CN104071204A - 导购机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种导购机器人，包括信号发送装置、容置箱、操作台和购物筐，操作台、购物筐和容置箱自上而下设置，并通过支撑杆固定；容置箱内部设置有驱动装置，容置箱下端设置有驱动轮和从动轮；容置箱上端面的边缘设置有多个感应装置；容置箱的侧棱和/或侧壁上设置有蔽障装置；信号发送装置为能佩戴在用户身上的、能向感应装置发送超声波信号的超声波发生装置；容置箱下端面上、两个驱动轮之间设置有用于采集导购机器人行走速度的速度采集装置；速度采集装置、蔽障装置、感应装置和两个驱动装置分别通过数据线与操作台电联。该机器人集蔽障行走、导购、物品携带和跟随用户于一身，其应用环境简单，能广泛应用于各大超市。

Description

导购机器人

技术领域

本发明涉及自动式机器人技术，尤其涉及一种导购机器人。

背景技术

在物联网迅速发展的当今社会，城市的发展越来越注重向智能化与信息化方向发展，很多公共场所都进行了智能化设施建设。然而在超市这种人们生活所必须的场所，用户还是需要人力推着购物车去寻找商品，并且在购物过程中经常遇用户需要购买某一样或几样商品的时候，不知道商品存放位置，在超市盲目寻找，往往需要转上大半天才能找到目标的商品，这个购物过程不但繁琐，还浪费了用户大量的时间，所以在购物过程中一种简便省力的购物工具是非常必要的。

目前导购机器人均采用巡线式的方式行走，实现超市购物中的导购。这种巡线式导购机器人功能单一，仅限于导购；应用环境要求高，必须依赖铺在地面上的引导标线行走，局限性比较高，且投放成本也较高，无法在超市广泛应用。此外，公开号为CN102645932A的发明专利公开了一种远程控制的导购机器人，该机器人包括：远程控制终端；导购机器人本体，该导购机器人用于代替用户购物，使用户在任何地方都能得到身临其境的购物体验。该专利公开的导购机器人在实际应用过程中，用户远程操作上比较困难，在实用性方面存在一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有巡线式机器人存在功能单一、应用环境要求高和投放成本高，以及远程控制导购机器人操控困难的问题，提出一种导购机器人，该机器人集蔽障行走、导购、物品携带和跟随用户于一身，操作简便、应用环境简单，能广泛应用于各大超市。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种导购机器人，包括信号发送装置、容置箱、操作台和购物筐，所述操作台、购物筐和容置箱自上而下设置，并通过支撑杆固定；

所述容置箱内部设置有两个驱动装置，所述容置箱下端设置有驱动轮和从动轮，所述从动轮为前轮，所述驱动轮为后轮，所述驱动轮个数为两个，分别与两个驱动装置连接，所述容置箱上端面边缘设置有多个感应装置，例如，当容置箱为矩形箱时，所述矩形箱上端面的四个角分别设置有感应装置，所述容置箱的侧棱和/或侧壁上设置有蔽障装置；

所述信号发送装置为能佩戴在用户身上的、能向感应装置发送超声波信号的超声波发生装置；

所述容置箱下端面上、两个驱动轮之间设置有用于采集导购机器人行走速度的速度采集装置；

所述速度采集装置、蔽障装置、感应装置和两个驱动装置分别通过数据线与操作台电联。

进一步地，所述驱动装置包括铝合金支架、联轴器和驱动电机，所述铝合金支架用于将驱动轮和驱动电机固定在容置箱下端面，所述联轴器用于连接驱动轮和驱动电机，以使驱动轮在驱动电机的驱动下旋转。所述驱动装置安装在容置箱。所述两个驱动轮分别受控于两个驱动装置，且两个驱动轮非同轴安装，故能实现速度不同。本发明所述驱动电机包括但不限于减速电机。

进一步地，所述蔽障装置为红外感应器。

进一步地，所述容置箱靠近驱动轮的侧壁上不设置蔽障装置。

进一步地，所述蔽障装置的个数为5个以上。

进一步地，所述感应装置包括超声波接收装置、安装支架和舵机，所述安装支架为三角形支架，所述三角形支架的上端面上固定有超声波接收装置，所述三角形支架的下端面固定在舵机上，所述三角形支架能随着舵机的转动而转动，进而带动安装于三角形支架上的超声波接受装置转动；所述舵机固定在容置箱上端面上，且通过数据线与操作台电联，所述舵机能以垂直于容置箱上端面为轴进行旋转，所述舵机旋转角度为0-270°，优选的舵机旋转角度为0-180°。

