CN106182033A - 一种盲人引路用自动导航型机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种盲人引路用自动导航型机器人。本发明要解决的技术问题是提供一种适用范围广、有利于盲人的出行和会主动绕过障碍的盲人引路用自动导航型机器人。为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种盲人引路用自动导航型机器人装置，包括有轮子、下转轴、滑套、第一锥齿轮、第二锥齿轮、支杆、第三电机、圆盘、第二电机、第一下连杆和右手臂等；头部顶部中央设置有拉线，拉线上端连接有圆环，头部左侧铰接连接有第一上连杆。本发明达到了适用范围广、有利于盲人的出行、会自动选择路线和会主动绕过障碍，同时可以给盲人提供更好走、更便捷和更安全的出行路线的效果。

Description

一种盲人引路用自动导航型机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种盲人引路用自动导航型机器人。

背景技术

导航是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方法。导航分两类：自主式导航：用飞行器或船舶上的设备导航，有惯性导航、多普勒导航和天文导航等；非自主式导航：用于飞行器、船舶、汽车等交通设备与有关的地面或空中设备相配合导航，有无线电导航、卫星导航。在军事上，还要配合完成武器投射、侦察、巡逻、反潜和援救等任务。导航有两种意思，一种意思是引导飞行器或船舶沿一定航线从一点运动到另一点的方法。而另一种意思则是由于互联网的兴起而兴起的网站导航，帮助上网者找到想要浏览的网页，想要查找的信息，基本上每个网站都有自己的网站导航系统为网页的浏览者提供导航服务，也有专业的导航网站提供专业导航服务。

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

现有的导航型机器人存在可适用范围小、不利于盲人的出行和难以主动绕过障碍的缺点，因此亟需设计一种适用范围广、有利于盲人的出行和会主动绕过障碍的盲人引路用自动导航型机器人。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明为了克服现有的导航型机器人可适用范围小、不利于盲人的出行和难以主动绕过障碍的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种适用范围广、有利于盲人的出行和会主动绕过障碍的盲人引路用自动导航型机器人。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种盲人引路用自动导航型机器人装置，包括有轮子、下转轴、滑套、第一锥齿轮、第二锥齿轮、支杆、第三电机、圆盘、第二电机、第一下连杆、右手臂、上转轴、曲形杆、肢干、第一上连杆、控制器、右摄像头、圆环、拉线、左摄像头、头部、第二上连杆、第一电机、第二下连杆和左手臂；头部顶部中央设置有拉线，拉线上端连接有圆环，头部左侧铰接连接有第一上连杆，头部右侧铰接连接有第二上连杆，头部右眼部位设置有右摄像头，头部左眼部位设置有左摄像头，头部嘴巴部位设置有控制器，头部下方设置有肢干，肢干的顶部中央设置有第一电机，第一电机上端和头部底部连接，肢干的左侧上方铰接连接有右手臂，右手臂前侧中部铰接连接有第一下连杆，肢干的右侧上方铰接连接有左手臂，左手臂前侧中部铰接连接有第二下连杆，肢干的前侧中部上方设置有上转轴，转轴上设置有曲形杆，曲形杆左侧中部和第一上连杆铰接连接，曲形杆右侧中部和第二上连杆铰接连接，曲形杆左侧底端和第一下连杆连接，曲形杆右侧底端和第二下连杆连接，肢干底部中央设置有第二电机，第二电机下端连接有圆盘，圆盘底部中央设置有第三电机，圆盘底部左右两侧关于第三电机对称设置有支杆，第三电机下端连接有第二锥齿轮，支杆底端均设置有滑套，滑套上设置有下转轴，下转轴上设置有第一锥齿轮，第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合，下转轴左右端均设置有轮子，第一电机、第二电机、第三电机、右摄像头和左摄像头均与控制器连接。

