮对应的联系人号码进行拨号，进行连通通讯，将使用者语音进行发送并将联系人语音和接收到的提醒短信交由扬声器。

优选的，所述无线传感控制网络采用ZigBee技术。

上述助行机器人，在使用者不需要辅助时，接收使用者携带的红外发射器发射的红外信号确定使用者方位，进行自主跟踪，自动跟随使用者，不需使用者进行任何操作，极大的方便了使用者，大大降低了使用者的负担。

同时，该助行机器人的避障装置在对使用者自主跟踪时有效规避障碍物和使用者，防止被障碍物卡死、撞到使用者；便携座椅在使用者疲劳时为使用者提供短暂休息，抱死装置有效防止助行机器人对使用者辅助时速度过快或者使用者休息时行进轮组自由滑动对使用者造成危险，家居控制装置在使用者处于室内时对智能家居进行简单容易的控制，减轻了使用者负担。拨号和提醒模块提供使用者一键拨号和提醒功能，使用者能够简单轻松的与联系人进行沟通，联系人通过提醒短信对老人进行提醒，从而大大的提高对使用者的监督和护理，确保了使用者的安全。

【附图说明】

图1是一个实施例中助行机器人结构主视图；

图2是一个实施例中助行机器人结构后视图；

图3是一个实施例中助行机器人内部结构示意图；

图4是一个实施例中红外接收器工作原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

图1是一个实施例中助行机器人结构主视图。图2是一个实施例中助行机器人结构后视图。图3是一个实施例中助行机器人内部结构示意图。该助行机器人包括扶手架110、设置在扶手架110底部且可转动的行进轮组120、设置在扶手架110内部的动力装置130以及控制器140、设置在扶手架130顶部的至少一个红外接收器150。

扶手架110具有一定高度，用于供老人(主要为老人，也可为儿童或者腿脚有残疾的人)进行扶持。该实施例中，扶手架110为U型扶手架，顶部(相对地面)具有两个相对的扶手，分别为左扶手111以及右扶手112，底部形成用于容纳动力装置130以及控制器140的收容仓113。左扶手111和右扶手112均由扶手架110顶部侧壁开设缺口形成，便于老人稳定抓持。

行进轮组120用于对扶手架110进行支持且带动扶手架110行进，为四轮结构，分别为两个前驱动轮121以及两个后随动轮122。前驱动轮121设置在扶手架110底端的前方(相对助行机器人行进方向)，由动力装置130驱动进行转动行走，后随动轮122设置在扶手架110底端后方，在前驱动轮121的带动下跟随行走。前驱动轮121和后随动轮122处于同一高度，四轮结构有效保证该助行机器人平稳行走。

动力装置130用于驱动行进组轮120。该实施例中，动力装置130为与前驱动轮121连接的电机，驱动前驱动轮121转动行走。

图4是一个实施例中红外接收器工作原理图。红外接收器150用于捕捉接收老人所携带红外发射器所发出的特定频率载波的红外信号，并将接收到的红外信号交由控制器140。该实施例中，红外接收器150为多个，按照预设角度和间隔分布设置在扶手架110顶部侧壁上。多个红外接收器150各自接收老人携带的红外发射装置10所发射的特定频率载波的红外信号。

控制器140与每个红外接收器150连接，用于根据红外接收器150的接收结果判断红外发射器10所在的位置，从而判定老人位置，控制动力装置130驱动行进轮组120对老人进行自主跟踪。

老人处于某处时，红外发射器10也处于该位置，红外发射器10所发出的特定频率载波的红外光会朝向特定方向，多个红外接收器150接收时，分布在扶手架110上的多个红外接收器，只有在一定位置范围内的红外接收器150能够接收到该红外信号，则根据接收到红外信号的红外接收器150的数目和在扶手架110上的分布位置能够判断红外发射器10的方位，即老人方位。该实施例中，控制器140根据接收到红外信号的红外接收器150的数量和在扶手架110上的分布位置判断红外发射器10所在方位，从而判定老人方位。控制器100判断老人方位后，控制动力装置130驱动可转动行进轮组120向该方位行进，从而对老人进行自主跟踪。

该助行机器人，在老人不需要辅助时，只需携带并打开红外发射器10，该助行机器人红外接收器150对红外发射器10发出的红外信号进行接收，控制器140根据接收到红外信号的红外接收器150的数目和在扶手架110上的分布位置确定红外发射器10的方位来确定老人的方位，然后控制动力装置130驱动前驱动轮121转向该方位并行进跟随老人，无需老人任何操作，极大方便了老人，减轻了老人负担。同时，该红外信号中加入了一定频率的载波，这样就避免了其他的红外发射装置所发射的红外线对此跟踪装置的误导，如在户外行走时，带有一定频率载波的红外光就避免了太阳光对跟踪效果的影响。在户内行走，就避免了其他红外遥控等设备在操作时对他的影响。红外跟踪不需要高速处理器，大大降低了跟踪装置的成本。

