CN106041879B - 智能避障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能避障机器人，包括机器人底盘、地形识别仪、机器人躯干、机器人头部、红外线避障单元和多个超声波避障单元。本发明的有益效果在于：提供一种可以精准控制移动具有稳定配重结构的机器人，通过在机器人底盘前面下部设置红外线避障单元，在机器人躯干前面上部和机器人底盘两侧面上部设置超声波避障单元，配合机器人底盘与机器人躯干之间地形识别模块的使用，大大提高智能机器人的障碍物检测能力，本机器人还设置有多个拾音器，实现了机器人外部语音采集、声源定位、回声消除的功能，配合机器人头部的触摸屏显示器及扬声器的使用，使机器人更易于与人交流互动。

Description

智能避障机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，尤其是指一种智能避障机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人逐渐进入到日常生活中为人们提供各种服务，服务型机器人往往要求要与人互动能力，比如接受语音命令和具备信息输出能力等，服务型机器人也应当具备在人群中穿梭的能力，现有服务型机器人往往身形修长，具有一定的高度，容易因为重心问题导致移动不稳，因此机器人的平稳移动也成为一项重要指标，日常生活场景中还有很多的障碍物包括固定的物体和移动的人等等，这些障碍物往往布局复杂、无序，现有机器人避障检测方法主要靠前方设置红外线或超声波方式来避障，面对侧面或者有一定高度的障碍物往往束手无策，原有的避障结构设置已经不能满足当前机器人避障的要求，因此需要一种容易与人互动、移动平稳、能够在复杂场景避障的智能机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能与人互动交流并可在复杂场景平稳移动的智能机器人。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种智能避障机器人，包括机器人底盘、地形识别仪、机器人躯干、机器人头部、红外线避障单元和多个超声波避障单元；

所述机器人底盘底面前部两侧设有驱动轮，底盘底面后部中间设有万向轮，所述机器人底盘对应两个驱动轮之间和万向轮的左右两侧分别设有所述配重块；

所述机器人底盘上面设有顶盖，所述顶盖上设有地形识别模块，所述地形识别模块四周设有柱形支撑结构，所述机器人躯干通过柱形支撑结构与所述机器人底盘连接；

所述机器人躯干上部设有平台，所述平台上设置有多个互成角度的拾音器；

所述机器人头部设有连接件，所述机器人躯干通过所述连接件与机器人头部连接；

所述机器人头部前面设置有触摸显示屏，头部两侧各设有扬声器；

所述机器人底盘前面下部设有一个凹槽，所述凹槽中设有红外线避障单元，所述机器人底盘两侧上部各设有两组超声波避障单元，所述机器人躯干前面上部设置有超声波避障单元。

进一步的，所述驱动轮由直流电机驱动，所述直流电机内置有光电测速模块。

进一步的，所述两个驱动轮之间的配重块有两个，分别位于两个驱动轮的内侧，靠近机器人底盘底面前部。

进一步的，所述机器人底盘底部对应配重块安装位设有凹槽，所述凹槽中形成有圆柱形容置腔，所述配重块安装于所述容置腔中，对应所述凹槽设有盖板，所述盖板通过螺钉与所述凹槽固接。

进一步的，所述顶盖中设有凹槽，所述地形识别模块安装于所述凹槽中，所述地形识别模块设置高度距地面279-341mm。

进一步的，所述机器人躯干底部与所述顶盖之间的间隙为14-15.4mm。

进一步的，所述柱形支撑结构为腰圆/椭圆形柱体，所述柱形支撑结构以地形识别仪为圆心沿径向设置，所述柱形支撑结构中间设有用于走线的通孔。

进一步的，所述机器人底盘两侧上部各有两组超声波避障单元，所述超声波避障单元组距地面高度为252-308mm，所述机器人躯干前面上部的超声波避障单元距地面高度为648-732mm。

进一步的，所述拾音器至少有三个，拾音器相互呈角度设置，所述中间的拾音器面向正前方设置，左侧的拾音器与中间拾音器呈40-50度角向左前方设置，右侧的拾音器与中间拾音器呈40-50度角向右前方设置。

进一步的，所述设置拾音器的平台位于机器人躯干前面上部的超声波避障单元的上方，所述机器人头部的下方。

本发明的有益效果在于：提供一种可以精准控制移动具有稳定配重结构的机器人，通过在机器人底盘前面下部设置红外线避障单元，在机器人躯干前面上部和机器人底盘两侧面上部设置超声波避障单元，配合机器人底盘与机器人躯干之间地形识别模块的使用，大大提高智能机器人的障碍物检测能力，本机器人还设置有多个拾音器，实现了机器人外部语音采集、声源定位、回声消除的功能，配合机器人头部的触摸屏显示器及扬声器的使用，使机器人更易于与人交流互动。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构：