优选地，还包括有导航仪，头部鼻子部位设置有导航仪，导航仪与控制器连接。

优选地，肢干底部开有凹槽。

优选地，还包括有警示灯，右手臂和左手臂底端均设置有警示灯，警示灯与控制器连接。

优选地，头部为球形。

优选地，轮子直径为30cm。

优选地，第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机。

工作原理：当盲人要在外面行走时，控制器控制开启右摄像头和左摄像头，控制器控制第三电机开始转动，第三电机转动带动第二锥齿轮转动，第二锥齿轮带动第一锥齿轮转动，第一锥齿轮带动下转轴转动，下转轴带动轮子转动，此时机器人可以带着盲人向前走。当机器人的左摄像头和右摄像头检测到前方有障碍物需要绕道时，左摄像头和右摄像头把信息反馈到控制器，当机器人要从右侧绕过障碍时，控制器控制关闭第三电机，控制器控制第一电机顺时针转动一定角度，第一电机带动头部向右转动一定角度，头部带动第一上连杆和第二上连杆向右转动一定角度，第一上连杆带动曲形杆左端向上移动，曲形杆左端带动右手臂向上抬起，第二上连杆带动曲形杆右端向下运动，曲形杆右端带动左手臂向下运动，此时可以告诉行人机器人将向右转向。与此同时控制器控制第二电机顺时针转动和第一电机相同的角度，第二电机带动圆盘向右转动一定角度，圆盘带动支杆向右转动一定角度，进而带动转轴向右转动一定角度，最后带动轮子转动一定的角度。转向结束后，控制器控制关闭第一电机和第二电机，同时控制第三电机转动，第三电机最终带动轮子向前运动，此时机器人可以带着盲人从右边绕过障碍。当机器人要从左边绕过障碍时，控制器控制关闭第三电机，控制器控制第一电机逆时针转动一定角度，第一电机带动头部向左转动一定角度，头部带动第一上连杆和第二上连杆向左转动一定角度，第一上连杆带动曲形杆左端向下运动，曲形杆左端带动右手臂向下运动，第二上连杆带动曲形杆右端向上运动，曲形杆右端带动左手臂向上抬起，此时可以告诉行人，机器人将向左转向，同时控制器控制第二电机逆时针转动和第一电机相同的角度，第二电机带动圆盘向左转动一定角度，圆盘带动支杆向左转动一定角度，进而带动转轴向左转动一定角度，最后带动轮子转动一定的角度。转向结束后，此时控制器控制关闭第一电机和第二电机，同时控制第三电机转动，第三电机最终带动轮子向前运动，此时机器人可以带着盲人从左边绕过障碍。当盲人不需要机器人引路时，控制器控制第一电机、第二电机和第三电机工作，进而带动头部、肢干和轮子等复位后，控制器控制关闭第一电机、第二电机和第三电机。

因为还包括有导航仪，头部鼻子部位设置有导航仪，导航仪与控制器连接，所以盲人指定要去的位置，控制器控制启动导航仪，导航仪选择更快、障碍少和更安全的路线，进而更好地保护盲人。当到达目的地后，控制器控制关闭导航仪。

因为肢干底部开有凹槽，所以机器人的制造可以更省材料，同时也使第二电机和第三电机得到更好的保护。

因为还包括有警示灯，右手臂和左手臂底端均设置有警示灯，警示灯与控制器连接，所以机器人要向左转向时，控制器控制左警示灯亮起，机器人要向右转向时，控制器控制右警示灯亮起，进而更好地提示其他行人注意让行，转向结束后，控制器控制关闭警示灯。

因为轮子直径为30cm，所以机器人可以爬一定高度的台阶，适用于更多场合。

因为第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机，所以第一电机、第二电机和第三电机可以更为精确地控制转速，使运行更平稳。

控制器选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器，主机外部24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为导航仪；Y0为右摄像头，Y1左摄像头，Y2为第一电机，Y3为第二电机，Y4为第三电机，Y5为警示灯。根据图5所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器控制各部件按上述工作原理进行动作，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

(3)有益效果

本发明达到了适用范围广、有利于盲人的出行、会自动选择路线和会主动绕过障碍，同时可以给盲人提供更好走、更便捷和更安全的出行路线的效果。

附图说明

图1是本发明的第一种主视结构示意图。

图2是本发明的第二种主视结构示意图。

图3是本发明的第三种主视结构示意图。

图4是本发明的第四种主视结构示意图。

图5是本发明的电气控制原理图。

附图中的标记为：1-轮子，2-下转轴，3-滑套，4-第一锥齿轮，5-第二锥齿轮，6-支杆，7-第三电机，8-圆盘，9-第二电机，10-第一下连杆，11-右手臂，12-上转轴，13-曲形杆，14-肢干，15-第一上连杆，16-控制器，17-右摄像头，18-圆环，19-拉线，20-左摄像头，21-头部，22-第二上连杆，23-第一电机，24-第二下连杆，25-左手臂，26-导航仪，27-凹槽，28-警示灯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种盲人引路用自动导航型机器人装置，如图1-5所示，包括有轮子1、下转轴2、滑套3、第一锥齿轮4、第二锥齿轮5、支杆6、第三电机7、圆盘8、第二电机9、第一下连杆10、右手臂11、上转轴12、曲形杆13、肢干14、第一上连杆15、控制器16、右摄像头17、圆环18、拉线19、左摄像头20、头部21、第二上连杆22、第一电机23、第二下连杆24和左手臂25；头部21顶部中央设置有拉线19，拉线19上端连接有圆环18，头部21左侧铰接连接有第一上连杆15，头部21右侧铰接连接有第二上连杆22，头部21右眼部位设置有右摄像头17，头部21左眼部位设置有左摄像头20，头部21嘴巴部位设置有控制器16，头部21下方设置有肢干14，肢干14的顶部中央设置有第一电机23，第一电机23上端和头部21底部连接，肢干14的左侧上方铰接连接有右手臂11，右手臂11前侧中部铰接连接有第一下连杆10，肢干14的右侧上方铰接连接有左手臂25，左手臂25前侧中部铰接连接有第二下连杆24，肢干14的前侧中部上方设置有上转轴12，转轴上设置有曲形杆13，曲形杆13左侧中部和第一上连杆15铰接连接，曲形杆13右侧中部和第二上连杆22铰接连接，曲形杆13左侧底端和第一下连杆10连接，曲形杆13右侧底端和第二下连杆24连接，肢干14底部中央设置有第二电机9，第二电机9下端连接有圆盘8，圆盘8底部中央设置有第三电机7，圆盘8底部左右两侧关于第三电机7对称设置有支杆6，第三电机7下端连接有第二锥齿轮5，支杆6底端均设置有滑套3，滑套3上设置有下转轴2，下转轴2上设置有第一锥齿轮4，第二锥齿轮5和第一锥齿轮4啮合，下转轴2左右端均设置有轮子1，第一电机23、第二电机9、第三电机7、右摄像头17和左摄像头20均与控制器16连接。