为防止该助行机器人在自主跟踪过程中被障碍物阻挡或者撞到老人，该助行机器人还包括设置在扶手架110底部且距离地面一定高度的避障装置160。

避障装置160与控制器140连接，其包括至少一个避障发射器及至少一个避障接收器。避障发射器及避障接收器按照预设高度、位置和角度安装在扶手架110底部前方(相对助行机器人行进方向)。避障发射器用于向行进方向发射避障红外光，避障接收器用于接收被障碍物或者老人阻挡反射回的避障红外光。控制器140根据接收到反射避障红外光的避障接收器的角度和分布位置确定障碍物或者老人位置，控制动力装置130驱动行进轮组120进行减速或者转向规避，以免被障碍物阻挡卡死或者撞到老人，对老人造成伤害。

此外，为方便老人在劳累时能够进行短暂休息，该助行机器人还包括设置在扶手架110中部的便携座椅170。该便携座椅170为可折叠收拢式座椅，与扶手架110转动连接，需要时打开供老人靠座进行休息，在不需要时能够收合在扶手架110上，既能供老人休息又不增大体积且不对老人行走造成影响。

同时，为防止老人在使用该助行机器人进行辅助行走时行进速度过快，老人无法跟上，或者老人坐在便携座椅170上进行休息时行进轮组120自由滑动造成危险，该助行机器人还具有抱死装置180。

该实施例中，该抱死装置180包括均与控制器140连接的抱死按钮181以及抱死器182。抱死按钮181设置在扶手架110顶部，优选的设置在右扶手112上。抱死器182设置在行进轮组120上。用于供老人触发抱死功能，接收老人的抱死指令并传送给控制器140。控制器140接收到抱死指令后控制抱死器182对行进轮组120进行抱死，从而使该机器人停止行进或者滑动，消除安全隐患。

由于目前家庭生活的智能化，各种智能家电家居的日益普遍，日常通讯设备集成的功能越来越丰富化，但是信息量如此大的生活并不适合于老人，但是老人又必须要适应这样的生活和使用这些生活必需品，这就给老人造成极大的不便。为了使老人更加容易便利地使用现代家居的各种智能家电设备，该助行机器人还包括对多种智能家居设备进行控制的家居控制装置190，其中智能家居包括电视机、微波炉、灯光、音响、窗帘。

该实施例中，家居控制装置190包括分别与控制器140连接的控制按钮191以及家居遥控器192。

控制按钮191设置在扶手架110上，优选的设置在扶手架110有左扶手111的位置，便于老人进行触发。该控制按钮191具有四个按钮，代表四个情景模式，包括起床、休闲、静谧、睡眠四种情景模式，对所控制的智能家电进行统一的设定。老人通过触发控制按钮191发出控制命令，选择所需的情景模式。控制按钮191获取老人的控制命令并通过控制器140交由家居遥控器192。

家居遥控器192与所控制智能家居建立无线传感控制网络，接受控制器140的控制命令并通过建立的无线传感控制网络对智能家居进行控制。

与普通家居环境相比，智能家居环境不仅具有传统的居住功能，而且由原来的被动静止结构转变为能动智慧的动态结构，利用无线传感组网技术、无线网络通信技术、安全防范技术、智能控制技术、音视频技术等将各种信息传感设备集成，从而构建住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外界保持信息畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性、便利性和舒适性，甚至为各种能源费用节约资金。

该实施例中，无线传感控制网络采用ZigBee技术。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。通过合理的网络体系设置以及节点配置，建立具有多参数单元传感节点的智能无线传感体系，以及对各种家用电器、家居设备等信息传感设备和该助行机器人兼容的智能无线控制体系，通过拓扑结构控制、数据智能路由、数据加密、通讯协议标准设计等手段实现智能家庭无线传感控制网络。

老人只要通过简单的对控制按钮191进行触发就能对各种复杂智能家居进行控制，不需要对各种复杂智能家居进行了解，方便容易，减轻了老人负担。

进一步，考虑到目前手机的多样化以及功能的复杂化，更多地是迎合了年轻人的需求，对于老人其适用性越来越低，但是手机又成为出行老人不可或缺的日常用品，同时，考虑到老人由于记忆力衰退经常会忘记一些事项，该助行机器人还包括拨号和提醒装置200，用于供老人进行一键拨号，与设定的联系人进行通话，并对老人进行定时提醒。其中，拨号和提醒装置200对老人进行定时提醒采用接收提醒短信的方式进行定时提醒。

该实施例中，拨号和提醒装置200包括存储器201、拨号按钮202、语音接收器203、扬声器204以及通讯模块205。

存储器201用于存储联系人号码。

拨号按钮202与存储器201中的联系人号码对应，用于供老人进行一键拨号，接收老人的拨号命令通过控制器140交由通讯模块203。该实施例中，拨号按钮202为多个，且设置在扶手架110右扶手112的位置，便于老人拨号，每个拨号按钮202均与一个联系人号码对应。

