CN105751204A - 穿戴机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿戴机器人，包括骨架装置、外壳以及电气系统，骨架装置用于竖立于承载基座上，其内部具有一用于容纳驾驶员的腔体，且驾驶员的头部位于骨架装置的胸部；外壳外套于骨架装置上；电气系统固定于骨架装置和/或外壳上，其包括传感器、控制器以及输出单元，传感器用于检测驾驶员的运动参数和/或环境的环境信息，控制器根据运动参数和/或环境信息控制输出单元。本发明提供的穿戴机器人，其通过传感器检测驾驶员的运动参数和/或环境的环境信息，并以此为依据进行相应的输出，如此穿戴机器人实现了部分功能的自动运行。

Description

穿戴机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种穿戴机器人。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，穿戴机器人也同步得到发展，现有技术中穿戴机器人均包括骨架装置、外壳装置以及电气装置，骨架装置为穿戴机器人的主体承载机构，外壳装置和电气装置均固定于骨架装置上，其中，外壳装置用于装饰或者安装功能辅助机构，电气装置用于驱动机器人的各类功能模块。

相比其它类型的机器人，穿戴机器人由驾驶员进行控制操作，现有技术的不足之处在于，穿戴机器人缺乏自动进行动作的相关能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种穿戴机器人，以解决现有技术中穿戴机器人缺乏自行运作能力的不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种穿戴机器人，包括：

骨架装置，其用于竖立于承载基座上，其内部具有一用于容纳驾驶员的腔体，且所述驾驶员的头部位于所述骨架装置的胸部；

外壳，其外套于所述骨架装置上；

电气系统，其固定于所述骨架装置和/或所述外壳上，其包括传感器、控制器以及输出单元，所述传感器用于检测所述驾驶员的运动参数和/或环境的环境信息，所述控制器根据所述运动参数和/或所述环境信息控制所述输出单元。

上述的穿戴机器人，优选的，所述骨架装置包括：

脚部骨架，其用于竖立于承载基座上；

腿部骨架，其承载于所述脚部骨架上；

上身骨架，其承载于所述腿部骨架上；

所述脚部骨架、腿部骨架以及上身骨架的各关节处均通过转动连接机构连接。

上述的穿戴机器人，优选的，所述穿戴机器人为娱乐机器人。

上述的穿戴机器人，优选的，所述传感器用于检测所述驾驶员的运动参数，所述传感器包括头部运动传感器，所述输出单元包括头部驱动机构；

所述运动参数为所述头部运动传感器检测获取的所述驾驶员头部的转动角度；

所述头部驱动机构用于根据所述转动角度驱动穿戴机器人的头部进行相应角度的运动；

其中，所述运动参数为转动角度和/或摆动角度。

上述的穿戴机器人，优选的，所述传感器用于检测所述驾驶员的运动参数，所述传感器包括嘴部运动传感器，所述输出单元包括嘴部驱动机构；

所述嘴部运动传感器用于获取所述驾驶员嘴部的张合角度；

所述嘴部驱动机构用于根据所述张合角度驱动穿戴机器人的嘴部进行相应角度的张合。

上述的穿戴机器人，优选的，所述电气系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制器电连接。

上述的穿戴机器人，优选的，所述输出单元包括声光展示装置。

上述的穿戴机器人，优选的，所述输出单元包括显示屏，所述显示屏固定于所述穿戴机器人的胸部。

上述的穿戴机器人，优选的，所述输出单元包括内部输出装置，所述内部输出装置用于向所述驾驶员输出相应的信号。

上述的穿戴机器人，优选的，所述输出单元包括语音输出设备，所述语音输出设备上设置有变音装置；

所述穿戴机器人还包括输入单元，所述输入单元用于接收所述驾驶员的信号输入。

在上述技术方案中，本发明提供的穿戴机器人，其通过传感器检测驾驶员的运动参数和/或环境的环境信息，并以此为依据进行相应的输出，如此穿戴机器人实现了部分功能的自动运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的穿戴机器人的主视图；

