CN106956736B - 一种智能伴随机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能伴随机器人。该智能伴随机器人包括储物单元、传感单元、主控系统、电池以及驱动单元，所述储物单元包括储物仓以及用于启闭储物仓的仓门，所述传感单元包括分别设置在储物仓侧部及前部的第一传感器和第二传感器，所述储物仓外部安装有握持组件；所述驱动单元包括装配在储物单元底部的驱动轮以及与驱动轮相对设置的导向轮。本发明智能伴随机器人结构简单紧凑、功能多样、使用方便、故障率低，并且能兼具自动伴随、骑乘、储物、避障功能，可实现户内户外、24小时、各种天气情况的自动伴随。

Description

一种智能伴随机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种智能伴随机器人。

背景技术

载人平衡车逐渐进入家庭，成为方便的代步工具，而目前还没有既能代步，又能作为机器人使用的产品出现。专业机器人不能载人，而能够载人运动的平衡车、电动车、电动滑板车等，不能伴随主人自动行走，也不具有储物和智能避障功能，而且不仅重量大，尺寸也大，不便于携带。并且遇到台阶等障碍，需要人拿起来才能通过，作为代步工具，使用不够方便。

以segway为代表的平衡车，都是通过光电传感器，检测是否有人站在车上，当前采用的光电传感器，体积较大，不利于小型化，是造成平衡车不便携的诸多原因之一。另外为了通过性好，所有的平衡车均采用6英寸以上的大轮和大型轮毂电机，也带来了沉重和不便携的问题。

目前市场上最轻巧的平衡车，如专利号为201420314351.5的电动平衡扭扭车，需要通过一根中空轴连接两个轮，检测两侧踏板的角度来控制车体转向，也带来了机械结构复杂、尺寸大、不便携等问题。并且现有的载人机器人平衡车，仅仅具有骑乘的功能，需要使用者驾驶才能前进，当使用者下车行走时，现有的机器人平衡车无法实现跟随人行走，不具备伴随的功能，而且现有的伴随机器人普遍使用光电传感器进行距离和障碍物的侦测，侦测误差比较大，并且光电传感器对光线、地面平坦以及天气状况要求比较高，因此不适合在户外、夜晚、异常天气情况下使用，现有的可以实现伴随功能的机器人还存在功能单一、外形不美观、用户体验差等问题。

发明内容

本发明提供了一种智能伴随机器人，用于克服现有的智能伴随机器人无法同时兼顾自动伴随、骑乘、储物和避障功能，不适合在户外、夜晚、异常天气情况下使用，并且功能单一、外形不美观、用户体验差等技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种智能伴随机器人，该智能伴随机器人包括储物单元、传感单元、主控系统、电池以及驱动单元，所述储物单元包括储物仓以及用于启闭储物仓的仓门，所述传感单元包括分别设置在储物仓侧部及前部的第一传感器和第二传感器，所述储物仓外部安装有握持组件；所述驱动单元包括装配在储物单元底部的驱动轮以及与驱动轮相对设置的导向轮。

进一步地，所述储物仓顶部设有可翻转的鞍座，鞍座底部的储物仓壳体上设有凹槽结构。

优选的，所述储物仓两侧对称设有一对可收纳在储物仓外壁上的踏板，所述踏板由主控系统控制弹出或收起。

优选的，所述握持组件包括可收纳在储物仓外壁上的T形杆以及分别铰接在T形杆端部两侧的把手。

优选的，所述T形杆的杆身与储物仓后部的弧形结构相配合，T形杆与储物仓的衔接处设有锁舌。

优选的，所述储物仓外设有照明灯。

优选的，所述储物单元前端设有触摸屏。

优选的，所述驱动轮上设有避震系统，避震系统上设有第三传感器。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

通过本发明的技术方案，储物仓上的USB接口可方便为外接移动设备充电，使用方便可靠。握持组件包括与储物仓外形相配合的T形杆以及铰接在T形杆上的可折叠把手，当握持组件展开时与导向轮衔接，从而控制机器人的运动方向；当握持组件折叠时，可嵌入储物仓的凹槽内，把手收纳在可打开的鞍座下，折叠方便，不影响外形的美观。储物单元为弧形结构，外形美观，可通过触屏或手控卡扣结构开启仓门，使用方便。传感器单元中，位于储物仓侧部的第一传感器可侦测周围的障碍物，储物仓前部的第二传感器可侦测机器人与被伴随者之间的距离，位于减震系统上的第三传感器可侦测前方路面的障碍物，避免碰到障碍物导致的运行稳定性降低，本发明中的传感器均采用超声波传感器、红外和射频传感器，有效避免了传统光电传感器，因受光线、地面平坦以及天气状况等影响，侦测误差大，自动伴随效果差的问题。机器人可在伴随模式与骑乘模式之间自由切换。驱动单元主要包括驱动轮和导向轮，伴随模式下，驱动轮作为前驱轮带动机器人移动，骑乘模式下，驱动轮作为后驱轮带动机器人及乘员移动。

