CN106697061A - 可分离的轮式机器人及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可分离的轮式机器人及使用方法，包括机器人主体，用于完成机器人的设定工作；所述机器人主体的底面上设有限位凸台；轮式底座，位于所述机器人主体的下端，与所述机器人主体可拆卸连接；所述轮式底座的底端设有至少一个滚轮；用于承载机器人主体，并带动机器人主体移动；所述轮式底座的上壳体设有限位孔；挡板，位于所述限位孔的下表面，所述挡板的面积大于所述限位孔的面积，用于将限位孔打开或关闭；电机和转轮，位于所述轮式底座内部，所述转轮位于所述电机的输出轴，所述转轮外表面与所述挡板的下表面接触，接触面为摩擦面；所述挡板朝向转轮转动的切线方向移动；感应装置，位于所述轮式底座内部，用于接收机器人主体靠近或离开轮式底座的信号，并将信号传输到电机。

Description

可分离的轮式机器人及使用方法
技术领域
本发明属于可移动机器人技术领域，具体涉及一种机器人本体与滑轮载体可分离的轮式机器人及使用方法。
背景技术
轮式机器人是以驱动轮子来带动机器人进行移动和工作的机器人。目前，轮式机器人的轮子大都不能与机器人主体分离，当不需要机器人移动时，轮子的存在增加了产品的不稳定性，机器人容易发生不可控的移动。尤其是两轮机器人是靠陀螺仪平衡器来保持平衡的，即使长时间不需要移动时，也必须保持该部分元件与配合的电机的通电控制与运动，这样耗费大量的资源，降低了机器人电池的续航能力。对于多于两轮的机器人来说，当桌面或地面不平整时，也会发生移动，机器人无法稳定的处在我们预设的环境中。
发明内容
本发明涉及一种可分离的轮式机器人及使用方法，可以将轮式底座与机器人主体拆卸分离，提高机器人应用时的灵活性。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案予以实现：一种可分离的轮式机器人，包括机器人主体，用于完成机器人的设定工作； 所述机器人主体的底面上设有限位凸台；轮式底座，位于所述机器人主体的下端，与所述机器人主体可拆卸连接；所述轮式底座的底端设有至少一个滚轮；用于承载机器人主体，并带动机器人主体移动；所述轮式底座的上壳体设有限位孔；挡板，位于所述限位孔的下表面，所述挡板的面积大于所述限位孔的面积，用于将限位孔打开或关闭；电机和转轮，位于所述轮式底座内部，所述转轮位于所述电机的输出轴，所述转轮外表面与所述挡板的下表面接触，接触面为摩擦面；所述挡板朝向转轮转动的切线方向移动；感应装置，位于所述轮式底座内部，用于接收机器人主体靠近或离开轮式底座的信号，信号作用于电机。
进一步的，所述可分离的轮式机器人还包括固定座，所述机器人主体与固定座可拆卸连接；所述固定座的下表面为平面，上表面设有限位凹槽，所述限位凹槽的形状与所述机器人主体底面上的限位凸台相对应。
为了限制挡板的移动范围，在所述轮式底座上壳体的下表面设有滑槽，所述滑槽的宽度与所述挡板的宽度相同。
进一步的，所述转轮为齿轮，所述挡板的下表面设有齿条，所述齿轮与齿条齿合。
为了增大机器人主体在轮式底座上的牢固性，所述机器人主体的内部和所述轮式底座的内部设有磁体。
进一步的，所述感应装置采用霍尔元件，在所述机器人主体内部设有磁体。
为了方便轮式底座对机器人主体进行充电，所述机器人主体内部设有充电接收装置，所述轮式底座的内部设有充电发射装置；充电方式采用无线充电或有线充电。
进一步的，所述充电接收装置为充电板，所述充电板上设有2个或多个金属单元；所述充电发射装置为接线板，所述接线板上设有与金属单元相同数量的Pogopin或金属弹片；当所述充电板上的金属单元与接线板接触时，实现对机器人主体的有线充电。
进一步的，所述充电接收装置为无线充电的接收线圈，所述充电发射装置为无线充电的发射线圈，实现对机器人主体的无线充电。
