CN107639624A - 一种可调节机构和智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节机构，包括：基座、关节驱动组件集合和应用扩展端；关节驱动组件集合包括至少三个串联的关节驱动组件，每个关节驱动组件都包括关节驱动器和连接件，同一关节驱动组件中的连接件在对应关节驱动器的驱动下绕所述对应关节驱动器的驱动轴旋转；至少三个串联的关节驱动组件中位于一端的关节驱动组件为第一关节驱动组件，位于另一端的关节驱动组件为第二关节驱动组件，第一关节驱动组件中的关节驱动器与基座连接，第二关节驱动组件中的连接件与应用扩展端连接；基座中的驱动处理器用于控制各个关节驱动器完成运动伺服控制。本发明实施例提供的可调节机构，可以完成高度和姿势的调节，增大了用户与设备交互的范围。

Description

一种可调节机构和智能机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种可调节机构和智能机器人。

背景技术

随着智能科技的发展，近年来智能移动终端也随之飞速发展，以手机为例，目前的手机打电话只是其中一项基本功能，用户更多的对手机的使用是用手机看视频，进行视频聊天等。用户使用手机看视频或者视频聊天的过程中需要一直用手拿着手机，很容易疲劳。

近两年新兴起的智能机器人也可以支持视频聊天，这种智能机器人不需要手持，只要用户对着智能机器人即可以进行面对面的视频聊天。

通过智能机器人进行视频聊天缓解了用户的手持疲劳，但是，这种智能机器人的大小都是固定的，用户与智能机器人聊天时不能随意活动，用户的活动很受限制，降低了设备与用户交互的效率。

发明内容

为了解决现有技术中用户与移动终端或者智能机器人交互时，不能随意活动的问题，本发明实施例提供一种可调节机构和智能机器人，由多个关节驱动器控制各个连接件旋转实现运动合成，从而完成了位置、姿势及朝向的调节，增大了用户与智能设备交互的范围。

本发明第一方面提供一种可调节机构，包括：

基座、关节驱动组件集合和应用扩展端；

所述关节驱动组件集合包括至少三个串联的关节驱动组件，每个关节驱动组件都包括关节驱动器和连接件，同一关节驱动组件中的所述连接件在对应关节驱动器的驱动下绕所述对应关节驱动器的驱动轴旋转；

所述至少三个串联的关节驱动组件中位于一端的关节驱动组件为第一关节驱动组件，位于另一端的关节驱动组件为第二关节驱动组件，所述第一关节驱动组件中的关节驱动器与所述基座连接，所述第二关节驱动组件中的连接件与所述应用扩展端连接；

所述基座中包括驱动处理器，所述驱动处理器用于控制各个关节驱动器完成运动伺服控制。

本发明第二方面提供一种智能机器人，包括：

基座、关节驱动组件集合和多媒体设备；

所述关节驱动组件集合包括至少三个串联的关节驱动组件，每个关节驱动组件都包括关节驱动器和连接件，同一关节驱动组件中的所述连接件在对应关节驱动器的驱动下绕所述对应关节驱动器的驱动轴旋转；

所述至少三个串联的关节驱动组件中位于一端的关节驱动组件为第一关节驱动组件，位于另一端的关节驱动组件为第二关节驱动组件，所述第一关节驱动组件中的关节驱动器与所述基座连接，所述第二关节驱动组件中的连接件与所述多媒体设备连接；

所述基座中包括驱动处理器，所述驱动处理器用于控制各个关节驱动器完成运动伺服控制。

与现有技术中用户与移动终端或者智能机器人交互时，不能随意活动相比，本发明实施例提供的可调节机构和智能机器人，可以由关节驱动器控制其对应的连接件旋转实现运动合成，从而完成了位置、姿势及朝向的调节，增大了用户与智能设备交互的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中可调节机构的一简图；

图2是本发明实施例中可调节机构的一变化形态简图；

图3是本发明实施例中可调节机构的另一变化形态简图；

图4是本发明实施例中可调节机构的一结构图；

图5是本发明实施例中可调节机构的另一简图；

图6是本发明实施例中人脸跟踪过程可调节机构的一变化形态图；

图7是本发明实施例中人脸跟踪过程可调节机构的另一变化形态图；

图8是本发明实施例中人脸跟踪过程可调节机构的另一变化形态图；

图9是本发明实施例中可调节机构的另一简图；

图10是本发明实施例中可调节机构的另一简图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种可调节机构和智能机器人，可以由关节驱动器控制其对应的连接件旋转实现运动合成，从而完成了位置、姿势及朝向的调节，增大了用户与智能设备交互的范围。以下分别进行详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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，本领域技术人员在没有作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。