还包括有导航仪26，头部21鼻子部位设置有导航仪26，导航仪26与控制器16连接。

肢干14底部开有凹槽27。

还包括有警示灯28，右手臂11和左手臂25底端均设置有警示灯28，警示灯28与控制器16连接。

头部21为球形。

轮子1直径为30cm。

第一电机23、第二电机9和第三电机7均为伺服电机。

工作原理：当盲人要在外面行走时，控制器16控制开启右摄像头17和左摄像头20，控制器16控制第三电机7开始转动，第三电机7转动带动第二锥齿轮5转动，第二锥齿轮5带动第一锥齿轮4转动，第一锥齿轮4带动下转轴2转动，下转轴2带动轮子1转动，此时机器人可以带着盲人向前走。当机器人的左摄像头20和右摄像头17检测到前方有障碍物需要绕道时，左摄像头20和右摄像头17把信息反馈到控制器16，当机器人要从右侧绕过障碍时，控制器16控制关闭第三电机7，控制器16控制第一电机23顺时针转动一定角度，第一电机23带动头部21向右转动一定角度，头部21带动第一上连杆15和第二上连杆22向右转动一定角度，第一上连杆15带动曲形杆13左端向上移动，曲形杆13左端带动右手臂11向上抬起，第二上连杆22带动曲形杆13右端向下运动，曲形杆13右端带动左手臂25向下运动，此时可以告诉行人机器人将向右转向。与此同时控制器16控制第二电机9顺时针转动和第一电机23相同的角度，第二电机9带动圆盘8向右转动一定角度，圆盘8带动支杆6向右转动一定角度，进而带动转轴向右转动一定角度，最后带动轮子1转动一定的角度。转向结束后，控制器16控制关闭第一电机23和第二电机9，同时控制第三电机7转动，第三电机7最终带动轮子1向前运动，此时机器人可以带着盲人从右边绕过障碍。当机器人要从左边绕过障碍时，控制器16控制关闭第三电机7，控制器16控制第一电机23逆时针转动一定角度，第一电机23带动头部21向左转动一定角度，头部21带动第一上连杆15和第二上连杆22向左转动一定角度，第一上连杆15带动曲形杆13左端向下运动，曲形杆13左端带动右手臂11向下运动，第二上连杆22带动曲形杆13右端向上运动，曲形杆13右端带动左手臂25向上抬起，此时可以告诉行人，机器人将向左转向，同时控制器16控制第二电机9逆时针转动和第一电机23相同的角度，第二电机9带动圆盘8向左转动一定角度，圆盘8带动支杆6向左转动一定角度，进而带动转轴向左转动一定角度，最后带动轮子1转动一定的角度。转向结束后，此时控制器16控制关闭第一电机23和第二电机9，同时控制第三电机7转动，第三电机7最终带动轮子1向前运动，此时机器人可以带着盲人从左边绕过障碍。当盲人不需要机器人引路时，控制器16控制第一电机23、第二电机9和第三电机7工作，进而带动头部21、肢干14和轮子1等复位后，控制器16控制关闭第一电机23、第二电机9和第三电机7。

因为还包括有导航仪26，头部21鼻子部位设置有导航仪26，导航仪26与控制器16连接，所以盲人指定要去的位置，控制器16控制启动导航仪26，导航仪26选择更快、障碍少和更安全的路线，进而更好地保护盲人。当到达目的地后，控制器16控制关闭导航仪26。