图1为本发明的机器人避障单元设置结构示意图；

图2为本发明的机器人地形扫描模块设置结构示意图；

图3为本发明的机器人声音拾取器设置结构示意图；

图4为本发明的机器人底盘移动装置及配重结构示意图；

图5为本发明的机器人底盘配重凹槽结构示意图；

图中附图标记表示为：200-机器人躯干；201-红外避障单元；202-超声波避障单元；205-拾音器；207-平台；303-地形识别模块；400-机器人底盘；401-配重块；402-万向轮；405-盖板；406-凹槽；407-容置腔；408-螺孔；430-驱动轮；500-机器人头部；510-触摸显示屏；511-扬声器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1、图2、图3和图4，一种智能避障机器人，包括机器人底盘400、地形识别仪303、机器人躯干200、机器人头部500、红外线避障单元201和多个超声波避障单元202；

所述机器人底盘400底面前部两侧设有驱动轮430，底盘底面后部中间设有万向轮402，所述机器人底盘400对应两个驱动轮430之间和万向轮402的左右两侧分别设有配重块401；

所述机器人底盘400上面设有顶盖301，所述顶盖301上设有地形识别模块303，所述地形识别模块303四周设有柱形支撑结构305，所述机器人躯干200通过柱形支撑结构305与所述机器人底盘400连接；

所述机器人躯干上部设有平台207，所述平台207上有多个互成角度设置的拾音器205；

所述机器人头部500设有连接件501，所述机器人躯干200通过所述连接件501与机器人头部500连接；

所述机器人头部500前面设置有触摸显示屏510，头部两侧各设有扬声器511；

所述机器人底盘400前面下部设有一个凹槽204，所述凹槽204中设有红外线避障单元201，所述机器人底盘400两侧上部各设有两组超声波避障单元202，所述机器人躯干200前面上部设置有超声波避障单元202。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供一种可以精准控制移动具有稳定配重结构的机器人，通过在机器人底盘前面下部设置红外线避障单元，在机器人躯干前面上部和机器人底盘两侧面上部设置超声波避障单元，配合机器人底盘与机器人躯干之间地形识别模块的使用，大大提高智能机器人的障碍物检测能力，本机器人还设置有多个拾音器，实现了机器人外部语音采集、声源定位、回声消除的功能，配合机器人头部的触摸屏显示器及扬声器的使用，使机器人更易于与人交流互动。

实施例1

所述驱动轮430由直流电机436驱动，所述直流电机436内置有光电测速模块。本实施例中，使用带有光电测速模块的直流电机，可以精准控制机器人的轮子转动，有利于精准控制机器人轮子转动，达到机器人平稳移动和准确转弯的目的。

实施例2

所述两个驱动轮430之间的配重块401有两个，分别位于两个驱动轮430的内侧，靠近机器人底盘400底面前部。本实施例中，分散配置配重块，有利于保证机器人保持较低的重心。

实施例3

请参阅图5，所述机器人底盘400底部对应配重块401安装位设有凹槽406，所述凹槽406中形成有圆柱形容置腔407，所述配重块401安装于所述容置腔407中，对应所述凹槽406设有盖板405，所述盖板405通过螺钉与所述凹槽406固接。本实施例中，凹槽的设置可以防止配重块水平方向窜动以及杜绝配重块与机体其他部件发生碰撞的可能，圆柱形的配重块更易确定重心，降低配重结构设计难度，为凹槽增加盖板可以防止机器人移动时产生的颠簸使配重块上下窜动干扰机器人平稳移动。

实施例4

所述顶盖301中设有凹槽302，所述地形识别模块303安装于所述凹槽302中，所述地形识别模块303设置高度距地面279-341mm。本实施例中，机器人能在大多数场景中较好地扫描识别场景地形。

实施例5

经大量实验验证得到，所述机器人躯干200底部与所述顶盖301之间的间隙为14-15.4mm时，可保证地形识别仪正常工作。

实施例6

所述柱形支撑结构305为腰圆/椭圆形柱体，所述柱形支撑结构305以地形识别模块303为圆心沿径向设置，所述柱形支撑结构305中间设有用于走线的通孔。本实施例中，腰圆/椭圆形设计的支撑柱体以径向设置方式，是保证结构强度和支撑能力的同时尽量减小柱体对地形识别模块的影响，中空的柱体可以隐蔽地走线，将结构对地形识别模块的影响降到最低。