本发明还提供了所述的可分离的轮式机器人的使用方法，步骤为：1）当机器人不需要移动时，将机器人主体取下，放置于桌面，成为桌面机器人；感应装置发出机器人主体离开轮式底座的信号，轮式底座内部的控制模块检测到该信号后，向电机发出信号使其运转，带动转轮转动，进而带动挡板移动，将限位孔关闭；2）当机器人需要移动时，将机器人主体放置在轮式底座上，成为轮式机器人；感应装置发出机器人主体靠近轮式底座的信号，轮式底座内部的控制模块检测到该信号后，向电机发出信号使其反向运转，带动转轮转动，进而带动挡板反向移动，将限位孔打开。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种可分离的轮式机器人，包括机器人主体和安装了至少一个滚轮的轮式底座，所述轮式底座与所述机器人主体可拆卸连接。当需要机器人移动时，将机器人主体放置在轮式底座上，便成为了轮式机器人。当不需要机器人移动时，可以将机器人主体取下，放置于桌面或其他平面上，成为桌面机器人。由于所述轮式底座的内侧面设有挡板，及控制挡板移动的感应装置、电机和转轮，感应装置发出机器人主体离开轮式底座的信号，轮式底座内部的控制模块检测到该信号后，向电机发出信号使其运转，带动转轮转动，进而带动挡板移动，将限位孔关闭，使得轮式底座的内部结构与电路得以保护，轮式底座保持封闭的外观，此时的轮式机器人可以作为智能小车使用，具有运输、娱乐等功能。
附图说明
图1. 本实施例的机器人主体与轮式底座的装配示意图；
图2. 本实施例的机器人主体与轮式底座的分体示意图；
图3. 本实施例的机器人主体与固定座的装配示意图；
图4. 本实施例的机器人主体与固定座的分体示意图；
图5. 如图1中轮式底座的结构示意图；
图6. 如图5中轮式底座上壳体的内侧结构示意图；
图7. 本实施例中轮式底座上限位孔的打开（A）和关闭（B）示意图；
图8. 如图5中挡板的结构示意图；
图9. 如图1中机器人主体与轮式底座的装配状态下的配面图；
图中标注：机器人主体100，充电面板101，限位凸台102，定位凸台103，充电板105，轮式底座200，接线板201，电机204，转轮205，滑槽206，限位孔207，滚轮208，挡板210，凸起211，摩擦表面212，固定座300，限位凹槽301。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
本实施例提供了一种可分离的轮式机器人，包括机器人主体100和轮式底座200，所述机器人主体用于完成机器人的设定工作；所述轮式底座位于所述机器人主体的下端，与所述机器人主体可拆卸连接；所述轮式底座的底端设有至少一个滚轮208，用于承载机器人主体，并带动机器人主体移动。因此，当不需要机器人移动时，可以将机器人主体取下，放置于桌面或其他平面上，成为桌面机器人；此时，轮式底座可以作为智能小车使用，具有运输、娱乐等功能，如图2。当需要机器人移动时，将机器人主体放置在轮式底座上，便成为了轮式机器人，如图1。
所述机器人主体100和轮式底座200之间可以采用插接连接，是在所述机器人主体100的底面上设有限位凸台102，相应的，所述轮式底座200的上壳体设有限位孔207，如图5，所述限位孔207的形状与所述限位凸台102的形状相同，将限位凸台插入到限位孔中时，二者实现连接。优选的所述限位凸台102采用不对称形状，例如限位凸台的圆形主体一侧连接定位凸台103，方便机器人主体以特定的方位与轮式底座连接。
由于所述机器人主体的底面上设有限位凸台102，如图4，机器人主体无法单独放置于平面上，此时需要固定座300，所述机器人主体100与固定座300可拆卸连接；所述固定座的下表面为平面，所述固定座的上壳面设有限位凹槽301，所述限位凹槽的形状与所述机器人主体底面上的限位凸台相对应。
如图5所示，为了保护轮式底座200的内部结构与电路，保持封闭的外观，在所述限位孔的下表面设置挡板210，所述挡板的面积大于所述限位孔的面积，用于将限位孔打开或关闭。为了方便控制挡板的移动，所述轮式底座200的内部还设有感应装置、控制模块、电机204和转轮205。所述感应装置的作用是接收机器人主体靠近或离开轮式底座的信号，传输到控制模块，所述控制模块向电机发出信号。所述转轮205位于所述电机204的输出轴，所述转轮205的外表面与挡板210的下表面接触，接触面为摩擦面。所述电机接收信号后以指定方向转动，从而带动转轮转动，所述挡板朝向转轮转动的切线方向移动，打开或关闭限位孔，如图7。