图2为本发明实施例提供的穿戴机器人透视的主视图；

图3为本发明实施例提供的穿戴机器人主视下的剖视图；

图4为本发明实施例提供的骨架装置的主视图；

图5为本发明实施例提供的电气系统的结构框图。

附图标记说明：

1、骨架装置；11、脚部骨架；12、腿部骨架；13、上身骨架；2、外壳；3、电气系统；31、传感器；32、控制器；33、输出单元；4、驾驶员；5、输入单元。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本实施例中，关于方位的限定词“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等等均按照日常生活的一般常识理解，即当穿戴机器人站立于水平地面上时，头部为顶，脚部为底，双腿上的相对的一侧为内侧，双腿上的相背离的一侧为外侧，因此，这些方向限定词仅为日常场景下的相对限定，而非任意场景下的绝对限定。

如图1-5所示，本发明实施例提供的一种穿戴机器人，包括骨架装置1、外壳2以及电气系统3，骨架装置1用于竖立于承载基座上，其内部具有一用于容纳驾驶员4的腔体，且驾驶员4的头部位于骨架装置1的胸部；外壳2外套于骨架装置1上；电气系统3固定于骨架装置1和/或外壳2上，其包括传感器31、控制器32以及输出单元33，传感器31用于检测驾驶员4的运动参数和/或环境的环境信息，控制器32根据运动参数和/或环境信息控制输出单元33。

具体的，本实施例的穿戴机器人，可以为工业机器人、农业机器人、军事机器人或者服务机器人，优选的，其为娱乐机器人。骨架装置1为穿戴机器人的内部支撑框架结构，外壳2固定于骨架装置1上，电气系统3固定于骨架装置1和/或外壳2上，在没有驾驶员4穿戴时，骨架装置1可自行站立于相应的承载基座如地面或者表演舞台上，外壳2固定于骨架装置1上，外壳2形成机器人的类人形外形，其可以是一体式结构，优选的，其包括多个板材，板材螺接或者卡接于骨架装置1上，诸多板材以边缘部分叠加以形成穿戴机器人的外形。

本实施例中，还包括电气系统3，电气系统3包括传感器31、控制器32以及输出单元33，其中，传感器31用于检测驾驶员4的运动参数和/或环境的环境信息，驾驶员4的运动参数包括但不限于驾驶员4身体各部位的运动状况，如头部的转动参数，嘴部的开合参数、各关节的转动角度等等，以及其它部分的运动信息，运动参数还可以包括驾驶员4的生理参数，如心跳数据、血压数据等等，相应的，传感器31为可以检测这些运动参数的对应传感器，如角度传感器和摄像头可以获取驾驶员4的头部转动角度，心跳检测仪器可以检测心跳数据等等。传感器31还可以用于检测穿戴机器人周边环境的环境信息，如光亮度、音量、视频信号、图像信号等等数据，同样的，传感器31为光亮度传感器等等，需要获取的运动参数和环境信息根据实际需求确定。控制器32为电气系统3的核心部分，其包括电路板和控制芯片，其一方面接收传感器31等设备的信号输入，在进行数据处理后控制输出单元33等设备执行相应的信号输出指令，输出单元33分为两类，其一为向驾驶员4的信号输出设备，如驾驶员4的面前设置有一显示屏(输出单元33)，其用于显示机器人头部的摄像头(传感器31)获取的实时的视频信号；其二为向外界进行输出的信号输出设备，如声光展示设备，用于输出声音信号、光线信号以及投影信号等等。控制器32根据预设的规则对传感器31的输入信号和输出单元33的输出信号进行对应，预设规则根据实际需求确定，如将机器人头顶的摄像头获取的图像实时展示给驾驶员4。又或者将驾驶员4的声音信号实时变音以输送出去等等。