进一步地，所述三角形支架的上端面与三角形支架的下端面的夹角为15-60°，以保证超声波接收装置能在信号发送装置的超声波信号辐射范围内。

进一步地，所述速度采集装置包括合页、软板和速度采集器，所述合页固定在容置箱下端面上、两个驱动轮之间，所述软板一端通过螺丝固定在合页面上，所述软板另一端固定有速度采集器，所述速度采集器包括光电编码器和橡胶轮，所述橡胶轮同轴固定在光电解码器的实心轴上。所述橡胶轮的设置高度应刚好能与底面接触。所述橡胶轮在导购机器人行进过程中，橡胶轮与地面接触并随之旋转，光电解码器接收橡胶轮旋转数据。软板是能形成一定弯曲曲度的弹性板材，软板的弯曲形变能保证速度采集器受到挤压时不容易损坏；合页的作用是保证软板可旋转，同样用于保护速度采集器。

进一步地，所述驱动轮半径大于从动轮半径，使驱动轮差速转向时比较轻便、快速。

进一步地，所述从动轮为万向轮。

本发明导购机器人结构简单、合理、紧凑，与现有技术相比较具有以下几方面优点：

1、本发明导购机器人集蔽障行走、物品携带功能、自动行走功能和跟随功能于一身，结构新颖、功能齐全、操作简便，实际应用中更能得到用户的青睐；

2、用户在操作台输入目标产品，操作台根据目标产品所在位置计算最佳路径，操作台给驱动装置发送指令，使导购机器人引导用户至目标购买商品的存放地，简便了超市商品查找过程，用户购物更加快速高效；

3、用户不需要寻找商品时，超声波接收设置在用户身上信号发送装置发送的超声波信号，并将信号发送至操作台，操作台给驱动装置发送指令，使导购机器人跟随用户，与此同时携带用户购买的商品；

4、本发明导购机器人设置有蔽障装置，在行走过程中蔽障装置采集到的障碍信号发送给操作台，操作台给驱动装置发送指令，使本发明导购机器人自动蔽障；本发明导购机器人摒弃了巡线的行走方式，采用多感应装置精确避障，解除了以往机器人靠循线行走的束缚，适用的环境更加广泛。

附图说明

图1为导购机器人的后视图；

图2为导购机器人的右视图；

图3为导购机器人的主视图；

图4为信号发送装置的结构示意图；

图5为接收装置的结构示意图；

图6为速度采集装置的俯视图；

图7为速度采集装置的右视图。

其中：1-驱动轮、2-联轴器、3-铝合金支架、4-驱动电机、5-速度采集器、6-软板、7-合页、8-容置箱下端面、9铅蓄电池、10-容置箱、11-感应装置、12-支撑杆、13-购物筐、14-操作台、15-从动轮、16-蔽障装置、111-舵机、112-安装支架、113-超声波接收装置、114-信号发送装置。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1

图1为导购机器人的后视图；图2为导购机器人的右视图；图3为导购机器人的主视图；图4为信号发送装置的结构示意图；图5为接收装置的结构示意图；图6为速度采集装置的俯视图；图7为速度采集装置的右视图。

本实施例公开了一种集蔽障行走、物品携带功能、自动行走功能和跟随功能于一身的导购机器人，该机器人可应用于超市购物车领域。具体地，该导购机器人如图1-3所示，包括信号发送装置114、容置箱10、操作台14和购物筐13。

如图4所示，信号发送装置114为能佩戴在用户身上的、能向感应装置发送超声波信号的超声波发生装置，本实施例中信号发送装置114为设置有超声波发生装置的手环，使用时，用户将其佩戴在手腕上。可以理解信号发送装置114还可以设置成卡片状或项链状，用于放置在用户包内或戴在脖颈上。

操作台14为内置有管理程序的平板触控电脑；购物筐13是具有一定容纳空间的筐体，可根据实际需要设置成任意形状；容置箱10是用于承载、安装检测装置或动力装置的箱体，本实施例中容置箱10为具有一定功能的矩形箱体，该矩形箱体可采用金属材质或塑料材质制备。

