CN105818149B - 一种服务机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种服务机器人及其控制方法，该服务机器人包括：主体和底座；底座的内腔中设置有电机、传动机构以及滑轮，传动机构分别连接电机和滑轮，且滑轮设置在传动机构的下方；底座的内腔中具有供传动机构上下运动的空间；电机启动后，按照预定的行程控制传动机构在底座的内腔中运动，传动机构运动的同时带动滑轮，使得滑轮能够收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。本发明的这种服务机器人可以自动收放脚轮，从而工作时可以静止放置在桌面上，也可以在地面滚动移动，提高了服务机器人的竞争力和用户体验。

Description

一种服务机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种服务机器人及其控制方法。

背景技术

随着社会经济的发展，室内机器人是越来越多的老人和小孩家居陪护的首选。然而目前的机器人结构复杂，操作繁琐，工作位置固定，无法调整，灵活性差。因此，服务机器人的用户体验亟待加强。

发明内容

本发明提供了一种服务机器人及其控制方法，以解决现有的服务机器人工作位置固定，无法调整，灵活性差的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种服务机器人，该服务机器人包括：主体和底座；

底座的内腔中设置有电机、传动机构以及滑轮，传动机构分别连接电机和滑轮，且滑轮设置在传动机构的下方；底座的内腔中具有供传动机构上下运动的空间；

电机启动后，按照预定的行程控制传动机构在底座的内腔中运动，传动机构运动的同时带动滑轮，使得滑轮能够收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。

可选地，传动机构包括：螺杆以及与螺杆相配合的螺母；

螺杆与电机固定连接，螺母的下端面上安装滑轮，

底座的内腔为圆柱形；

螺母的侧面设有导向槽，导向槽中插装柱子后，螺母只能沿螺杆轴向做上下运动；

电机启动后，控制螺杆旋转，螺杆旋转的同时带动螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。

可选地，服务机器人的主体上设置有控制按钮，控制按钮通过导线连接至电机，控制按钮接收用户输入的启动指令并将启动指令发送至电机。

可选地，电机中设置有第一行程开关和第二行程开关，

电机收到控制按钮发送的启动指令后，按照第一预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向上运动，当螺母向上运动到触发第一行程开关时，电机停止转动；

当电机再次收到控制按钮发送的启动指令后，按照第二预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向下运动，当螺母向下运动到触发第二行程开关时，电机停止转动。

可选地，该服务机器人的内腔中还设有第一限位件和第二限位件；

第一限位件为空心圆盘状，螺杆的上端部穿过第一限位件的空心部与第一限位件套装在一起；

第二限位件为环状，且由底座内腔的下表面向内水平延伸预定宽度而形成。

可选地，电机收到控制按钮发送的启动指令后，按照第一预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向上运动，当螺母向上运动到第一限位件的位置时，电机停止转动；

当电机再次收到控制按钮发送的启动指令后，按照第二预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向下运动，当螺母向下运动到第二限位件的位置时，电机停止转动。

可选地，螺母的侧面均匀设有多个导向槽；

滑轮为固定脚轮或活动脚轮，且滑轮的数量至少为一个。

根据本发明的另一个方面，提供了一种服务机器人的控制方法，该方法包括：在服务机器人的底座的内腔中设置电机、传动机构以及滑轮，将传动机构分别与电机和滑轮连接，且将滑轮设置在传动机构的下方；底座的内腔中留出供传动机构上下运动的空间；

利用电机在启动后按照预定的行程控制传动机构在底座的内腔中运动，传动机构运动的同时带动滑轮，使得滑轮能够收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。

可选地，在服务机器人的底座的内腔中设置传动机构包括：

在服务机器人的底座的内腔中设置螺杆以及与螺杆相配合的螺母；

将螺杆与电机固定连接，在螺母的下端面上安装滑轮，

底座的内腔为圆柱形；

在螺母的侧面设导向槽，导向槽中插装柱子后，使得螺母只能沿螺杆轴向做上下运动；

利用电机启动后，控制螺杆旋转，螺杆旋转的同时带动螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。

可选地，利用电机启动后，控制螺杆旋转，螺杆旋转的同时带动螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外包括：

利用电机中的第一行程开关和第二行程开关，当电机启动后，按照第一预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向上运动，当螺母向上运动到触发第一行程开关时，电机停止转动；

当电机再次启动后，按照第二预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向下运动，当螺母向下运动到触发第二行程开关时，电机停止转动；

