CN107344357A - 防碰撞机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人运动领域，公开防碰撞机器人，包括：机体、障碍数据采集模块、控制器、行驶机构和导航模块；其中，障碍数据采集模块设置于机体上，当障碍数据采集模块采集到行走路线上的障碍数据的情况下，控制器被配置成连接于障碍数据采集模块，以接收障碍数据信息，并控制导航模块重新规划路线，且根据重新规划的路线控制行驶机构执行运动。该防碰撞机器人克服了器人根本无法实现避障的功能，实现了机器人在运动过程中的防碰撞。

Description

防碰撞机器人

技术领域

本发明涉及机器人运动领域，具体地，涉及防碰撞机器人。

背景技术

机器人(Robot)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。机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业甚至军事等领域中均等有重要用途。

现如今机器人的路径选择一直存在较大的问题，普通机器人根本无法实现避障的功能，即使可以避障也不能到达指定的目的地，为了避免上述情况发生，特别设计了防碰撞的机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种防碰撞机器人，该防碰撞机器人克服了器人根本无法实现避障的功能，实现了机器人在运动过程中的防碰撞。

为了实现上述目的，本发明提供一种防碰撞机器人，该防碰撞机器人包括：机体、障碍数据采集模块、控制器、行驶机构和导航模块；其中，所述障碍数据采集模块设置于所述机体上，当所述障碍数据采集模块采集到行走路线上的障碍数据的情况下，所述控制器被配置成连接于所述障碍数据采集模块，以接收所述障碍数据信息，并控制所述导航模块重新规划路线，且根据所述重新规划的路线控制所述行驶机构执行运动。

优选地，所述机体包括：机器人头部、驱动机构、机器人躯干和底盘，所述障碍数据采集模块和所述行驶机构设置于所述底盘的下方，所述驱动机构的两端分别连接于所述机器人的头部和所述机器人的躯干，以带动所述机器人头部沿水平方向做转头运动和带动所述机器人头部沿竖直方向做点头运动。

优选地，所述驱动机构包括：水平驱动器和竖直驱动器；所述水平驱动器连接于所述机器人头部以带动所述机器人头部沿水平方向做转头运动；所述竖直驱动器连接于所述机器人头部以带动所述机器人头部沿竖直方向做点头运动。

优选地，所述水平驱动器包括：安装板、第一电机组件和第一支撑机壳；其中，所述安装板安装于所述机器人躯干中，所述第一电机组件设置于所述安装板上，且所述第一电机组件的转轴竖直设置，且沿周向方向水平旋转，所述第一电机组件的转子连接于所述第一支撑机壳；所述竖直驱动器设置于所述第一支撑机壳上；所述控制器电连接于所述第一电机组件以发送驱动信号驱动所述第一电机组件的转轴的旋转。

优选地，所述第一电机组件包括：第一电机、轴承和第一减速箱；所述第一电机的外壳安装于所述安装板上，且所述第一电机的转子通过所述第一减速箱连接于所述轴承，所述轴承的另一端固接于所述第一支撑机壳以带动所述第一支撑机壳旋转。

优选地，所述竖直驱动器包括：第二电机组件、偏心轮机构和第二支撑机壳；所述第二电机组件连接于所述偏心轮机构的一端，所述偏心轮机构的另一端连接于所述第二支撑机壳的侧面；所述第二支撑机壳设置于所述第一支撑机壳的上方，且通过套接件连接于所述第一支撑机壳，并能够沿所述套接件沿周向方向旋转运动。

优选地，所述第二电机组件包括：第二电机和第二减速箱；其中，所述第二电机的外壳安装于所述第一支撑机壳上，且所述第二电机的转子通过所述第二减速箱连接于所述第二支撑机壳以带动所述第二支撑机壳沿竖直方向旋转做点头运动。

优选地，该防碰撞机器人还包括：声音采集器、识别模块和图像采集器；其中，所述图像采集器采集图像信息，所述识别模块连接于所述图像采集器以对所述图像信息中的人体的面部进行识别，在所述识别模块识别到人体的面部的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部转动，以使得所述图像采集器持续朝向人体的面部；

所述声音采集器采集人员的声音信息，所述识别模块连接于所述声音采集器以对所述声音信息中的特定信息进行识别，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部转动，以使得所述机器人头部朝向人体的面部。