附图说明

图1是本发明使用状态I的等轴侧视结构示意图；

图2是本发明使用状态II的侧视结构示意图；

图3是鞍座打开状态的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-2所示，为本发明实施例提出的一种智能伴随机器人，该智能伴随机器人包括储物单元、传感单元、主控系统、电池以及驱动单元，储物单元包括类圆形的储物仓2、用于启闭储物仓的仓门1。仓门设置成与储物仓外形相配合的圆形结构，分别设置在储物仓两侧，可将储物仓其中设置成一侧封闭的结构，即其中一侧仓门可开启，另一侧仓门与储物仓呈一体结构，形成封闭侧14。也可设置成全开放结构，即两侧仓门均可开启。仓门与储物仓的连接可采用扭簧铰接(如图1所示，扭簧铰接细节并未示出，但该结构属于本领域的常规技术选择)，仓门的启/闭则可通过机械式结构，则可通过带有弹簧的卡扣结构将仓门限位。也可采用卡扣式连接，即仓门与储物之间无连接，仅通过卡扣可拆卸的装配(图略)，本技术方案可将机器人作为代步工具。

作为本发明一种可选或优选地实施方式，仓门的底部位置，在储物仓两侧对称设有一对可收纳在储物仓外壁上的踏板19。该踏板可由机器人的主控系统操控，由伴随模式转换为骑行模式时，踏板可自动弹出。具体而言可将踏板通过扭簧铰接在储物仓壳体上，并通过由主控系统驱动的卡扣限位。鞍座3底部和前部的储物仓上设置开关4和两个USB接口5(图中鞍座底部的USB接口未示出，鞍座前部为两个)，并设置防尘盖(图中未示出)，同时在储物仓前端设有充电接口(图中未示出，可采用IEC320C14品字头输入插座)，并在接口上设置充电扣盖9。USB接口输出电压为手机等外部设备提供充电，打开充电扣盖9为机器人电源提供充电的输入插座。

为保证在乘坐过程中，不会由于急停、转弯、加速时导致乘客滑落，在储物仓上装配有握持组件，握持组件包括可收纳在储物仓外壁上的T形杆16、分别铰接在T形杆端部两侧的把手15。T形杆的杆身与储物仓后部的弧形结构相配合，鞍座底部的储物仓壳体上设有凹槽结构，方便将T形杆及把手收纳在储物仓的凹槽内，提升了外形的实用与美观性。而为了保证T形杆在翻出时与储物仓之间的稳定性，在T形杆与储物仓的衔接处设有锁舌17。

进一步地，还包括驱动单元，机器人采用前驱式单轮或双轮驱动单元，其包括装配在储物单元底部的两个驱动轮12(轮毂电机)以及与驱动轮相对设置的导向轮13(如可采用万向轮)；还可以以单轮驱动(以轮13为驱动轮，两个从动轮12为驱动单元)。驱动轮上设有避震系统10(如自行车常用的四连杆避震系统)，为机器人伴随及骑行时，保证运行稳定与舒适度。避震系统上设有第三传感器11，协助驱动轮12(或13)识别前方路面上的凹坑或凸起等障碍，将障碍信息传递至机器人主控系统，使驱动轮的运行。

进一步地，传感单元，包括储物仓的侧部及前部分别设有第一传感器6和第二传感器8，第一传感器6主要用于获得侧部的障碍物信息；第二传感器8用于与被伴随人的控制终端(如手环)相互感应，使机器人跟随被伴随人并保持一定距离。当机器人与被伴随人之间距离＞设定阈值时，则驱动轮12(或13)同时加速，使机器人靠近被伴随人；当机器人与被伴随人之间距离＜设定阈值时，则驱动轮12(或13)同时减速，使机器人远离被伴随人。而当需要转弯时，则控制两侧的驱动轮差速旋转，以实现该功能。