本实施例中操作台14、购物筐13和容置箱10自上而下设置，并分别通过支撑杆12固定。具体地，操作台14、购物筐13和容置箱10均焊接在支撑杆12上，其中为了方便用户操作和观看操作台14，操作台14延长面与地面的夹角为30-60度，且操作台14的设置高度应适合于大多数用户触控操作；购物筐13底面与容置箱10上端面之间间隔有一定距离，用于在容置箱10上端面上设置感应装置。

容置箱10下端设置有驱动轮1和从动轮15，驱动轮1半径大于从动轮15半径，使驱动轮1差速转向时比较轻便、快速。从动轮15为前轮，为了便于转向本实施例中从动轮15为万向轮；驱动轮1为后轮，驱动轮1个数为两个，当导购机器人需要直行或转弯时驱动装置根据操作台14发出的指令，调整两个驱动轮1的速度，两个驱动轮1速度相同导购机器人直行，两个驱动轮1存在速度差，使导购机器人转弯。容置箱10内部设置有两个驱动装置，两个驱动装置分别驱动两个驱动轮1，导购机器人通过两个驱动轮1的速度差实现转向。本实施例中驱动装置包括铝合金支架3、联轴器2和驱动电机4，铝合金支架3用于将驱动轮1和驱动电机4固定在容置箱10下端面后侧边缘，联轴器2用于连接驱动轮1和驱动电机4，以使驱动轮1在驱动电机4的驱动下旋转。两个驱动轮1分别受控于两个驱动装置，且两个驱动轮1非同轴安装，故能实现速度不同。本实施例驱动电机4为减速电机。所述驱动装置的动力系统包括两个铅蓄电池9，两个铅蓄电池9采用串联方式给两个减速电机供电。

容置箱10上端面的四个角分别设置有感应装置11，即共设置有四个感应装置。如图5所示，感应装置11包括超声波接收装置113、安装支架112和舵机111。本实施例中安装支架112为三角形支架，该三角形支架的上端面与三角形支架的下端面的夹角为15-60°，以保证超声波接收装置113能在信号发送装置的信号辐射范围内。三角形支架的上端面上固定有超声波接收装置113，三角形支架的下端面固定在舵机111上，三角形支架能随着舵机111的转动而转动，进而带动安装于三角形支架上的超声波接受装置113转动，以使超声波接受装置113能时刻调整接收方向，以接受信号发送装置114发出的超声波信号；舵机111固定在容置箱10上端面上，且通过数据线与操作台14电联，舵机111能在操作台14发出的指令下，以垂直于容置箱10上端面为轴进行旋转，舵机111的旋转角度为0-270°。

容置箱10的侧棱和/或侧壁上设置有蔽障装置16；本实施例中蔽障装置16为红外感应器，具体为GP2D12红外感应器。容置箱10靠近驱动轮1的侧壁上不设置蔽障装置16，保证用户站立位置，即容置箱前进方向的后方侧壁上不设置蔽障装置16。本实施例中蔽障装置16的个数为5个，分别布置在三个侧壁和前进方向前方的两个侧棱上，以保证导购机器人无检测死角。当导购机器人运行过程中某个方向遇到障碍物，蔽障装置16(红外感应器)检测到相应信号后发送给操作台，操作台14发出相应蔽障指令给驱动装置，驱动装置根据蔽障指令将导购机器人驱动至无障碍区域。

如图6和图7所示，容置箱下端面8上、两个驱动轮1之间设置有用于采集导购机器人行走速度的速度采集装置；速度采集装置包括合页7、软板6和速度采集器5，所述合页7安装在容置箱下端面8的中间位置，软板6一端通过螺丝固定在合页7面上，软板6另一端固定有速度采集器5，速度采集器5由光电编码器和橡胶轮组成，橡胶轮同轴固定在光电解码器的实心轴上，用于采集机器人行走速度。在用户使用导购功能时，用户在操作台14上输入目标产品，操作台14计算导购路径并向驱动装置发出运行指令，导购机器人运行；导购机器人运行过程中橡胶轮在与地面摩擦的过程中旋转，进而带动光电解码器旋转，进而采集速度信息。运行过程中速度采集装置将采集到的速度信息发动给操作台14，经操作台14计算运动路径长短，向驱动装置发送指令，使导购机器人持续向目标产品存放区域行驶。