图1为本发明实施例中可调节机构的简图。

如图1所示，本发明实施例提供的可调节机构包括：基座1、关节驱动组件集合2和应用扩展端3。

其中，关节驱动组件集合2中包括至少三个串联的关节驱动组件20，如图1所示的示例图中包括了四个串联的关节驱动组件20。实际上，本发明实施例中串联的关节驱动组件20三个或者三个以上都可以，不限于具体数量，根据需求设置即可。

每个关节驱动组件20都包括关节驱动器201和连接件202，同一关节驱动组件中的连接件202在关节驱动器201的控制下绕该关节驱动器201的驱动轴旋转。

每个关节驱动组件20中的连接件的形状和大小可以相同也可以不相同，如图1所示的四个连接件的形状和大小都不相同。

至少三个串联的关节驱动组件中位于一端的关节驱动组件为第一关节驱动组件，位于另一端的关节驱动组件为第二关节驱动组件，第一关节驱动组件中的关节驱动器201A与基座1连接，第二关节驱动组件中的连接件202B与应用扩展端3连接。

基座1中包括驱动处理器11，驱动处理器11用于指示每个关节驱动器201完成运动伺服控制，也就是控制对应的连接件202旋转。

如图1所示，本发明实施例提供的可调节机构可以进行上下方向的高度调节，也可以进行平面范围内的广度调节，增大了用户与智能设备交互的范围。

其中，应用扩展端3可以为多媒体设备，该多媒体设备包括屏幕和摄像头，这种方式为可调节机构自带视频聊天和视频播放设备。

另外一种方式可以是应用扩展端3为连接装置，该连接装置可以是夹紧装置、可以是槽式托放装置以及吸盘式固定装置等，所有可以实现与应用扩展端3连接的装置都可以作为本发明实施例中的连接装置。该夹紧装置用于连接外挂的多媒体设备，这种实现方式的多媒体设备可以是手机和平板电脑等能实现视频播放和视频聊天的移动终端。

图1所示的可调节机构的简图在进行高度调节和姿势调节的过程中所呈现出的变化可以参阅图2和图3进行理解。

如图2所示，若用户需要降低可调节设备的高度，则可以通过各个关节驱动器201控制对应的连接件202下降，调节成如图2所示的形状，实现高度的降低。

如图3所示，若用户需要调高可调节机构的高度，则可以通过各个关节驱动器201控制对应的连接件202上升，调成如图3所示的形状，实现高度的升高。

以上，图1至图3都是可调节机构的简图，下面结合可调节设备可能的产品形态图进一步描述本发明实施例中的可调节机构。

如图4所示，以四串联的关节驱动组件为例，可调节机构包括基座1、第一个关节驱动器201A、第一个连接件202A、第二个关节驱动器201C、第二个连接件202C、第三个关节驱动器201D、第三个连接件202D、第四个关节驱动器201B、第四个连接件202B，以及应用扩展端3。

其中，第一个关节驱动器201A连接基座1和第一个连接件202A，第一个连接件202A可绕第一个关节驱动器201A旋转，第二个关节驱动器201C连接第一个连接件202A和第二个连接件202C，第二个连接件202C可绕第二个关节驱动器201C旋转，第三个关节驱动器201D连接第二个连接件202C和第三个连接件202D，第三个连接件202D可绕第三个关节驱动器201D旋转，第四个关节驱动器201B连接第三个连接件202D和第四个连接件202B，第四个连接件202B可绕第四个关节驱动器201B旋转，第四个连接件202B与应用扩展端3连接。

应用扩展端3可以是能进行视频播放或者视频通话的多媒体设备，也可以是可以连接例如手机和平板电脑等移动终端的连接装置。

基座1内部还包括驱动处理器(图4中未画出)，驱动处理器可以控制每个关节驱动器，每个关节驱动器会按照驱动处理器的指示控制其对应的连接件旋转。

图4所示的可能的产品形态图在调节过程中的形态变化是通过人脸跟踪实现的。在用户使用可调节机构自带的多媒体设备或者可调节机构自带的多媒体设备时，多媒体设备中的显示屏处于视频显示界面，多媒体设备中的摄像头可跟踪采集用户的脸部图像，驱动处理器获取摄像头所采集的脸部图像，并确定脸部图像的当前位置与目标位置的偏差，目标位置可以是显示屏的中央，然后根据该偏差确定各关节驱动器的关节驱动角，所述关节驱动角为所述关节驱动器驱动对应的连接件所旋转的角度，关节驱动角的确定过程中可使用机构运动学，机构运动学所涉及到的参数包括连接件几何参数、装配关系和关节驱动角。