因为肢干14底部开有凹槽27，所以机器人的制造可以更省材料，同时也使第二电机9和第三电机7得到更好的保护。

因为还包括有警示灯28，右手臂11和左手臂25底端均设置有警示灯28，警示灯28与控制器16连接，所以机器人要向左转向时，控制器16控制左警示灯28亮起，机器人要向右转向时，控制器16控制右警示灯28亮起，进而更好地提示其他行人注意让行，转向结束后，控制器16控制关闭警示灯28。

因为轮子1直径为30cm，所以机器人可以爬一定高度的台阶，适用于更多场合。

因为第一电机23、第二电机9和第三电机7均为伺服电机，所以第一电机23、第二电机9和第三电机7可以更为精确地控制转速，使运行更平稳。控制器16选择厦门海为科技有限公司生产的海为S24S0T型PLC控制器16，主机外部24VDC供电，16路输入，8路输出。输入输出端口的定义为：X0为启动开关，X1为停止开关，X2为导航仪26；Y0为右摄像头17，Y1左摄像头20，Y2为第一电机23，Y3为第二电机9，Y4为第三电机7，Y5为警示灯28。根据图5所示的电气控制原理图，所属领域的技术人员不需要创造性的劳动，通过编程即可实现控制器16控制各部件按上述工作原理进行动作，编程的相关指令都为现有技术，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，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、改进及替代，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 (7)

1.一种盲人引路用自动导航型机器人装置，其特征在于，包括有轮子(1)、下转轴(2)、滑套(3)、第一锥齿轮(4)、第二锥齿轮(5)、支杆(6)、第三电机(7)、圆盘(8)、第二电机(9)、第一下连杆(10)、右手臂(11)、上转轴(12)、曲形杆(13)、肢干(14)、第一上连杆(15)、控制器(16)、右摄像头(17)、圆环(18)、拉线(19)、左摄像头(20)、头部(21)、第二上连杆(22)、第一电机(23)、第二下连杆(24)和左手臂(25)；头部(21)顶部中央设置有拉线(19)，拉线(19)上端连接有圆环(18)，头部(21)左侧铰接连接有第一上连杆(15)，头部(21)右侧铰接连接有第二上连杆(22)，头部(21)右眼部位设置有右摄像头(17)，头部(21)左眼部位设置有左摄像头(20)，头部(21)嘴巴部位设置有控制器(16)，头部(21)下方设置有肢干(14)，肢干(14)的顶部中央设置有第一电机(23)，第一电机(23)上端和头部(21)底部连接，肢干(14)的左侧上方铰接连接有右手臂(11)，右手臂(11)前侧中部铰接连接有第一下连杆(10)，肢干(14)的右侧上方铰接连接有左手臂(25)，左手臂(25)前侧中部铰接连接有第二下连杆(24)，肢干(14)的前侧中部上方设置有上转轴(12)，转轴上设置有曲形杆(13)，曲形杆(13)左侧中部和第一上连杆(15)铰接连接，曲形杆(13)右侧中部和第二上连杆(22)铰接连接，曲形杆(13)左侧底端和第一下连杆(10)连接，曲形杆(13)右侧底端和第二下连杆(24)连接，肢干(14)底部中央设置有第二电机(9)，第二电机(9)下端连接有圆盘(8)，圆盘(8)底部中央设置有第三电机(7)，圆盘(8)底部左右两侧关于第三电机(7)对称设置有支杆(6)，第三电机(7)下端连接有第二锥齿轮(5)，支杆(6)底端均设置有滑套(3)，滑套(3)上设置有下转轴(2)，下转轴(2)上设置有第一锥齿轮(4)，第二锥齿轮(5)和第一锥齿轮(4)啮合，下转轴(2)左右端均设置有轮子(1)，第一电机(23)、第二电机(9)、第三电机(7)、右摄像头(17)和左摄像头(20)均与控制器(16)连接。

2.根据权利要求1所述的一种盲人引路用自动导航型机器人装置，其特征在于，还包括有导航仪(26)，头部(21)鼻子部位设置有导航仪(26)，导航仪(26)与控制器(16)连接。

3.根据权利要求1所述的一种盲人引路用自动导航型机器人装置，其特征在于，肢干(14)底部开有凹槽(27)。

4.根据权利要求1所述的一种盲人引路用自动导航型机器人装置，其特征在于，还包括有警示灯(28)，右手臂(11)和左手臂(25)底端均设置有警示灯(28)，警示灯(28)与控制器(16)连接。

5.根据权利要求1所述的一种盲人引路用自动导航型机器人装置，其特征在于，头部(21)为球形。

6.根据权利要求1所述的一种盲人引路用自动导航型机器人装置，其特征在于，轮子(1)直径为30cm。

7.根据权利要求1所述的一种盲人引路用自动导航型机器人装置，其特征在于，第一电机(23)、第二电机(9)和第三电机(7)均为伺服电机。