优选地，所述声音采集器包括：多个麦克风，所述多个麦克风组成麦克风阵列，并设置于所述机器人头部的外周面上，以从多个角度采集人员的声音信息；

多个摄像头，所述多个摄像头设置于所述机器人头部的外周面上，且沿所述机体的周向方向相间隔地设置以采集所述机器人头部周围的全息影像图片，并将所述全息影像图片发送至所述识别模块。

优选地，该防碰撞机器人包括：急停按钮和急停模块；其中，所述急停按钮连接于所述行驶机构；所述急停模块电连接于所述行驶机构，在所述急停按钮处于断开状态，且所述急停模块处于关闭状态的情况下，所述行驶机构能够带动所述机体的运动。

通过上述技术方案，本发明的防碰撞机器人可以防止机器人的碰撞，避免机器人在运动过程中遇到障碍物而无法继续运动，通过避障和重新规划路线的方式，让行驶模块按照指定规划的路线行驶，极大的提高了行驶的效率，且可自由的规划出最优路线。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种优选实施方式的防碰撞机器人的结构示意图；

图2是本发明的一种优选实施方式的防碰撞机器人的结构连接示意图。

附图标记说明

1 机器人头部 2 机器人躯干

3 安装板 4 第一电机组件

5 第一支撑机壳 6 第二电机组件

7 偏心轮机构 8 第二支撑机壳

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图2所示的上下左右。“内、外”是指具体轮廓上的内与外。“远、近”是指相对于某个部件的远与近。

本发明提供一种防碰撞机器人，该防碰撞机器人包括：机体、障碍数据采集模块、控制器、行驶机构和导航模块；其中，所述障碍数据采集模块设置于所述机体上，当所述障碍数据采集模块采集到行走路线上的障碍数据的情况下，所述控制器被配置成连接于所述障碍数据采集模块，以接收所述障碍数据信息，并控制所述导航模块重新规划路线，且根据所述重新规划的路线控制所述行驶机构执行运动。

通过上述技术方案，本发明的防碰撞机器人可以防止机器人的碰撞，避免机器人在运动过程中遇到障碍物而无法继续运动，通过避障和重新规划路线的方式，让行驶模块按照指定规划的路线行驶，极大的提高了行驶的效率，且可自由的规划出最优路线。

在本发明的一种具体实施方式中，所述机体包括：机器人头部1、驱动机构、机器人躯干2和底盘，所述障碍数据采集模块和所述行驶机构设置于所述底盘的下方，所述驱动机构的两端分别连接于所述机器人的头部和所述机器人的躯干，以带动所述机器人头部1沿水平方向做转头运动和带动所述机器人头部1沿竖直方向做点头运动。

通过上述的方式，可以实现机器人头部1和躯干分开的运动，既可以实现点头运动，也可以实现摇头运动，这样的运动方式，方便了人机的交互，实现了机器人头部1的多方位运动，提高了机器人运动的多样性。通过头部和躯干的区分，实现两者不同的运动轨迹设定。

在该种实施方式中，所述驱动机构可以包括：水平驱动器和竖直驱动器；所述水平驱动器连接于所述机器人头部1以带动所述机器人头部1沿水平方向做转头运动；所述竖直驱动器连接于所述机器人头部1以带动所述机器人头部1沿竖直方向做点头运动。

通过上述的实施方式，可以实现水平和竖直方向的驱动运动，可以进行转动，或者是点头运动，两者的结合让机器人头部1朝不同方向运动。

在该种实施方式中，所述水平驱动器可以包括：安装板3、第一电机组件4和第一支撑机壳5；其中，所述安装板3安装于所述机器人躯干2中，所述第一电机组件4设置于所述安装板3上，且所述第一电机组件4的转轴竖直设置，且沿周向方向水平旋转，所述第一电机组件4的转子连接于所述第一支撑机壳5；所述竖直驱动器设置于所述第一支撑机壳5上；所述控制器电连接于所述第一电机组件4以发送驱动信号驱动所述第一电机组件4的转轴的旋转。

通过上述的实施方式，可以实现水平的转动，让机器人头部1沿水平方向做转头运动，可便于执行更进一步的改进。

在该种实施方式中，所述第一电机组件4可以包括：第一电机、轴承和第一减速箱；所述第一电机的外壳安装于所述安装板3上，且所述第一电机的转子通过所述第一减速箱连接于所述轴承，所述轴承的另一端固接于所述第一支撑机壳5以带动所述第一支撑机壳5旋转。