然后，各关节驱动器按照所接收到的关节驱动角控制对应的连接件旋转，实现关节角度的位置伺服控制。

而且，各关节驱动器可以按照从基座到应用扩展端的方向，依次根据各自的关节驱动角，控制对应的连接件旋转相应的所述关节驱动角的角度。

如图5所示，若第一个关节驱动器所接收到的关节驱动角为θ1，第二个关节驱动器所接收到的关节驱动角为θ2，第三个关节驱动器所接收到的关节驱动角为θ3，第四个关节驱动器所接收到的关节驱动角为θ4，则第一关节驱动器控制第一连接件旋转θ1，第二关节驱动器控制第二连接件旋转θ2，第三关节驱动器控制第三连接件旋转θ3，第四关节驱动器控制第四连接件旋转θ4。

以上调节过程可以是多轴并发调节；也可以是依次先由第一关节驱动器控制第一连接件旋转θ1，待第一连接件旋转结束后，再由第二个关节驱动器控制第二连接件旋转θ2，待第二连接件旋转结束后，再由第三个关节驱动器控制第三连接件旋转θ3，待第三连接件旋转结束后，再由第四个关节驱动器控制第四连接件旋转θ4。

用户在看视频或者视频聊天的过程中，如果用户没有固定在一个位置，围绕着该可调节机构进行了活动，则该可调节机构会跟踪对该用户进行人脸追踪，并根据人脸的位置进行高度和姿态的调节，调节过程中的形态变化可以参阅图6和图7进行理解。

如图6所示，若用户坐在椅子上，位置较低，则摄像头会采集到用户当前的脸部图像，然后驱动处理器获取摄像头所采集的脸部图像，并确定脸部图像的当前位置与目标位置的偏差，目标位置可以是显示屏的中央，然后根据该偏差确定各关节驱动器的关节驱动角，然后驱动处理器控制各关节驱动器201控制对应的连接件202旋转相应的角度，若可调节机构原来的高度较高，则会通过降低高度的方式使显示屏幕与用户的脸部处于一个较好的交流位置，例如，位于一个水平面上。

若用户站起来，在摄像头采集到位置发生变化的用户的脸部图像后，驱动处理器会重新确定各关节驱动器的关节驱动角，然后驱动处理器控制各关节驱动器201控制对应的连接件202旋转相应的角度，将可调节机构升高，如图7所示，升高可调节机构，使升高后的显示屏幕与用户的脸部处于一个较好的交流位置。

当然，图6和图7只是举例说明，实际上，可调节机构可以位于桌子上，不需要做的与人一样高。而且，本发明实施例中的可调节机构也不限于图6和图7所示的高度调节，例如图8所示，如果用户坐在地上或者躺在床上的情况下(用户的状态未画出)，该可调节机构还可以驱动处理器控制各关节驱动器201调节对应的连接件202在广度上旋转，从而满足用户在各场景的需求。

本发明实施例所提供的可调节机构还可以包括行动装置，例如：轮子，如图9所示，以行动装置是轮子为例进行说明，轮子4安装于基座1的底端。安装轮子4后，用户可以根据需求拉着可调节机构移动，进一步的，如图10所示，可调节机构还可以包括距离传感器5，距离传感器可以测量所述距离传感器5与用户的距离，驱动处理器11从距离传感器5获取该距离后，确定该距离是否超出预置距离阈值，若预置距离阈值为2米，用于当前与该距离传感器的距离为3米，则可以确定当前距离传感器与用户的距离超出预置距离阈值，则驱动处理器11可以控制可调节机构依靠轮子4向靠近用户的方向移动。

以上是对可调节机构的结构以及变化形态的描述，另外，本发明实施例中还提供了一种智能机器人，实际上，本发明实施例中的只能机器人就是上述可调节机构中应用扩展端为多媒体设备的情况，因此，本发明实施例提供的智能机器人都可以参阅图1至图10部分对可调节机构的相应描述进行理解即可，本发明实施例中不再重复赘述。