或者，

在底座内腔中设置第一限位件和第二限位件；

当电机启动后，按照第一预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向上运动，当螺母向上运动到第一限位件的位置时，电机停止转动；

当电机再次启动后，按照第二预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向下运动，当螺母向下运动到第二限位件的位置时，电机停止转动。

本发明的有益效果是：本发明的这种服务机器人，通过电机控制传动机构在底座的内腔中上下运动，从而使得设置在传动机构下方的滑轮能够收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。由于本实施例的这种服务机器人的滑轮可以自动收放，从而既可以被稳定放置在桌面等平面上工作，也可以被放置到地面上滚动工作，满足了用户不同场景下的使用需求，提高了服务机器人的竞争力。另外，本发明还提供了一种服务机器人的实现方法，用于实现本发明实施例的这种服务机器人。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种服务机器人的框图；

图2a是本发明一个实施例的一种服务机器人的部分结构示意图；

图2b是本发明一个实施例的一种服务机器人的部分结构示意图；

图2c是本发明一个实施例的一种服务机器人的底座的结构示意图；

图3a是本发明一个实施例的一种服务机器人的滑轮收起状态的结构示意图；

图3b是本发明一个实施例的一种服务机器人的滑轮伸出状态的结构示意图；

图4是本发明一个实施例的一种服务机器人的控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明的设计构思是：针对现有技术中，服务机器人的滑轮不能自动收放，工作位置单一、灵活性差的问题，本发明提供一种可以自动收放滑轮的服务机器人，该服务机器人可根据用户的使用需求，利用设置的电机控制传动机构运动，进而控制与传动机构固定连接的滑轮被收放到机器人底座内或伸出到底座外，实现稳定放置到桌面或在地面滚动移动的效果。

实施例一

图1是本发明一个实施例的一种服务机器人的框图，参见图1，该服务机器人10包括：主体101和底座102；

底座102的内腔中设置有电机1021、传动机构1022以及滑轮1023，传动机构1022分别连接电机1021和滑轮1023，且滑轮1023设置传动机构1022的下方；底座102的内腔中具有供传动机构1022上下运动的空间；

电机1021启动后，按照预定的行程控制传动机构1022在底座102的内腔中运动，传动机构1022运动的同时带动滑轮1023，使得滑轮1023能够收放到底座102的内腔中或伸出到底座102的内腔外。

由此可见，本发明实施例中，通过设置与电机和滑轮分别连接的传动机构，并在底座中预留传动机构运动的空间，从而当电机启动后，可以通过电机控制传动机构按照预定的行程在电机中运动，进而带动滑轮改变位移，使得滑轮既能够被收放至底座的内腔中，方便稳定放置到桌面等平面上工作，也可以伸出到底座的内腔外，方便在地面等平面滚动移动工作，满足了用户的多样化使用需求，提升了产品的竞争力。

需要说明的是，本实施例中的传动机构的主要作用是，在电机的驱动下带动设置在传动机构下方的滑轮在底座内腔中上下运动，从而实现将滑轮收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外的有益效果。本发明实施例的传动机构可以有多种实现方式，例如，曲柄滑块结构、滚珠丝杠结构。以下通过实施例二对本发明采用的一种传动机构进行详细说明。

实施例二

图2a是本发明一个实施例的一种服务机器人的部分结构示意图；图2b是本发明一个实施例的一种服务机器人的部分结构示意图；图2c是本发明一个实施例的一种服务机器人的底座的结构示意图，参见图2a至图2c，本实施例中的这种服务机器人包括：电机21和传动机构，

传动机构包括：螺杆23以及与螺杆23相配合的螺母24；螺杆23与电机21固定连接，螺母24的下端面上安装滑轮25，底座26的内腔为圆柱形；螺母24的侧面设有导向槽241，导向槽241中插装柱子261后，螺母24只能沿螺杆23轴向做上下运动；