速度采集装置、蔽障装置16、感应装置11和两个驱动装置分别通过数据线与操作台14电联。

本实施例机器人的工作过程如下：

导购：导购机器人初始状态可以在任何地方，启动后，首先初始化，导购机器人根据蔽障装置(红外感应器)的采集信息判断当前局部范围位置，控制可以正反转的驱动电机靠两个驱动轮的速度差来调整导购机器人停在走道的正中间，同时超声波跟随模块、速度采集模块启动进入等待状态。导购机器人导购开始后根据红外感应器采集与周围障碍物的距离，同时通过速度采集装置获取当前导购机器人前进的速度，最终保证导购机器人在超市货架之间正常前进，导购机器人到达目标地点的时候会保证正确停在货架正中间，超市用户把需要卖的商品放入导购机器人的购物筐，导购机器人便能帮忙携带。

跟随：当导购机器人处于跟随状态的时候，它会启动全部跟随感应装置，感应装置获取使用者的位置，当使用者偏离导购机器人正前方的时候，感应装置会通过调整舵机的角度，使机器人能够检测到使用者位置，导购机器人走的过程同样是通过红外感应器来行走，导购机器人和使用者距离一定的时候停止。

本实施例导购机器人环境适应能力强，可适应不同大小的超市环境、智能、方便、易用。

实施例2

本实施例公开了一种导购机器人，该导购机器人与实施例1基本相同，不同的是本实施例中蔽障装置的个数为六个，分别均布在容置箱的三个侧面。

本发明不局限于上述实施例所记载的导购机器人，其中驱动装置种类的改变、速度采集装置的改变、蔽障装置个数和设置位置的改变，以及感应装置个数和设置位置的改变均在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种导购机器人，其特征在于，包括信号发送装置、容置箱、操作台和购物筐，所述操作台、购物筐和容置箱自上而下设置，并通过支撑杆固定；

所述容置箱内部设置有两个驱动装置，所述容置箱下端设置有驱动轮和从动轮，所述从动轮为前轮，所述驱动轮为后轮，所述驱动轮个数为两个，分别与两个驱动装置连接，所述容置箱上端面的边缘设置有多个感应装置，所述容置箱的侧棱和/或侧壁上设置有蔽障装置；

所述信号发送装置为能佩戴在用户身上的、能向感应装置发送超声波信号的超声波发生装置；

所述容置箱下端面上、两个驱动轮之间设置有用于采集导购机器人行走速度的速度采集装置；

所述速度采集装置、蔽障装置、感应装置和两个驱动装置分别通过数据线与操作台电联。

2.根据权利要求1所述导购机器人，其特征在于，所述驱动装置包括铝合金支架、联轴器和驱动电机，所述铝合金支架用于将驱动轮和驱动电机固定在容置箱下端面，所述联轴器用于连接驱动轮和驱动电机。

3.根据权利要求1所述导购机器人，其特征在于，所述蔽障装置为红外感应器。

4.根据权利要求1或3所述导购机器人，其特征在于，所述容置箱靠近驱动轮的侧壁上不设置蔽障装置。

5.根据权利要求1或3所述导购机器人，其特征在于，所述蔽障装置的个数为5个以上。

6.根据权利要求1所述导购机器人，其特征在于，所述感应装置包括超声波接收装置、安装支架和舵机，所述安装支架为三角形支架，所述三角形支架的上端面上固定有超声波接收装置，所述三角形支架的下端面固定在舵机上，所述舵机固定在容置箱上端面上，且通过数据线与操作台电联，所述舵机能以垂直于容置箱上端面为轴进行旋转。

7.根据权利要求6所述导购机器人，其特征在于，所述三角形支架的上端面与三角形支架的下端面的夹角为15-60°。

8.根据权利要求1所述导购机器人，其特征在于，所述速度采集装置包括合页、软板和速度采集器，所述软板一端通过螺丝固定在合页面上，所述软板另一端固定有速度采集器，所述速度采集器包括光电编码器和橡胶轮，所述橡胶轮同轴固定在光电解码器的实心轴上。

9.根据权利要求1所述导购机器人，其特征在于，所述驱动轮半径大于从动轮半径。

10.根据权利要求1或9所述导购机器人，其特征在于，所述从动轮为万向轮。