本发明实施例提供的穿戴机器人，其通过传感器31检测驾驶员4的运动参数和/或环境的环境信息，并以此为依据进行相应的输出，如此穿戴机器人实现了部分功能的自动运行。

本实施例中，进一步的，骨架装置1包括脚部骨架11、腿部骨架12以及上身骨架13，脚部骨架11用于竖立于承载基座上；腿部骨架12承载于脚部骨架11上；上身骨架13，其承载于腿部骨架12上；脚部骨架11、腿部骨架12以及上身骨架13的各关节处均通过转动连接机构连接。脚部骨架11直接与承载基座接触，承载基座为穿戴机器人站立的基础结构，如水平地面，演出台面等等。脚部骨架11用于稳定的承载整个骨架装置1的重量，腿部骨架12承载于脚部骨架11上，上身骨架13承载于腿部骨架12上，此处承载的含义为，一方面一组件的重量由另一组件承受，另一方面在驾驶员内置的情况下，脚部骨架11、腿部骨架12以及上身骨架13能够在驾驶员施加较小的辅助力后凭借自身稳定的站立于承载基座上。在具体的结构设计上，可通过多种措施实现骨架装置上述的自行承载和站立。在具体的结构设计上，可通过多种措施实现骨架装置1上述的自行站立和承载，要求整个骨架的重心落入两个脚部骨架11之间的部分，优选的，整个机器人的重心位于两个脚部骨架11之间的中心部位，由于骨架结构的整体为中心对称机构，较易达成此要求。同时，骨架装置1上的各关节处的转动连接机构均具有一预定值的阻力，此阻力防止骨架装置1的各组件因为重力的作用使得转动连接机构自行转动，从而使得机器人的重心自行偏移，作为一种可选的实施方式，可为各转动连接机构设置一自动回正机构，自动回正机构的具体结构可参见汽车方向盘和转向杆的自动回正机构，如两个弹性件分列于转动连接机构的两个相对转向行程上，当转动连接机构转动时，弹性件为转动连接机构的转动施加一转动阻力，该阻力一方面阻止转动连接机构的自行转动，另一方面助力转动连接机构的回正。作为另一种可选的实施方式，各转动连接机构可设置限位结构，限制其转动范围，如裸关节仅可在30度或45度内转动。上述实施方式均有助于骨架装置1自行站立，各实施方式可单独使用，也可组合使用。

本实施例中骨架装置1上各关节均采用转动连接机构，转动连接机构既为机械领域的常用结构，也是机器人关节的必备机构，本实施例不对其具体结构进行赘述。

作为优选的，骨架装置1选用高强度轻质材料制作，如碳纤维材料，较轻的重量便于自行承载。

本实施例中，骨架装置1围成一框架机构，框架机构的内侧具有一供驾驶员4站立的腔体，驾驶员4站立于骨架装置1的内部时，其头部位于骨架装置1的胸部。为保证驾驶员4和穿戴机器人外形的有效配合，由于驾驶员4的腋下部分和大腿内侧均低于机器人相应部位的高度，骨架装置1的腋下以及大腿内侧均留有一定尺寸的空间供驾驶员4的相应部位布置，当驾驶员4站立于骨架装置1的内部时，驾驶员4的大腿根部位于骨架装置1的大腿中部或者下部，驾驶员4的腋下位于骨架装置1的上臂中部或者下部，此时通过穿戴机器人的外壳2掩盖驾驶员4的各部位，使得外界无法看到驾驶员4的腋下和手臂。

本实施例提供的骨架装置1，由骨架装置1本身承受其自身的大部分重量，在应用中，当驾驶员4前行以带动骨架装置1运动时，或者驾驶员4的手臂抬动时，以及穿戴机器人作出其它运动时，驾驶员4会相应的承受穿戴机器人的部分重量，但相比现有技术中由驾驶员4承受全部重量的穿戴机器人，本实施例提供的骨架装置1仍能极大范围的减轻驾驶员4的重量负担。

本实施例中，优选的，传感器31包括头部运动传感器31，输出单元33包括头部驱动机构；运动参数为头部运动传感器31检测获取的驾驶员4头部的转动角度；头部驱动机构用于根据转动角度驱动穿戴机器人的头部进行相应角度的运动；其中，运动参数为转动角度和/或摆动角度。传感器31检测到驾驶员4的头部转动一定角度后，头部驱动机构驱动机器人的头部进行相同或者相应(1～1.2倍)角度的转动，如此实现了穿戴机器人的头部的自动运动，而无需驾驶员4进行控制。头部驱动机构为一转动运动机构，转动运动机构为机械领域的常见结构，本实施例不赘述其具体构造。