如图3所示，当作为代步工具使用时，为提高乘坐的舒适度和实用性，在储物仓2顶部铰接可翻转的鞍座3，座下有存放手机位置，并在座下把手15收容空间内设有USB接口20为手机充电、空间内的T口21为主控制板调试用的插口、锁口22为仓门应急锁口。

在具体实施过程中，本发明智能伴随机器人包括以下两种使用状态，下面结合附图对两种使用状态进行说明如下：

伴随状态(使用状态I)：由骑乘模式转换为伴随模式，将锁舌17向下扳动，将把手15向T形杆内侧折叠，旋转T形杆收纳在鞍座下的储物仓的凹槽内，主控系统自动转换到伴随状态。

骑乘状态(使用状态II)：由伴随模式转换为骑乘模式，开启鞍座3，搬出T形杆16，将把手向外打开，踏板19自动弹出。T形杆与导向轮衔接，此时可通过T形杆控制导向轮的转动，以控制方向，主控系统自动转换到骑乘状态。此时，驱动单元变更为后驱式。

实施例二

在基础实施例一的基础上，储物单元前端设有触摸屏7，触摸屏7为人机对话和控制面板，通过控制面板可控制仓门1自动打开，伴随距离的阈值设定，电量的显示等(若不设置显示屏，也可改为设置电量指示灯，可实现同样的功能)。而在非设定状态下，可将显示屏设定为动画表情，以提高产品的趣味性。

实施例三

为提高实用性，在基础实施例一的基础上，在储物仓前部设有照明灯18，从而可用于光线不足的环境中。

实施例四

在基础实施例一的基础上，驱动单元也可采用四轮结构，结合现有技术中汽车的转向原理，实现转弯，图略。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

通过本发明的技术方案，储物仓上的USB接口可方便为外接移动设备充电，使用方便可靠。握持组件包括与储物仓外形相配合的T形杆以及铰接在T形杆上的可折叠把手，当握持组件展开时与导向轮衔接，从而控制机器人的运动方向；当握持组件折叠时，可嵌入储物仓的凹槽内，把手收纳在可打开的鞍座下，折叠方便，不影响外形的美观。储物单元为弧形结构，外形美观，可通过触屏或手控卡扣结构开启仓门，使用方便。传感器单元中，位于储物仓侧部的第一传感器可侦测周围的障碍物，储物仓前部的第二传感器可侦测机器人与被伴随者之间的距离，位于减震系统上的第三传感器可侦测前方路面的障碍物，避免碰到障碍物导致的运行稳定性降低，本发明中的传感器均采用超声波传感器、红外和射频传感器，有效避免了传统光电传感器，因受光线、地面平坦以及天气状况等影响，侦测误差大，自动伴随效果差的问题。机器人可在伴随模式与骑乘模式之间自由切换。驱动单元主要包括驱动轮和导向轮，伴随模式下，驱动轮作为前驱轮带动机器人移动，骑乘模式下，驱动轮作为后驱轮带动机器人及乘员移动。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种智能伴随机器人，该智能伴随机器人包括储物单元、传感单元、主控系统、电池以及驱动单元，其特征在于：所述储物单元包括储物仓以及用于启闭储物仓的仓门，所述传感单元包括分别设置在储物仓侧部及前部的第一传感器和第二传感器，所述储物仓外部安装有握持组件；所述驱动单元包括装配在储物单元底部的驱动轮以及与驱动轮相对设置的导向轮；所述驱动轮上设有避震系统，避震系统上设有第三传感器；在前部的储物仓上设置有USB接口，并设置有防尘盖；

所述储物仓顶部设有可翻转的鞍座，鞍座底部的储物仓壳体上设有凹槽结构；

所述握持组件包括可收纳在储物仓外壁上的T形杆以及分别铰接在T形杆端部两侧的把手；

当握持组件展开时与导向轮衔接，从而控制机器人的运动方向；当握持组件折叠时，可嵌入储物仓的凹槽内，把手收纳在可打开的鞍座下。

2.如权利要求1所述的智能伴随机器人，其特征在于：所述储物仓两侧对称设有一对可收纳在储物仓外壁上的踏板，所述踏板由主控系统控制弹出或收起。

3.如权利要求1所述的智能伴随机器人，其特征在于：所述T形杆的杆身与储物仓后部的弧形结构相配合，T形杆与储物仓的衔接处设有锁舌。

4.如权利要求1所述的智能伴随机器人，其特征在于：所述储物仓外设有照明灯。

5.如权利要求1所述的智能伴随机器人，其特征在于：所述储物单元前端设有触摸屏。

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