CN109693249B - 一种办公楼或家居仿蝎安保机器人 - Google Patents

Abstract

一种办公楼或家居仿蝎安保机器人，包括智能机器蝎体、智能机器腿、智能机器手、智能机器尾、智能机器嘴，智能机器蝎体包括仿生骨架、柔性连接材料、智能情绪性声/光装置、智能电池系统、中央智能控制系统及对称分布在智能机器蝎体两侧及两侧下方的腿锚定接口、前部中上方的手锚定接口、前部下方的嘴锚定接口、后部的尾锚定接口。本发明结构稳定性及抗冲击性强，适应范围广；可准确进行入侵人员威胁的运算及判断；可实现自主的入侵声光警告/监视/驱逐及报警；可有效处理入侵和火情，化解或降低事故风险；可持续性全天候运行；可在实现仿蝎安保机器人在安保任务的同时，进行声光及舞蹈表演性活动。

Description

一种办公楼或家居仿蝎安保机器人

技术领域

本发明涉及安保机器人技术领域，具体涉及一种办公楼/家居仿蝎安保机器人。

背景技术

在当今经济飞速发展的时代，现有安保行业的产品大多局限于视频/火警监控、少量的履带式安保产品亦存在着智能化程度不高，不能保证准确的处理监控及安防信息，需要安保人员人工手动处理，这就可能导致信息处理的及时性上受不同因素影响，安保力量得不到有效保障。

安保机器人作为人工智能、自动控制等技术的综合体也悄然崛起，引发了国内外大批的科技工作者的高度重视。

CN 201710434271.1提供了一种（釆用轮式动力系统的）安保巡逻机器人，包括底盘和搭载在底盘上的云台、发射机构、激光瞄准装置、MCU主控电路板、无线通讯模块、图像无线传输装置、摄像采集处理系统、巡线模块、电源模块和轮式动力系统，另辅以减震及防撞机构，但该装备存在以下显著缺陷：第一，其巡逻场景表现出严重局限性，采用轮式驱动系统，巡逻区域受限且反应慢，在应对阶梯或楼梯时无能为力，尤其是在整栋办公楼内或别墅内无法有效安保，无法胜任多楼层之间的保卫和安防工作；第二，自卫、驱逐或反击能力严重不足，且极易破解，其安保巡逻机器人的武器为一个枪式发射机构；第三，其结构特征决定了其采用针对性方式，很容易遭到破坏，使设置的安保形同虚设；

CN 201610396264.2提供了一种安保机器人，包括机身、设置在机身顶部的机头以及承载机身的行走底座，其机头为一通过颈环连接在机身顶部的可自由旋转的球形体，机头上设置有对应多个方位的摄像装置，机身两侧均分别设置有可前后摆动的第一关节臂，第一关节臂的自由端设置有连接臂，连接臂一端与第一关节臂固定连接，连接臂的另一端铰接有第二关节臂，第二关节臂末端固设有用于安装动作装备的第三关节臂，机身上设置有声音传输装置，机身内藏设有驱动机器人运动的伺服动力系统以及远程操控伺服动力系统和声音传输装置的无线远程接收控制系统，其所提供的一种安保机器人，存在的问题，其一，巡查运动能力严重不足，在面对多层阶梯或楼梯时，抑或是整栋办公楼或家居别墅内无法有效进行安保作业；其二，安保能力不足，其无自卫能力的多方位摄像装置，其结构特点极容易被人针对性破坏，安保设置形同虚设；其三，监控能力不足，其工作无法利用现有监控系统，另行设置造成物力浪费；其四，只能作为辅助安保的工具，仍需配备安保人员进行观察，且极其容易因疏忽而造成安保问题。