通过第一电机和轴承实现了限位，让机器人头部1智能朝某个方向或旋转某个角度，可以对机器人头部1的旋转角度进行限定。

在该种实施方式中，所述竖直驱动器可以包括：第二电机组件6、偏心轮机构7和第二支撑机壳8；所述第二电机组件6连接于所述偏心轮机构7 的一端，所述偏心轮机构7的另一端连接于所述第二支撑机壳8的侧面；所述第二支撑机壳8设置于所述第一支撑机壳5的上方，且通过套接件连接于所述第一支撑机壳5，并能够沿所述套接件沿周向方向旋转运动。

通过上述的实施方式，可以实现竖直的点头，让机器人头部1沿水平方向做点头运动，可便于执行更进一步的改进。

在该种实施方式中，所述第二电机组件6可以包括：第二电机和第二减速箱；其中，所述第二电机的外壳安装于所述第一支撑机壳5上，且所述第二电机的转子通过所述第二减速箱连接于所述第二支撑机壳8以带动所述第二支撑机壳8沿竖直方向旋转做点头运动。

通过第二电机的设计，可以对机器人头部1的旋转角度进行限定，利用第二减速箱实现转速的调整。

在本发明的一种具体实施方式中，该防碰撞机器人还可以包括：声音采集器、识别模块和图像采集器；其中，所述图像采集器采集图像信息，所述识别模块连接于所述图像采集器以对所述图像信息中的人体的面部进行识别，在所述识别模块识别到人体的面部的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部1转动，以使得所述图像采集器持续朝向人体的面部；

所述声音采集器采集人员的声音信息，所述识别模块连接于所述声音采集器以对所述声音信息中的特定信息进行识别，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部1转动，以使得所述机器人头部1朝向人体的面部。

通过上述技术方案，本发明的头部主动跟随机器人可以实现人体声音的识别，通过控制器和驱动机构带动机器人的头部朝向人体运动的方向运动，实现了面部的跟随，利用声音采集器实现声音的采集，再通过识别模块对人体的声音信息执行识别，在识别成功的情况下，可以对人体执行转动操作，配合人体的运动。

通过上述的实施方式，本发明的头部主动跟随机器人可以实现人体面部的识别，通过控制器和驱动机构带动机器人的头部朝向人体运动的方向运动，实现了面部的跟随，利用图像采集器实现图像的采集，再通过识别模块对人体的面部执行识别，在识别成功的情况下，可以对人体执行转动操作，配合人体的运动。

在该种实施方式中，所述声音采集器包括：多个麦克风，所述多个麦克风组成麦克风阵列，并设置于所述机器人头部1的外周面上，以从多个角度采集人员的声音信息；

多个摄像头，所述多个摄像头设置于所述机器人头部1的外周面上，且沿所述机体的周向方向相间隔地设置以采集所述机器人头部1周围的全息影像图片，并将所述全息影像图片发送至所述识别模块。

在该种实施方式中，该防碰撞机器人包括：急停按钮和急停模块；其中，所述急停按钮连接于所述行驶机构；所述急停模块电连接于所述行驶机构，在所述急停按钮处于断开状态，且所述急停模块处于关闭状态的情况下，所述行驶机构能够带动所述机体的运动。

通过上述技术方案，本发明的急停机器人给急停上了一个双保险，无论哪一种急停方式起作用的情况下，机器人都无法驱动运行。只有当软件和硬件开关两者允许的情况下，机器人才能执行运动，无论软件也好硬件也好只要一个没有开启都不能开始执行。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种防碰撞机器人，其特征在于，该防碰撞机器人包括：机体、障碍数据采集模块、控制器、行驶机构和导航模块；其中，所述障碍数据采集模块设置于所述机体上，当所述障碍数据采集模块采集到行走路线上的障碍数据的情况下，所述控制器被配置成连接于所述障碍数据采集模块，以接收所述障碍数据信息，并控制所述导航模块重新规划路线，且根据所述重新规划的路线控制所述行驶机构执行运动。

