CN109591032B - 防倾倒的政务机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防倾倒的政务机器人。该机器人包括：机身，以及和所述机身连接的底盘，所述底盘包括：平衡球、滑动轨道和至少两个弹性件，所述平衡球可活动的设置在所述滑动轨道上，所述弹性件位于所述滑动轨道的末端，并与所述底盘的侧壁相连；还包括：设置在所述底盘上的传感装置，所述传感装置，用于当检测到的倾角、压力和倾斜方向同时满足预设阈值时控制所述弹性件松开，将所述弹性件上的平衡球沿所述滑动轨道弹出。本申请解决了由于机器人在移动过程中难免会碰到小型障碍物，致使其失去平衡造成的机器人摔倒、甚至摔坏的技术问题。

Description

防倾倒的政务机器人

技术领域

本申请涉及机器人领域，具体而言，涉及一种防倾倒的政务机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，在各个领域中均运用到了机器人；能够大大提高人们的便利性。

目前用于行政办公厅的机器人，能够通过界面交互，实现政务选择、取号排队等。在一些行政办公场景下，机器人甚至可以按照预设路线移动，以达到接待、领路等目的。

但是，显然机器人在移动过程中，难免会碰到小型障碍物，一些略大的障碍物很容易使机器人失去平衡，导致机器人摔倒、甚至摔坏，一些防止摔坏的技术手段并不能从根源上解决该问题。

针对相关技术中机器人在移动过程中难免会碰到小型障碍物，致使其失去平衡造成的机器人摔倒、甚至摔坏的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种防倾倒的政务机器人，以解决机器人在移动过程中难免会碰到小型障碍物，致使其失去平衡造成的机器人摔倒、甚至摔坏的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种防倾倒的政务机器人。

根据本申请的防倾倒的政务机器人包括：机身，以及和所述机身连接的底盘，所述底盘包括：平衡球、滑动轨道和至少两个弹性件，所述平衡球可活动的设置在所述滑动轨道上，所述弹性件位于所述滑动轨道的末端，并与所述底盘的侧壁相连；还包括：设置在所述底盘上的传感装置，所述传感装置，用于当检测到的倾角、压力和倾斜方向同时满足预设阈值时控制所述弹性件松开，将所述弹性件上的平衡球沿所述滑动轨道弹出。

进一步的，机身包括：用于供电的电源装置，用于检测超声波、距离、温度和湿度的测量装置，安装有应用处理软件的处理器，以及用于人机交互的触摸显示装置，所述处理器和所述测量装置、所述触摸显示装置连接，所述电源装置和所述测量装置、所述触摸显示装置、所述处理器连接。