CN 201720287612.2公开了一种金融安保机器人，包括运行系统、控制系统、防暴灭火系统、探测系统，运行系统包括底座箱以及设置在底座箱内的行走驱动电机和转台驱动电机，行走驱动电机驱动设置在底座箱下端的履带式行走机构，转台驱动电机驱动设置在底座箱上端的水平旋转转台上的360度旋转摄像头，防暴灭火系统设有狼牙棒、网枪发射器、催泪瓦斯发射器、爆闪灯、语音喇叭防暴措施和烟感温感火情发现措施，其控制系统通过控制分析处理器并配合后台手持进行远程控制；其提出了一种以履带式行走并携带部分防暴措施的安保机器人，仍存在如下问题：第一，巡逻运动场地受限，且反应慢，其履带式行走在跨楼层也存在极大缺陷；第二，不能应对复杂场景，其防暴装置仅通过360度旋转的摄像头来进行判断，容易存在误判；第三，只适用于一些特定的局部空间，其通过自身设置的烟感温感对自身所处的位置火情尚可判断，对较大区域无法及时判断，并存在无法利用现有设备的弊端。

综上所述，现有的安保机器人多采用轮式或履带式，其运动机构不能适用复杂的办公楼和家居环境条件下的全方位巡逻安保工作方面，仅勉强适应于较简单的特定空间区域的安保工作，且无能力自主处置入侵，无力自主应对入侵威胁，目前所谓的智能安防机器人大部分仅能以传感进行较简单处理。同时，现有安保装备对目前已成熟应用的已有的监控系统、火警系统或可燃气体检测系统无法有效整合，不仅浪费现有资源，还增大安保人员工作量。另一方面，在仿生机器人领域，尤其仿蝎机器人方面，尚未有可满足需求的办公楼/家居的安保机器人。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术及背景技术的不足，提供一种适应办公楼或家居楼的楼梯/阶梯、门窗、及沟坑围墙的大范围巡查警示，能自主搜索判断入侵威胁等级、自主应对并能视情况采取声光警告/监视/驱逐，并能整合已有监控系统联动使用和/或与已有火警联动确认和可大范围跨楼层进行安保任务的一种办公楼/家居仿蝎安保机器人。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种办公楼或家居仿蝎安保机器人，包括智能机器蝎体、智能机器腿、智能机器手、智能机器尾、智能机器嘴，所述智能机器蝎体包括仿生骨架、柔性连接材料、智能情绪性声/光装置、智能电池系统、中央智能控制系统及对称分布在智能机器蝎体两侧及两侧下方的八个腿锚定接口、前部中上方的两个手锚定接口、前部下方的一个嘴锚定接口、后部的一个尾锚定接口，所述仿生骨架与柔性连接材料固定连接形成仿生蝎体，所述智能电池系统和中央智能控制系统电连接并固定于所述仿生蝎体内，所述智能情绪性声/光装置分别固定在仿生蝎体的前部、背部和四周，所述智能情绪性声/光装置与所述智能电池系统和中央智能控制系统电连接，所述智能机器腿与所述腿锚定接口相连接，所述智能机器手与所述手锚定接口相连接，所述智能机器嘴与所述嘴锚定接口相连接，所述智能机器尾与所述尾锚定接口相连接，所述智能电池系统分别与智能机器腿、智能机器手、智能机器嘴和智能机器尾的动力装置电连接，所述中央智能控制系统分别与智能机器腿、智能机器手、智能机器嘴和智能机器尾的智能控制装置电连接和/或无线连接。

进一步，所述智能机器腿为自带电池组及动力系统和智能控制装置的三至六轴腿式机器人，所述智能机器手为自带电池组及动力系统和智能控制装置的二轴至五轴臂式或手式机器人，所述智能机器嘴为啮合机器人或可伸缩式啮咬机器人，所述智能机器尾为自带电池组动力系统和智能控制装置三轴至八轴尾式机器人。

进一步，所述智能机器蝎体还包括即时定位及地图构建及运处装置、和/或姿态测距传感及运处装置、和/或图像识别及运处装置、和/或射频识别及运处装置、和/或陀螺仪及运处装置、和/或红外透视及运处装置、和/或生命探测仪及运处装置、和/或激光雷达及运处装置、和/或毫米波雷达及运处装置，所述定位及地图构建及运处装置、和/或姿态测距传感及运处装置、和/或图像识别及运处装置、和/或射频识别及运处装置、和/或陀螺仪及运处装置、和/或红外透视及运处装置、和/或生命探测仪及运处装置、和/或激光雷达及运处装置、和/或毫米波雷达及运处装置固定在所述智能机器蝎体的仿生骨架上或蝎体外部。