2.根据权利要求1所述的防碰撞机器人，其特征在于，所述机体包括：机器人头部(1)、驱动机构、机器人躯干(2)和底盘，所述障碍数据采集模块和所述行驶机构设置于所述底盘的下方，所述驱动机构的两端分别连接于所述机器人的头部和所述机器人的躯干，以带动所述机器人头部(1)沿水平方向做转头运动和带动所述机器人头部(1)沿竖直方向做点头运动。

3.根据权利要求2所述的防碰撞机器人，其特征在于，所述驱动机构包括：水平驱动器和竖直驱动器；所述水平驱动器连接于所述机器人头部(1)以带动所述机器人头部(1)沿水平方向做转头运动；所述竖直驱动器连接于所述机器人头部(1)以带动所述机器人头部(1)沿竖直方向做点头运动。

4.根据权利要求2所述的防碰撞机器人，其特征在于，所述水平驱动器包括：安装板(3)、第一电机组件(4)和第一支撑机壳(5)；其中，所述安装板(3)安装于所述机器人躯干(2)中，所述第一电机组件(4)设置于所述安装板(3)上，且所述第一电机组件(4)的转轴竖直设置，且沿周向方向水平旋转，所述第一电机组件(4)的转子连接于所述第一支撑机壳(5)；所述竖直驱动器设置于所述第一支撑机壳(5)上；所述控制器电连接于所述第一电机组件(4)以发送驱动信号驱动所述第一电机组件(4)的转轴的旋转。

5.根据权利要求4所述的防碰撞机器人，其特征在于，所述第一电机组件(4)包括：第一电机、轴承和第一减速箱；所述第一电机的外壳安装于所述安装板(3)上，且所述第一电机的转子通过所述第一减速箱连接于所述轴承，所述轴承的另一端固接于所述第一支撑机壳(5)以带动所述第一支撑机壳(5)旋转。

6.根据权利要求4所述的防碰撞机器人，其特征在于，所述竖直驱动器包括：第二电机组件(6)、偏心轮机构(7)和第二支撑机壳(8)；所述第二电机组件(6)连接于所述偏心轮机构(7)的一端，所述偏心轮机构(7)的另一端连接于所述第二支撑机壳(8)的侧面；所述第二支撑机壳(8)设置于所述第一支撑机壳(5)的上方，且通过套接件连接于所述第一支撑机壳(5)，并能够沿所述套接件沿周向方向旋转运动。

7.根据权利要求6所述的防碰撞机器人，其特征在于，所述第二电机组件(6)包括：第二电机和第二减速箱；其中，所述第二电机的外壳安装于所述第一支撑机壳(5)上，且所述第二电机的转子通过所述第二减速箱连接于所述第二支撑机壳(8)以带动所述第二支撑机壳(8)沿竖直方向旋转做点头运动。

8.根据权利要求1所述的防碰撞机器人，其特征在于，该防碰撞机器人还包括：声音采集器、识别模块和图像采集器；其中，所述图像采集器采集图像信息，所述识别模块连接于所述图像采集器以对所述图像信息中的人体的面部进行识别，在所述识别模块识别到人体的面部的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部(1)转动，以使得所述图像采集器持续朝向人体的面部；

所述声音采集器采集人员的声音信息，所述识别模块连接于所述声音采集器以对所述声音信息中的特定信息进行识别，在所述识别模块识别所述声音信息为特定信息的情况下，所述识别模块输出识别信号至所述控制器，所述控制器控制所述驱动机构带动所述机器人头部(1)转动，以使得所述机器人头部(1)朝向人体的面部。

9.根据权利要求8所述的防碰撞机器人，其特征在于，所述声音采集器包括：多个麦克风，所述多个麦克风组成麦克风阵列，并设置于所述机器人头部(1)的外周面上，以从多个角度采集人员的声音信息；

多个摄像头，所述多个摄像头设置于所述机器人头部(1)的外周面上，且沿所述机体的周向方向相间隔地设置以采集所述机器人头部(1)周围的全息影像图片，并将所述全息影像图片发送至所述识别模块。

10.根据权利要求1所述的防碰撞机器人，其特征在于，该防碰撞机器人包括：急停按钮和急停模块；其中，所述急停按钮连接于所述行驶机构；所述急停模块电连接于所述行驶机构，在所述急停按钮处于断开状态，且所述急停模块处于关闭状态的情况下，所述行驶机构能够带动所述机体的运动。