进一步的，所述传感装置包括：单片机、陀螺仪、压力传感器和倾角传感器，所述倾角传感器和所述压力传感器均与所述单片机连接；所述单片机选用51、AVR或PIC系列。

进一步的，所述滑动轨道包括：一个第一滑轨和至少两个第二滑轨，所述第一滑轨和所述第二滑轨连通，至少两个所述第二滑轨在所述底盘的中央相交且呈等分弧度分布。

进一步的，所述滑动轨道的宽度小于所述平衡球的直径。

进一步的，所述第一滑轨为环绕所述底盘侧壁设置的环形滑轨，所述第二滑轨为设置在所述环形滑轨内侧的直线滑轨。

进一步的，所述第二滑轨的相交处和所述第一滑轨和所述第二滑轨的连通处均设置用于卡接所述平衡球的凹槽，所述凹槽直径小于所述平衡球半径。

进一步的，所述弹性件的个数为所述第二滑轨的两倍，每个所述弹性件沿着所述底盘侧壁等分弧度分布且与所述第一滑轨垂直。

进一步的，所述弹性件包括：弹性板、弹簧和卡合件，所述弹性板和所述弹簧连接，所述卡合件和所述弹性板连接。

进一步的，所述底盘还包括：位于底部的至少四个滚轮，至少一个所述滚轮为万向轮。

在本申请实施例中，采用力学平衡的方式，通过在底盘中设置的平衡球、滑动轨道、至少两个弹性件和设置在底盘上的传感装置的配合，能够在机器人发生倾斜时，平衡球会沿着滑动轨道滚动至一侧弹性件上，再在倾角、压力和倾斜方向同时大于预设阈值时，控制弹性件松开反弹平衡球至相对侧的弹性件处，达到了在机器人移动过程中碰到小型障碍物失去平衡时可以重新找回平衡的目的，从而实现了防止机器人摔倒、甚至摔坏的技术效果，进而解决了由于机器人在移动过程中难免会碰到小型障碍物，致使其失去平衡造成的机器人摔倒、甚至摔坏的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的政务机器人结构示意图；

图2是根据本申请实施例的政务机器人正面示意图；

图3是根据本申请实施例的政务机器人仰视图；

图4是根据本申请实施例的底盘内部示意图之一；

图5是根据本申请实施例的底盘内部示意图之二；

图6是根据本申请实施例的底盘内部俯视图；

图7是根据本申请实施例的政务机器人电路示意图之一；

图8是根据本申请实施例的政务机器人电路示意图之二。

附图标记

1、机身；2、底盘；3、平衡球；4、滑动轨道；5、弹性件；6、传感装置；7、第一滑轨；8、第二滑轨； 10、滚轮；11、电源装置；12、测量装置；13、处理器；14、触摸显示装置；15、单片机；16、陀螺仪；17、压力传感器；18、倾角传感器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-8所示，本申请涉及一种防倾倒的政务机器人，该机器人包括：机身1，以及和所述机身1连接的底盘2，所述底盘2包括：平衡球3、滑动轨道4和至少两个弹性件5，所述平衡球3可活动的设置在所述滑动轨道4上，所述弹性件5位于所述滑动轨道4的末端，并与所述底盘2的侧壁相连；还包括：设置在所述底盘2上的传感装置6，所述传感装置6，用于当检测到的倾角、压力和倾斜方向同时满足预设阈值时控制所述弹性件5松开，将所述弹性件5上的平衡球3沿所述滑动轨道4弹出。

具体的，机身1可用于承载资料、文件、辅助用品等物品。在本实施例中，优选的，可以将机身1上设置成储物架，储物架由多层储物栏组成，通过储物栏分类放置资料、文件、辅助用品等物品，起到归置整齐的作用。

底盘2具有使机器人本体移动的作用。在本实施例中，优选的，底盘2包括：位于底部的至少四个滚轮10，至少一个所述滚轮10为万向轮，万向轮中至少有一个驱动轮，配合电机能够实现机器人本体的移动。

底盘2内还设置用于在机器人出现倾斜时保持平衡的组合装置，由平衡球3、滑动轨道4和弹性件5组合而成。在本实施例中，优选的，滑动轨道4包括：一个第一滑轨7和至少两个第二滑轨8，第一滑轨7和第二滑轨8连通，至少两个第二滑轨8在所述底盘2的中央相交且呈等分弧度分布；所述第一滑轨7为环绕所述底盘2侧壁设置的环形滑轨，所述第二滑轨8为设置在所述环形滑轨内侧的直线滑轨，所述第二滑轨8的相交处、所述第一滑轨7和所述第二滑轨8的连通处均设置用于卡接所述平衡球3的凹槽，所述凹槽直径小于所述平衡球3半径；所述弹性件5的个数为所述第二滑轨8的两倍，每个所述弹性件5沿着所述底盘2侧壁等分弧度分布且与所述第一滑轨7垂直。具体工作原理以两个第二滑轨8为例，分别定义为连通左右侧的a，连通前后侧的b，由于有两个第二滑轨8，则有四个弹性件5，分别设置在第一滑轨7和第二滑轨8的四个连通处。为了便于说明，定义平衡球3所在原始位置（底盘2中央）为A，第一滑轨7和第二滑轨8的前侧、后侧、左侧、右侧4个连通点分别为B、C、D、E，两个第二滑轨8可以保证正前、正后、正左、正右、左前侧倾斜、左后侧倾斜、右前侧倾斜和右后侧倾斜不同方向发生倾斜时，平衡球3会沿第二滑轨8移动至倾斜的一侧，再通过弹性件5弹回至另一侧，从而达到调节至平衡的目的。