以上对本发明实施例所提供的可调节机构以及智能机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可调节机构，其特征在于，包括：

基座、关节驱动组件集合和应用扩展端；

所述关节驱动组件集合包括至少三个串联的关节驱动组件，每个关节驱动组件都包括关节驱动器和连接件，同一关节驱动组件中的所述连接件在对应关节驱动器的驱动下绕所述对应关节驱动器的驱动轴旋转；

所述至少三个串联的关节驱动组件中位于一端的关节驱动组件为第一关节驱动组件，位于另一端的关节驱动组件为第二关节驱动组件，所述第一关节驱动组件中的关节驱动器与所述基座连接，所述第二关节驱动组件中的连接件与所述应用扩展端连接；

所述基座中包括驱动处理器，所述驱动处理器用于控制各个关节驱动器完成运动伺服控制。

2.根据权利要求1所述的可调节机构，其特征在于，所述应用扩展端为多媒体设备。

3.根据权利要求1所述的可调节机构，其特征在于，所述应用扩展端为连接装置，所述连接装置用于连接外挂的多媒体设备。

4.根据权利要求2或3所述的可调节机构，其特征在于，在所述多媒体设备中的显示屏处于视频显示界面时，所述多媒体设备中的摄像头采集用户的脸部图像；

所述驱动处理器确定所述脸部图像的当前位置与目标位置的偏差，并根据所述偏差确定各关节驱动器的关节驱动角，所述关节驱动角为所述关节驱动器驱动对应的连接件所旋转的角度；

所述驱动处理器向所述各关节驱动器下发对应的关节驱动角；

所述各关节驱动器根据接收到的关节驱动角，控制对应的连接件旋转相应的所述关节驱动角的角度。

5.根据权利要求4所述的可调节机构，其特征在于，所述各关节驱动器按照从基座到应用扩展端的方向，依次根据各自的关节驱动角，控制对应的连接件旋转相应的所述关节驱动角的角度。

6.根据权利要求1-3任一所述的可调节机构，其特征在于，所述可调节机构还包括距离传感器和行动装置；

所述距离传感器安装于所述基座的表面，所述行动装置安装于所述基座的底端；

所述距离传感器用于测量所述距离传感器与用户的距离；

所述驱动处理器用于在所述距离超出预置距离阈值时，控制所述行动装置负载所述可调节机构向靠近用户的方向移动。

7.一种智能机器人，其特征在于，包括：

基座、关节驱动组件集合和多媒体设备；

所述关节驱动组件集合包括至少三个串联的关节驱动组件，每个关节驱动组件都包括关节驱动器和连接件，同一关节驱动组件中的所述连接件在对应关节驱动器的驱动下绕所述对应关节驱动器的驱动轴旋转；

所述至少三个串联的关节驱动组件中位于一端的关节驱动组件为第一关节驱动组件，位于另一端的关节驱动组件为第二关节驱动组件，所述第一关节驱动组件中的关节驱动器与所述基座连接，所述第二关节驱动组件中的连接件与所述多媒体设备连接；

所述基座中包括驱动处理器，所述驱动处理器用于控制各个关节驱动器完成运动伺服控制。

8.根据权利要求7所述的智能机器人，其特征在于，在所述多媒体设备中的显示屏处于视频显示界面时，所述多媒体设备中的摄像头采集用户的脸部图像；

所述驱动处理器确定所述脸部图像的当前位置与目标位置的偏差，并根据所述偏差确定各关节驱动器的关节驱动角，所述关节驱动角为所述关节驱动器驱动对应的连接件所旋转的角度；

所述驱动处理器向所述各关节驱动器下发对应的关节驱动角；

所述各关节驱动器根据接收到的关节驱动角，控制对应的连接件旋转相应的所述关节驱动角的角度。

9.根据权利要求8所述的智能机器人，其特征在于，所述各关节驱动器按照从基座到应用扩展端的方向，依次根据各自的关节驱动角，控制对应的连接件旋转相应的所述关节驱动角的角度。

10.根据权利要求7-9任一所述的智能机器人，其特征在于，所述智能机器人还包括距离传感器和行动装置；

所述距离传感器安装于所述基座的表面，所述行动装置安装于所述基座的底端；

所述距离传感器用于测量所述距离传感器与用户的距离；

所述驱动处理器用于在所述距离超出预置距离阈值时，控制所述行动装置负载所述可调节机构向靠近用户的方向移动。