语音接收模块203接收老人的语音。

扬声器204用于对联系人语音进行语音播报和提醒短信内容进行播报。

通讯模块205接收拨号命令对拨号按钮202对应的联系人号码进行拨号，进行连通通讯，将老人语音进行发送并将联系人语音和接收到的提醒短信交由扬声器204。该实施例中，通讯模块203采用GPRS开发模块或者GMS开发模块。

上述助行机器人，在使用者不需要辅助时，接收使用者携带的红外发射器发射的红外信号确定使用者方位，进行自主跟踪，自动跟随使用者，不需使用者进行任何操作，极大的方便了使用者，大大降低了使用者的负担。

同时，该助行机器人的避障装置在对使用者自主跟踪时有效规避障碍物和使用者，防止被障碍物卡死、撞到使用者；便携座椅在使用者疲劳时为使用者提供短暂休息，抱死装置有效防止助行机器人对使用者辅助时速度过快或者使用者休息时行进轮组自由滑动对使用者造成危险，家居控制装置在使用者处于室内时对智能家居进行简单容易的控制，减轻了使用者负担。拨号和提醒模块提供使用者一键拨号和提醒功能，使用者能够简单轻松的与联系人进行沟通，联系人通过提醒短信对老人进行提醒，从而大大的提高对使用者的监督和护理，确保了使用者的安全。

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

Claims (2)

1.一种助行机器人，其特征在于，包括用于对使用者进行扶持的扶手架、设置在所述扶手架底端的可转动的行进轮组、设置在所述扶手架内的与行进轮组连接的动力装置以及与动力装置连接的控制器、分布在扶手架顶部与控制器连接且至少为一个的红外接收器；所述扶手架为U型扶手架；所述扶手架顶部具有两个相对的扶手，分别为左扶手以及右扶手，所述扶手架底部形成用于容纳所述动力装置以及控制器的收容仓；所述左扶手和右扶手均由扶手架顶部侧壁开设缺口形成；所述行进轮组为四轮结构，包括沿行进方向设置在扶手架底端前方的两个前驱动轮以及沿行进方向设置在扶手架底端后方的两个后随动轮；

所述红外接收器为多个，按照预设角度和间隔分布设置在所述扶手架顶部，所述多个红外接收器各自接收使用者所携带红外发射器所发射的加入了特定频率载波的红外信号，所述控制器根据接收到红外信号的红外接收器的数量和在扶手架上的分布位置判断使用者携带的红外发射器所在方位，判定使用者方位；所述控制器根据所述多个红外接收器的接收结果判断使用者方位并控制动力装置驱动行进轮组向所述方位行进，对使用者进行自主跟踪；

所述助行机器人还包括设置在所述扶手架中部、与扶手架转动连接的便携座椅，所述便携座椅为可折叠收拢式座椅；

所述助行机器人还包括对行进轮组进行抱死的抱死装置；所述抱死装置包括均与控制器连接的抱死按钮以及抱死器；所述抱死按钮设置在扶手架上用于供使用者触发抱死功能，接收使用者的抱死指令并传送给控制器，所述控制器接收到抱死指令后控制抱死器对行进轮组进行抱死；

所述助行机器人还包括设置在扶手架底部且距离地面一定高度的避障装置；所述避障装置包括至少一个避障发射器及至少一个避障接收器，所述避障发射器用于向行进区域发射避障红外光，所述避障接收器用于接收被障碍物阻挡反射回的避障红外光，所述控制器根据接收到反射避障红外光的避障接收器的角度和分布位置确定障碍物位置，控制动力装置驱动行进轮组进行规避；

所述助行机器人还包括家居控制装置；所述家居控制装置包括分别与控制器连接的控制按钮以及家居遥控器，所述控制按钮设置在扶手架有左扶手的位置，供使用者根据需要进行触发发出控制命令，所述控制按钮获取控制命令通过控制器交由家居遥控器，所述家居遥控器与所控制的家居建立无线传感控制网络，接受控制命令并通过建立的无线传感控制网络对家居进行控制；所述无线传感控制网络采用ZigBee技术；所述控制按钮为四个，对应起床、休闲、静谧、睡眠四种情景模式，对所控制的家电进行统一的设定，使用者通过触发控制按钮发出控制命令，选择所需的情景模式；

所述助行机器人还包括拨号和提醒装置，所述拨号和提醒装置包括存储器、拨号按钮、语音接收器、扬声器以及通讯模块，所述拨号和提醒装置采用接收提醒短信的方式进行定时提醒；所述存储器用于存储联系人号码；所述拨号按钮设置在扶手架右扶手的位置，与存储器中的联系人号码对应，接收使用者一键拨号的拨号命令通过控制器交由通讯模块；所述语音接收模块接收使用者的语音；所述扬声器用于对联系人语音和提醒短信内容进行播报；通讯模块接收拨号命令对拨号按钮对应的联系人号码进行拨号，进行连通通讯，将使用者语音进行发送并将联系人语音和接收到的提醒短信交由扬声器。

2.根据权利要求1所述的助行机器人，其特征在于，所述抱死按钮设置在右扶手上。