作为一种优选的实施例，为了增大挡板与转轮的摩擦力，可以在所述转轮205的轮面上设置橡胶套，和/或如图8在所述挡板的下表面设置摩擦表面212，例如进行抛丸处理、喷砂处理或设置表面滚轧花纹。另一种优选的实施例，所述转轮205使用齿轮，所述挡板210的下表面设置齿条，所述齿轮与齿条齿合。
为了限制挡板的移动范围，在所述轮式底座200上壳体的下表面设有滑槽206，所述滑槽206的宽度与所述挡板210的宽度相同。优选的，在所述挡板宽度方向上的两侧边设置凸起211，所述凸起211伸入到滑槽206中。进一步优选的，将所述凸起211的外表面进行抛光处理或涂覆润滑剂，以减小凸起和滑槽之间的摩擦力。
在充电方式上，机器人主体100和轮式底座200均可以单独充电，可以采用有线充电或无线充电等多种方式，例如AC口充电、USB充电。如图4所示，机器人主体100的侧壁上设置有充电面板101，用于给机器人主体充电。另外，当机器人主体放置在轮式底座上时，轮式底座可以给机器人主体充电。所述机器人主体内部设有充电接收装置，所述轮式底座的内部设有充电发射装置；充电方式采用无线充电或有线充电。
作为一种实施例，如图4，在所述机器人主体100底面的内侧设置充电板105，所述充电板上设置有2片或多片金属单元，使用2片金属单元时仅用于充电，使用多片金属单元时可以用于充电和通讯；所述金属单元可以是金属柱或金属片。相应地，如图5，在轮式底座的内部设置接线板201，所述接线板上设有与金属单元相同数量的Pogopin或金属弹片。当所述机器人主体的限位凸台102与轮式底座的限位孔207插接时，充电板105上的金属单元与接线板201上的Pogopin或金属弹片接触，实现对机器人主体的有线充电。
作为另一种实施例，如图6所示，在所述机器人主体100底面的内侧设置无线充电接收线圈，相应地，在轮式底座的内部设置无线充电发射线圈，实现对机器人主体的无线充电。当所述机器人主体的限位凸台102与轮式底座的限位孔207插接时，所述无线充电接收线圈与无线充电发射线圈的位置最靠近，充电速度最快。
所述轮式底座的底端设有三个滚轮208时，如图1所示，稳定性较好。所述轮式底座的底端还可以设有两个滚轮208，作为两轮式平衡底座，利用电机驱动、伺服控制系统，姿态传感器采集角速度和角度信号，共同协调控制轮式底座的平衡。所述轮式底座或机器人主体内部设有陀螺仪和加速度传感器，检测其姿态的变化，并通过改变轮式底座或机器人主体的重心位置，便可实现启动、加速、减速、停止等动作。
所述感应装置采用电磁感应装置、红外感应装置或光感应装置。优选，所述电磁感应装置是在所述轮式底座内部设置霍尔元件，在所述机器人主体内部设置磁体。霍尔元件与磁体产生相互作用，用于感应机器人主体的靠近或离开，并及时将信号传输给控制模块。
作为优选的实施例，在所述机器人主体的内部和所述轮式底座的内部设有磁体，当机器人主体放置在轮式底座上时，磁体相互吸引，可以增大机器人主体在轮式底座上的牢固性，在倾斜路面上行走时，可防止机器人主体从轮式底座上脱离，造成损坏。
本实施例的可分离的轮式机器人的使用方法是，当机器人不需要移动时，可以将机器人主体100取下，放在固定座300上，将其放置于桌面，成为桌面机器人。此时，感应装置发出机器人主体离开轮式底座的信号，轮式底座内部的控制模块检测到该信号后，向电机204发出信号使其顺时（逆时）运转，带动转轮205转动，进而带动挡板210向前（向后）移动，使轮式底座上表面的限位孔207关闭。此时轮式底座可以作为智能小车使用，具有运输、娱乐等功能。