本实施例中，优选的，传感器31包括嘴部运动传感器31，输出单元33包括嘴部驱动机构；嘴部运动传感器31用于获取驾驶员4嘴部的张合角度；嘴部驱动机构用于根据张合角度驱动穿戴机器人的嘴部进行相应角度的张合，与头部驱动机构相应的，实现了穿戴机器人的嘴部的自动运动，而无需驾驶员4进行控制。同样的，嘴部驱动机构为往复运动机构或者转动运动机构，往复运动机构或者转动运动机构均为机械领域的常见结构，本实施例不赘述其具体构造。

本实施例中，进一步的，电气系统3还包括无线通信模块，无线通信模块与控制器32电连接，无线通讯模块用于穿戴机器人与其它设备进行无线通讯，其一方面可以与其它设备进行数据的实时传输，如将穿戴机器人获取的数据传输给其它设备，又或者将其它设备的数据输送给穿戴机器人，另一方面可以实现第三方控制，如穿戴机器人控制其它设备，如声光展示设备，又或者第三方智能设备可以控制穿戴机器人。无线通信模块可以参见现有技术中各类的无线通信设备，如蓝牙、wifi、4G等等。

本实施例中，更进一步的，穿戴机器人还包括输入单元5，输入单元5用于接收驾驶员4的信号输入，输入单元5可以为各类能够采集驾驶员4输入控制信号的设备，如语音采集设备、图像采集设备、按键抑或其它信号输入设备。

很显然的，某一设备可能兼具多种功能，如摄像头可以作为传感器31获取视频信号，其同样可以接受控制器32的控制，其还可以作为输入单元5接收驾驶员4的控制信号输入，如驾驶员4点头为特定的控制信号，通过对视频信号内驾驶员4的头部运动轨迹进行识别即可完成相应的功能。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种穿戴机器人，其特征在于，包括：

骨架装置，其用于竖立于承载基座上，其内部具有一用于容纳驾驶员的腔体，且所述驾驶员的头部位于所述骨架装置的胸部；

外壳，其外套于所述骨架装置上；

电气系统，其固定于所述骨架装置和/或所述外壳上，其包括传感器、控制器以及输出单元，所述传感器用于检测所述驾驶员的运动参数和/或环境的环境信息，所述控制器根据所述运动参数和/或所述环境信息控制所述输出单元。

2.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述骨架装置包括：

脚部骨架，其用于竖立于承载基座上；

腿部骨架，其承载于所述脚部骨架上；

上身骨架，其承载于所述腿部骨架上；

所述脚部骨架、腿部骨架以及上身骨架的各关节处均通过转动连接机构连接。

3.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述穿戴机器人为娱乐机器人。

4.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述传感器用于检测所述驾驶员的运动参数，所述传感器包括头部运动传感器，所述输出单元包括头部驱动机构；

所述运动参数为所述头部运动传感器检测获取的所述驾驶员头部的转动角度，所述头部驱动机构用于根据所述转动角度驱动穿戴机器人的头部进行相应角度的运动；

其中，所述运动参数为转动角度和/或摆动角度。

5.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述传感器用于检测所述驾驶员的运动参数，所述传感器包括嘴部运动传感器，所述输出单元包括嘴部驱动机构；

所述嘴部运动传感器用于获取所述驾驶员嘴部的张合角度；所述嘴部驱动机构用于根据所述张合角度驱动穿戴机器人的嘴部进行相应角度的张合。

6.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述电气系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述输出单元包括声光展示装置。

8.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述输出单元包括显示屏，所述显示屏固定于所述穿戴机器人的胸部。

9.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述输出单元包括内部输出装置，所述内部输出装置用于向所述驾驶员输出相应的信号。

10.根据权利要求1所述的穿戴机器人，其特征在于，所述输出单元包括语音输出设备，所述语音输出设备上设置有变音装置；

所述穿戴机器人还包括输入单元，所述输入单元用于接收所述驾驶员的信号输入。