电机21启动后，控制螺杆23旋转，螺杆23旋转的同时带动螺母24上下运动，进而带动螺母24上的滑轮25收放到底座26的内腔中或伸出到底座26的内腔外。

本实施例中，该服务机器人的内腔26中还设有第一限位件22和第二限位件262；

参见图2a，第一限位件22为空心圆盘状，螺杆23的上端部穿过第一限位件22的空心部与第一限位件22套装在一起；

第二限位件262为环状，且由底座26内腔的下表面向内水平延伸预定宽度而形成。

本实施例的这种服务机器人的运动控制过程为：电机21根据用户输入的指令启动后，按照第一预设方向(如，正向)转动，驱动螺杆23转动进而带动螺母24和滑轮25沿螺杆23轴向向上运动，当螺母24向上运动到第一限位件22的位置时，电机21停止转动；当电机21再次收到启动指令后，按照第二预设方向(如，反方向)转动，驱动螺杆23转动进而带动螺母24和滑轮25沿螺杆23轴向向下运动，当螺母24向下运动到第二限位件262的位置时，电机21停止转动。

参见图2b，本实施例中，螺母24的侧面(即螺母的外圆周面)均匀设置了四个导向槽241；相应的，底座的内腔中与螺母24接触的内表面上均匀设置有四个安装柱子261的防旋凸起，这些防旋凸起中插入柱子261后能和螺母24上的导向槽241卡紧。可以理解，之所以在螺母上设置导向槽并与底座上设置的柱子配合是为了防止螺母在底座内腔中水平转动，而不沿着螺杆轴向向上或向下运动。

由上可知，本实施例的传动机构采用的是螺杆和螺母配合的传动方式，通过该螺杆和螺母的配合，将螺母下端面上设置的滑轮收放到底座内腔中或伸出到底座内腔外。支持两用，一方面，滑轮收放到底座内腔中时机器人可固定放置在平面(如桌面、地面)上，另一方面，滑轮伸出到底座内腔外机器人时可滚动移动。

实施例三

本实施例中重点对服务机器人的在滑轮的处于不同状态下的结构进行说明，其他内容参见本发明的其他实施例。

图3a是本发明一个实施例的一种服务机器人的滑轮收起状态的结构示意图，图3b是本发明一个实施例的一种服务机器人的滑轮伸出状态的结构示意图；结合图3a和图3b，本实施例的这种服务机器人包括主体(图3a、3b中未示出)和底座31。需要说明的是，本实施例中，服务机器人的主体和底座可为一体结构。

在服务机器人的主体上用户可见的面上设置控制按钮32，控制按钮32通过导线33连接至电机310，控制按钮32接收用户输入的启动指令并将启动指令发送至电机310，底座31中设置螺杆314和螺母312，螺杆314和螺母312相互配合，螺母312的下方设置有滑轮313，底座中还设置了上限位件，即第一限位件311，以及下限位件，即第二限位件315。

以滑轮的一次收起或放下为例说明收放过程：螺母312因侧面限制转动，只能沿螺杆314中心轴方向上下运动。按动一次控制按钮32，电机310正转，螺母312和滑轮313沿螺杆314轴向向上运动，当行程向上达到预定距离(如25毫米)时，电机310停止转动，滑轮313全部收进机体底座内腔体中如图3a所示。此时机器人整机可放置桌面工作，再次按动控制按钮32时，电机310反转，螺母312和滑轮313沿螺杆314轴向向下运动，行程至预定距离时(如25毫米)时停机，滑轮313露出机体底座内腔，如图3b所示，机器可放置地面滚动移动工作。当螺母312和滑轮313伸出底座内腔后可以看到底座的腔体为内空结构，以留出足够的空间316给滑轮313运动。

这种控制方式下，可以利用电机310中设置的第一行程开关和第二行程开关来具体控制螺母的运动行程。例如，电机310收到控制按钮32发送的启动指令后正向转动，驱动螺杆314转动进而带动螺母312和滑轮313沿螺杆314轴向向上运动，当螺母312向上运动到触发第一行程开关时，电机310停止转动；当电机310再次收到控制按钮32发送的启动指令后按照反方向转动，驱动螺杆314转动进而带动螺母312和滑轮313沿螺杆314轴向向下运动，当螺母312向下运动到触发第二行程开关时，电机310停止转动。

此外，本实施例中还提供了另一种控制方式，以滑轮的一次收起或放下为例说明收放过程：按动一次控制按钮32，电机310正转，螺母312和滑轮313沿螺杆314轴向向上运动，当行程向上贴近机体上面板(即第一限位件311)时，电机310停止转动，滑轮313全部收进底座腔体中如图3a所示。此时机器人整机可稳定放置桌面工作，再次按动控制按钮32时，电机310反转，螺母312和滑轮313沿螺杆314轴向向下运动，贴近机体下部限位时(即第二限位件315)停机，滑轮313露出机体的底座内腔，如图3b所示，机器主体可放置地面滚动工作。