当机器人需要移动时，将机器人主体100放置在轮式底座200上，便成为了轮式机器人。在机器人主体100靠近轮式底座200时，感应装置发出机器人主体靠近轮式底座的信号，轮式底座内部的控制模块检测到该信号后，向电机204发出信号使其逆时（顺时）运转，带动转轮205转动，进而带动挡板210向后（向前）移动，使轮式底座上表面的限位孔207打开。当机器人主体100放置在轮式底座200上时，可保持对机器人主体的有线充电或无线充电状态。
以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种可分离的轮式机器人，其特征在于，包括
机器人主体，用于完成机器人的设定工作； 所述机器人主体的底面上设有限位凸台；
轮式底座，位于所述机器人主体的下端，与所述机器人主体可拆卸连接；所述轮式底座的底端设有至少一个滚轮；用于承载机器人主体，并带动机器人主体移动；所述轮式底座的上壳体设有限位孔；
挡板，位于所述限位孔的下表面，所述挡板的面积大于所述限位孔的面积，用于将限位孔打开或关闭；
电机和转轮，位于所述轮式底座内部，所述转轮位于所述电机的输出轴，所述转轮外表面与所述挡板的下表面接触，接触面为摩擦面；所述挡板朝向转轮转动的切线方向移动；
感应装置，位于所述轮式底座内部，用于接收机器人主体靠近或离开轮式底座的信号，信号作用于电机。
2.根据权利要求1所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，还包括固定座，所述机器人主体与固定座可拆卸连接；所述固定座的下表面为平面，上表面设有限位凹槽，所述限位凹槽的形状与所述机器人主体底面上的限位凸台相对应。
3.根据权利要求1所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，在所述轮式底座上壳体的下表面设有滑槽，所述滑槽的宽度与所述挡板的宽度相同。
4.根据权利要求1所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，所述转轮为齿轮，所述挡板的下表面设有齿条，所述齿轮与齿条齿合。
5.根据权利要求1所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，所述机器人主体的内部和所述轮式底座的内部设有磁体。
6.根据权利要求1所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，所述感应装置采用霍尔元件，在所述机器人主体内部设有磁体。
7.根据权利要求1-6任一项所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，所述机器人主体内部设有充电接收装置，所述轮式底座的内部设有充电发射装置；充电方式采用无线充电或有线充电。
8.根据权利要求7所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，所述充电接收装置为充电板，所述充电板上设有2个或多个金属单元；所述充电发射装置为接线板，所述接线板上设有与金属单元相同数量的Pogopin或金属弹片；当所述充电板上的金属单元与接线板接触时，实现对机器人主体的有线充电。
9.根据权利要求7所述的可分离的轮式机器人，其特征在于，所述充电接收装置为无线充电的接收线圈，所述充电发射装置为无线充电的发射线圈，实现对机器人主体的无线充电。
10.根据权利要求1-9任一项所述的可分离的轮式机器人的使用方法，其特征在于，
1）当机器人不需要移动时，将机器人主体取下，放置于桌面，成为桌面机器人；感应装置发出机器人主体离开轮式底座的信号，轮式底座内部的控制模块检测到该信号后，向电机发出信号使其运转，带动转轮转动，进而带动挡板移动，将限位孔关闭；
2）当机器人需要移动时，将机器人主体放置在轮式底座上，成为轮式机器人；感应装置发出机器人主体靠近轮式底座的信号，轮式底座内部的控制模块检测到该信号后，向电机发出信号使其反向运转，带动转轮转动，进而带动挡板反向移动，将限位孔打开。
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