传感装置6能够检测倾角、压力和倾斜方向。在本实施例中，优选的，所述传感装置6包括：单片机15、陀螺仪16、压力传感器17和倾角传感器18，所述倾角传感器18和所述压力传感器17均与所述单片机15连接；所述单片机15选用51、AVR或PIC系列。进一步的，提供锂电池，给传感装置6提供电能，也可以通过电线和电源装置11连接，通过电源装置11给传感装置6提供电能；优选的，倾角传感器18设置在底盘2内，能够检测机器人本体的倾角，并通过控制器判断倾角是否大于预设倾角阈值，并保存倾角判断结果；压力传感器17设置在弹性上，检测弹性件5的压力，并通过控制器判断压力是否大于预设压力阈值，并保存压力判断结果；陀螺仪16设置在底盘2内，能够检测倾角的方向，从而和控制器配合，再结合倾角判断中判断为倾角过大、压力判断中判断为压力过大的结果，就能够控制该方向的弹性件5松开；必须压力、倾角、方向同时满足才可以控制弹性件5的松开；进而保证平衡球3滚动至相应第一、二滑轨连通处时，能够停止，如此能够达到消除倾斜的目的。

举个例子：机器人本体向左倾斜时，平衡球3由A通过第二滑轨8滚动至B，当B处的弹性件5接触到平衡球3后，陀螺仪16判断倾角方向为左倾，倾角传感器18、压力传感器17结合控制器判断倾角过大和压力过大，控制B处的弹性件5将平衡球3通过第二滑轨8弹到C处的凹槽中停止，从而达到了C处受平衡球3的力，消除在左侧的倾斜，达到了调节机器人本体至平衡的目的；此时，如果机器人本体又发生向后的倾斜，在C处的平衡球3受力通过第一滑轨7向E处滚动，当E处的弹性件5接触到平衡球3后，陀螺仪16判断倾角方向为后倾，倾角传感器18、压力传感器17结合控制器判断倾角过大和压力过大，控制E处的弹性件5将平衡球3通过第二滑轨8弹到D处的凹槽停止，从而达到了D处受平衡球3的力，消除在后侧的倾斜；同理其他的倾斜方式也可以通过本平衡装置，实现力的抵消，最终使机器人本体实现平衡。

作为本实施例中优选的，所述弹性件5包括：弹性板、弹簧和卡合件，所述弹性板和所述弹簧连接，所述卡合件和所述弹性板连接。弹性板向内的一侧可以和平衡球3接触，并且在表面上设置压力传感器17，当有平衡球3接触，且压力、倾角、方向均满足时，控制弹性件5的卡合件松开，将平衡球3弹出至另外一侧。卡合件具有弹出完成后自动收回的功能，从而保证在下一次倾斜时，能够正常使用。卡合件由电机驱动收回弹出后的弹性板和弹簧，使弹簧具备再次弹出平衡球3的能力。