需要说明的是，本实施例中提供了一种机械方式和一种电路方式来控制滑轮的运动行程。实际应用过程中，本领域技术人员可以根据需要进行选择，并且可以根据实际情况设置滑轮的运动行程，例如，控制滑轮收放到内腔中的具体位置。或者控制滑轮伸出内腔的距离，对此不作限制。

本实施例中，滑轮313为固定脚轮或活动脚轮(也称万向轮)，且滑轮313的数量至少为一个。实际应用中可根据需要设置滑轮的数量，例如设置三个滑轮，对此不作限制。由此，本发明实施例的这种服务机器人具有如下优点：首先，服务机器人的轮子可自动收放，当放在桌面使用时，可收起轮子，防止在桌面上滑动。其次，当轮子采用万向轮时，可相对机器人主体360度转动，在地板上使用时可根据驱动要求随意跑动。最后，本发明的机器人的轮座放下后，还可通过轮子上预设的固定装置，防止机体随意滑动。

实施例四

本发明的实施例还提供了一种服务机器人的控制方法，图4是本发明一个实施例的一种服务机器人的控制方法的流程图，参见图4，该方法包括：

步骤S41，在服务机器人的底座的内腔中设置电机、传动机构以及滑轮，将传动机构分别与电机和滑轮连接，且将滑轮设置在传动机构的下方；底座的内腔中留出供传动机构上下运动的空间；

步骤S42，利用电机在启动后按照预定的行程控制传动机构在底座的内腔中运动，传动机构运动的同时带动滑轮，使得滑轮能够收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。

本实施例中，步骤S41中的在服务机器人的底座的内腔中设置传动机构包括：

在服务机器人的底座的内腔中设置螺杆以及与螺杆相配合的螺母；

将螺杆与电机固定连接，在螺母的下端面上安装滑轮，底座的内腔为圆柱形；在螺母的侧面设导向槽，导向槽中插装柱子后，使得螺母只能沿螺杆轴向做上下运动；利用电机启动后，控制螺杆旋转，螺杆旋转的同时带动螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。

本实施例中，步骤S42，利用电机启动后，控制螺杆旋转，螺杆旋转的同时带动螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外包括：

利用电机中的第一行程开关和第二行程开关，当电机启动后，按照第一预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向上运动，当螺母向上运动到触发第一行程开关时，电机停止转动；当电机再次启动后，按照第二预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向下运动，当螺母向下运动到触发第二行程开关时，电机停止转动；

或者，

在底座内腔中设置第一限位件和第二限位件；当电机启动后，按照第一预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向上运动，当螺母向上运动到第一限位件的位置时，电机停止转动；当电机再次启动后，按照第二预设方向转动，驱动螺杆转动进而带动螺母和滑轮沿螺杆轴向向下运动，当螺母向下运动到第二限位件的位置时，电机停止转动。

由此，通过服务机器人中设置传动机构并利用传动机构连接滑轮和电机，然后利用电机驱动传动机构运动进而带动滑轮运动，实现将滑轮伸出机器人底座和收放到底座中的效果。

需要说明的是，本实施例中的服务机器人的控制方法的实现步骤是与前述服务机器人的工作过程相对应的，因而本实施例的服务机器人的控制方法的实现步骤可以参见本发明前述实施例的相关说明，在此不再赘述。

综上所述，本发明实施例的这种服务机器人，通过电机控制传动机构在底座的内腔中上下运动，从而使得设置在传动机构下方的滑轮能够收放到底座的内腔中或伸出到底座的内腔外。由于本实施例的这种服务机器人的滑轮可以自动收放，从而服务机器人既可以被稳定放置在桌面等平面上工作，也可以被放置到地面上滚动工作，满足了用户不同场景下的使用需求，提高了服务机器人的竞争力。另外，本发明还提供了一种服务机器人的实现方法，用于实现本发明实施例的这种服务机器人。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种服务机器人，其特征在于，该服务机器人包括：主体和底座；

所述底座的内腔中设置有电机、传动机构以及滑轮，所述传动机构分别连接所述电机和所述滑轮，且滑轮设置在所述传动机构的下方；所述底座的内腔中具有供所述传动机构上下运动的空间；

所述电机启动后，按照预定的行程控制所述传动机构在所述底座的内腔中运动，所述传动机构运动的同时带动所述滑轮，使得所述滑轮能够收放到所述底座的内腔中或伸出到所述底座的内腔外；