进一步，所述智能机器蝎体还包括抛网捕捉装置、和/或空气炮装置、和/或次声波定向发射装置；所述抛网捕捉装置、和/或空气炮装置、和/或次声波定向发射装置固定在所述智能机器蝎体的仿生骨架上或蝎体外部。

进一步，所述智能电池系统包括蝎体电池组、能源监测管理装置和/或充电装置，所述能源监测管理装置与蝎体电池组和/或智能机器腿电池组和/或智能机器尾电池组和/或智能机器手电池组和/或智能机器嘴电池组和充电装置以电连接，可实时监测各电池组的充放电状态及温度，也可在智能机器腿和/或智能机器尾和/或智能机器手和/或智能机器嘴出现充供电故障时，切除故障部件电池组并通过蝎体电池组实现供电，保证供电持续性，还可在任意电池组电量低时，自主通过充电装置进行补充充电；所述的充电装置包括有线充电装置和/或无线充电装置，可利用办公楼/家居内电源进行自主有线和无线补充充电。

进一步，所述中央智能控制系统包括语音交互控制系统和/或手动/自动的半自主控制系统和/或远程遥控控制系统，所述的语音交互控制系统为含有语音交互功能的自主控制系统，语音交互拾音器可设置在远程计算机旁，也可设在仿蝎安保机器人身上；所述手动/自动的半自主控制系统可通过就地触摸屏实现手自动控制；所述远程遥控控制系统可通过触摸屏或手环或遥控器实现远程控制。

进一步，所述中央智能控制系统还包括智能联网定位及运算装置，可通过办公楼/家居的监控系统侦测入侵区域，发出信号予以仿蝎安保机器人入侵区域的模糊定位，仿蝎安保机器人快速移动至入侵区域以自身所携带传感器进行入侵情况判断和处置；所述智能联网定位及运算装置与办公楼/家居的火灾报警控制系统或可燃气体报警控制器进行烟雾、火情和可燃气体的区域模糊定位，并发出信号予以仿蝎安保机器人快速移动至模糊报警区域，并由仿生机器蝎体上传感器如:温度、烟雾及可燃气体传感器进行确认处置及报警，大幅减少人为处置慢、发现晚或误报的可能。

进一步，所述智能情绪性声/光装置包括情绪性声光控制器、灯饰设备和/或音频设备和/或光致色变材料；所述情绪性声光控制器与中央控制系统连接，由情绪性声光控制器控制灯饰部分的眼灯及蝎体上的灯饰及音频设备表达不同情绪，还可以通过灯饰的颜色对光致色变材料进行颜色外观调整，表达和传递自身情绪，对入侵人员进行警告、驱逐和威慑。

进一步，所述仿蝎安保机器人的仿生骨架和/或智能机器腿和/或智能机器手和/或智能机器尾和/或智能机器嘴的外部还设有甲刺，形成对入侵人员的威慑。

进一步，所述仿蝎安保机器人的各锚定接口为销孔口或螺纹口或卡扣口或锁扣口。

工作过程：

本发明由带中央智能控制系统的智能机器蝎体协调控制具有独立运动功能的智能机器腿、智能机器手、智能机器尾、智能机器嘴的运动配合模式。具体功能执行由遥控计算机或语音控制器或遥控器进行任务设定和运行模式选择；仿蝎机器人的图像传感器、激光雷达、毫米波雷达、陀螺仪、姿态测距传感器中的一种或几种将所采集信息传输至各自运算处理器中处理后，传输至中央智能控制系统，为仿蝎机器人自动或人工干预运行提供多环境信息。

根据任务发布、语音控制或环境信息，由中央智能控制系统进行信息融合并输出对智能机器腿、智能机器手、智能机器嘴、智能机器尾等的控制协调任务，由各分布式的腿智能控制装置、手智能控制装置、尾智能控制装置和嘴智能控制装置进行接收，并对腿、手、尾和嘴控制协调配合任务，实现仿蝎机器人高度方向直立、半立和低位的四面八方的前进后退等行走或奔跑及爬楼梯或台阶等动作。