在一些实施例中，弹性件5中的卡合件和外部连通，通过拉动卡合件能够使其复位至卡合状态，从而达到手动收回的目的，在自动收回功能不可用时，可以采用手动收回。

在一些实施例中，第一滑轨7、第二滑轨8和平衡球3的顶部设置限位板，防止剧烈动作时，产生的平衡球3脱离轨道的现象；该限位板离滑动轨道4的高度略大于平衡球3的直径，不仅能防止平衡球3脱离轨道，还可以保证平衡球3滚动的稳定性。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用力学平衡的方式，通过在底盘2中设置的平衡球3、滑动轨道4、至少两个弹性件5和设置在底盘2上的传感装置6的配合，能够在机器人发生倾斜时，平衡球3会沿着滑动轨道4滚动至一侧弹性件5上，再在倾角、压力和倾斜方向同时大于预设阈值时，控制弹性件5松开反弹平衡球3至相对侧的弹性件5处，达到了在机器人移动过程中碰到小型障碍物失去平衡时可以重新找回平衡的目的，从而实现了防止机器人摔倒、甚至摔坏的技术效果，进而解决了由于机器人在移动过程中难免会碰到小型障碍物，致使其失去平衡造成的机器人摔倒、甚至摔坏的技术问题。

作为本实施例中优选的，机身1包括：用于供电的电源装置11，用于检测超声波、距离、温度和湿度的测量装置12，安装有应用处理软件的处理器13，以及用于人机交互的触摸显示装置14，所述处理器13和所述测量装置12、所述触摸显示装置14连接，所述电源装置11和所述测量装置12、所述触摸显示装置14、所述处理器13连接。机身1能够实现人机交互，以及信息检测，为机器人的移动、判断等提供保障。

作为本实施例中优选的，所述滑动轨道4的宽度小于所述平衡球3的直径。保证在移动过程中不会因为惯性移动到错误的滑轨上。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防倾倒的政务机器人，其特征在于，包括：机身，以及和所述机身连接的底盘，所述底盘包括：平衡球、滑动轨道和至少两个弹性件，所述平衡球可活动的设置在所述滑动轨道上，所述弹性件位于所述滑动轨道的末端，并与所述底盘的侧壁相连；还包括：设置在所述底盘上的传感装置，所述传感装置，用于当检测到的倾角、压力和倾斜方向同时满足预设阈值时控制所述弹性件松开，将所述弹性件上的平衡球沿所述滑动轨道弹出；

所述传感装置包括：陀螺仪、压力传感器和倾角传感器；

所述滑动轨道包括：一个第一滑轨和至少两个第二滑轨，所述第一滑轨和所述第二滑轨连通，至少两个所述第二滑轨在所述底盘的中央相交且呈等分弧度分布;

所述第一滑轨为环绕所述底盘侧壁设置的环形滑轨，所述第二滑轨为设置在所述环形滑轨内侧的直线滑轨；

所述第二滑轨的相交处、所述第一滑轨和所述第二滑轨的连通处均设置用于卡接所述平衡球的凹槽，所述凹槽直径小于所述平衡球半径。

2.根据权利要求1所述的政务机器人，其特征在于，机身包括：用于供电的电源装置，用于检测超声波、距离、温度和湿度的测量装置，安装有应用处理软件的处理器，以及用于人机交互的触摸显示装置，所述处理器和所述测量装置、所述触摸显示装置连接，所述电源装置和所述测量装置、所述触摸显示装置、所述处理器连接。

3.根据权利要求1所述的政务机器人，其特征在于，所述传感装置包括：单片机，所述倾角传感器和所述压力传感器均与所述单片机连接；所述单片机选用51、AVR或PIC系列。

4.根据权利要求1所述的政务机器人，其特征在于，所述滑动轨道的宽度小于所述平衡球的直径。

5.根据权利要求1所述的政务机器人，其特征在于，所述弹性件的个数为所述第二滑轨的两倍，每个所述弹性件沿着所述底盘侧壁等分弧度分布且与所述第一滑轨垂直。

6.根据权利要求1所述的政务机器人，其特征在于，所述弹性件包括：弹性板、弹簧和卡合件，所述弹性板和所述弹簧连接，所述卡合件和所述弹性板连接。

7.根据权利要求1所述的政务机器人，其特征在于，所述底盘还包括：位于底部的至少四个滚轮，至少一个所述滚轮为万向轮。

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