所述传动机构包括：螺杆以及与所述螺杆相配合的螺母；

所述螺杆与所述电机固定连接，所述螺母的下端面上安装所述滑轮，

所述底座的内腔为圆柱形；

所述螺母的侧面设有导向槽，所述导向槽中插装柱子后，所述螺母只能沿所述螺杆轴向做上下运动；

所述电机启动后，控制所述螺杆旋转，所述螺杆旋转的同时带动所述螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到所述底座的内腔中或伸出到所述底座的内腔外。

2.根据权利要求1所述的服务机器人，其特征在于，

所述服务机器人的主体上设置有控制按钮，所述控制按钮通过导线连接至所述电机，所述控制按钮接收用户输入的启动指令并将所述启动指令发送至所述电机。

3.根据权利要求2所述的服务机器人，其特征在于，所述电机中设置有第一行程开关和第二行程开关，

所述电机收到所述控制按钮发送的启动指令后，按照第一预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向上运动，当所述螺母向上运动到触发所述第一行程开关时，所述电机停止转动；

当所述电机再次收到所述控制按钮发送的启动指令后，按照第二预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向下运动，当所述螺母向下运动到触发所述第二行程开关时，所述电机停止转动。

4.根据权利要求2所述的服务机器人，其特征在于，该服务机器人的内腔中还设有第一限位件和第二限位件；

所述第一限位件为空心圆盘状，所述螺杆的上端部穿过所述第一限位件的空心部与所述第一限位件套装在一起；

所述第二限位件为环状，且由所述底座内腔的下表面向内水平延伸预定宽度而形成。

5.根据权利要求4所述的服务机器人，其特征在于，所述电机收到所述控制按钮发送的启动指令后，按照第一预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向上运动，当所述螺母向上运动到所述第一限位件的位置时，所述电机停止转动；

当所述电机再次收到所述控制按钮发送的启动指令后，按照第二预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向下运动，当所述螺母向下运动到第二限位件的位置时，所述电机停止转动。

6.根据权利要求1所述的服务机器人，其特征在于，所述螺母的侧面均匀设有多个导向槽；

所述滑轮为固定脚轮或活动脚轮，且所述滑轮的数量至少为一个。

7.一种服务机器人的控制方法，其特征在于，该方法包括：在所述服务机器人的底座的内腔中设置电机、传动机构以及滑轮，

将所述传动机构分别与所述电机和所述滑轮连接，且将滑轮设置在所述传动机构的下方；所述底座的内腔中留出供所述传动机构上下运动的空间；

利用所述电机在启动后按照预定的行程控制所述传动机构在所述底座的内腔中运动，所述传动机构运动的同时带动所述滑轮，使得所述滑轮能够收放到所述底座的内腔中或伸出到所述底座的内腔外；

在所述服务机器人的所述底座的内腔中设置传动机构包括：

在所述服务机器人的所述底座的内腔中设置螺杆以及与所述螺杆相配合的螺母；

将所述螺杆与所述电机固定连接，在所述螺母的下端面上安装所述滑轮，

所述底座的内腔为圆柱形；

在所述螺母的侧面设导向槽，所述导向槽中插装柱子后，使得所述螺母只能沿所述螺杆轴向做上下运动；

利用所述电机启动后，控制所述螺杆旋转，所述螺杆旋转的同时带动所述螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到所述底座的内腔中或伸出到所述底座的内腔外。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用所述电机启动后，控制所述螺杆旋转，所述螺杆旋转的同时带动所述螺母上下运动，进而带动螺母上的滑轮收放到所述底座的内腔中或伸出到所述底座的内腔外包括：

利用所述电机中的第一行程开关和第二行程开关，当所述电机启动后，按照第一预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向上运动，当所述螺母向上运动到触发所述第一行程开关时，所述电机停止转动；

当所述电机再次启动后，按照第二预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向下运动，当所述螺母向下运动到触发所述第二行程开关时，所述电机停止转动；

或者，

在所述底座内腔中设置第一限位件和第二限位件；

当所述电机启动后，按照第一预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向上运动，当所述螺母向上运动到所述第一限位件的位置时，所述电机停止转动；

当所述电机再次启动后，按照第二预设方向转动，驱动所述螺杆转动进而带动所述螺母和所述滑轮沿所述螺杆轴向向下运动，当所述螺母向下运动到所述第二限位件的位置时，所述电机停止转动。