实施例7

所述机器人底盘两侧上部各有两组超声波避障单元，经大量实验验证得到，所述超声波避障单元组距地面高度为252-308mm，所述机器人躯干200前方的超声波避障单元202距地面高度为648-732mm时，机器人能探测到场景中前方和侧面的障碍物，做出有效规避动作。

实施例8

所述拾音器205至少有三个，拾音器205相互呈角度设置，所述中间的拾音器面向正前方设置，左侧的拾音器与中间拾音器呈40-50度角向左前方设置，右侧的拾音器与中间拾音器呈40-50度角向右前方设置。本实施例中，三个朝向不同的拾音器可实现机器人外部语音采集，回声消除，声源定位的功能，按照本实施例中拾音器的排列结构，对音源定位分辨效果最佳。

实施例9

所述设置拾音器205的平台207位于机器人躯干200前面上部的超声波避障单元202的上方，所述机器人头部500的下方。本实施例中，拾音器设置在一定高度，有利于避开来机器人在移动时来自地面的噪音干扰。

综上所述，本发明提供了一种带有光电测速模块的直流电机精准控制移动的机器人，配合分散设计带有固定配重结构的底盘，使机器人运行平稳，通过在机器人底盘前面下部设置红外线避障单元，前胸、腰部设置超声波避障单元，配合机器人底盘与机器人躯干之间的地形识别模块，大大提高了机器人的避障能力，机器人还设置有三个互成角度设置拾音器，实现了机器人外部语音采集、声源定位、回声消除的功能，配合机器人头部前面的触摸屏显示器及扬声器的使用，使机器人更易于与人交流互动。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。

此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种智能避障机器人，其特征在于：包括机器人底盘、地形识别仪、机器人躯干、机器人头部、红外线避障单元和多个超声波避障单元；

所述机器人底盘底面前部两侧设有驱动轮，底盘底面后部中间设有万向轮，所述机器人底盘对应两个驱动轮之间和万向轮的左右两侧分别设有配重块，所述两个驱动轮之间的配重块有两个，分别位于两个驱动轮的内侧，靠近机器人底盘底面前部，所述机器人底盘底部对应配重块安装位设有凹槽，所述凹槽中形成有圆柱形容置腔，所述配重块安装于所述容置腔中，对应所述凹槽设有盖板，所述盖板通过螺钉与所述凹槽固接；

所述机器人底盘上面设有顶盖，所述顶盖中设有凹槽，所述地形识别仪安装于所述凹槽中，所述地形识别仪设置高度距地面279-341mm，所述地形识别仪四周设有柱形支撑结构，所述机器人躯干通过柱形支撑结构与所述机器人底盘连接，所述柱形支撑结构为腰圆/椭圆形柱体，所述柱形支撑结构以地形识别仪为圆心沿径向设置，所述柱形支撑结构中间设有用于走线的通孔；

所述机器人躯干上部设有平台，所述平台上有多个互成角度设置的拾音器；

所述机器人头部设有连接件，所述机器人躯干通过所述连接件与机器人头部连接；

所述机器人头部前面设置有触摸显示屏，头部两侧各设有扬声器；

所述机器人底盘前面下部设有一个凹槽，所述凹槽中设有红外线避障单元，所述机器人底盘两侧上部各设有两组超声波避障单元，所述机器人躯干前面上部设置有超声波避障单元。

2.如权利要求1所述的智能避障机器人，其特征在于：所述驱动轮由直流电机驱动，所述直流电机内置有光电测速模块。

3.如权利要求1所述的智能避障机器人，其特征在于：所述机器人躯干底部与所述顶盖之间的间隙为14-15.4mm。

4.如权利要求1所述的智能避障机器人，其特征在于：所述机器人底盘两侧上部各有两组超声波避障单元，所述超声波避障单元组距地面高度为252-308mm，所述机器人躯干前面上部的超声波避障单元距地面高度为648-732mm。

5.如权利要求1所述的智能避障机器人，其特征在于：所述拾音器至少有三个，拾音器相互呈角度设置，所述中间的拾音器面向正前方设置，左侧的拾音器与中间拾音器呈40-50度角向左前方设置，右侧的拾音器与中间拾音器呈40-50度角向右前方设置。

6.如权利要求5所述的智能避障机器人，其特征在于：所述设置拾音器的平台位于机器人躯干前面上部的超声波避障单元的上方，所述机器人头部的下方。