另经过办公楼或/家居自有的分布式监控网络和/或火警报警网络的报警信号，经智能联网定位及运算装置对报警区域的运算和判断，由即时定位及地图构建装置规划最优路线并及时通过环境信息避障到达报警区域，由自身携带的全方位图像传感器或温度/烟雾传感器或可燃气体传感器进行准确判断和危险等级判断，并进行人员入侵警告/监视/驱逐或通过无线或手机网络进行报警，以实现安保机器人职责。

本发明有以下有益效果：

1、采用多功能智能机器蝎体锚接具有独立运动功能的智能机器腿、智能机器手、智能机器尾、智能机器嘴形成仿蝎安保机器人，机构较简单，便于制造，且其结构稳定性及抗冲击性强，利于促进智能机器人产业的发展。

2、以智能机器蝎体的中央控制系统协调控制具有可独立运行功能的自主动力智能机器人腿/手/尾，实施各机器人的运动配合模式，便于实现分级控制程序化运动模式，便于保证仿蝎机器人运动的智能化精准控制，精准实现各向的前进、后退、转身、翻腾、攀爬及抓握、攻击等运动技巧，可适应于办公楼/家居复杂的阶梯/楼梯、桌椅、围护及门窗中的运动穿插。

3、采用多传感器识别、测距、避障，如全景图像、RFID射频、红外超声波测距、激光雷达、毫米波雷达及生命探测仪等多技术融合手段，可准确进行入侵人员威胁的运算及判断，实现自主的入侵声光警告/监视/驱逐及报警，并依指令保护雇主和/或家庭人员的安全，有效实现办公楼/家居的安保功能和职责。

4、以智能联网定位，减少安保机器人能耗，并自动联网利用现有监控系统和/或火警报警系统和/或可燃气体报警系统网络进行联网定位，并采用自主路径规划对危险和警情的确认，可有效处理入侵和火情，化解或降低事故风险。

5、采用能源管理系统及多种充电方式协作，保障仿蝎安保机器人的电力持续供应工作，可持续性全天候运行，对安保工作的适应性好，可大幅降低安保成本，保护主人安全。

6、分级智能控制的组合运动模式可视需要发挥，同时采用的智能语音控制，可在实现仿蝎安保机器人在安保任务的同时，进行声光及舞蹈表演性活动，增加趣味性，利于人的健康和社会的和谐。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为图1中的仿生骨架的结构示意图；

图3为图1的侧视示意图；

图中：1-智能机器蝎体、11-仿生骨架、12-柔性连接材料、13-智能情绪性声/光装置、131-情绪性声光控制器、132-眼灯、133-射灯、134-扩拾音器、14-智能电池系统、141-蝎体电池组、142-能源监测管理装置、143-有线充电装置、15-中央智能控制系统、151-智能联网定位及运算装置、16-锚定接口、161-腿锚定接口、162-手锚定接口、163-尾锚定接口、164-嘴锚定接口、17-甲刺、2-智能机器腿、3-智能机器手、4-智能机器尾、5-智能机器嘴。

具体实施方式

下面结合附图1～图3及具体实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例包括智能机器蝎体1、智能机器腿2、智能机器手3、智能机器尾4、智能机器嘴5。

智能机器蝎体1包括仿生骨架11、柔性连接材料12、智能情绪性声/光装置13、智能电池系统14、中央智能控制系统15及对称分布在智能机器蝎体两侧/两侧下方的八个腿锚定接口161、前部中上方的二个手锚定接口162、前部下方的一个嘴锚定接口164、后部的一个尾锚定接口163，仿生骨架11和柔性连接材料12固定连接形成仿生蝎体，智能电池系统14和中央智能控制系统16电连接并固定于仿生蝎体内。智能情绪性声/光装置13包括情绪性声光控制器131、眼灯132、射灯133和扩拾音器134。

情绪性声光控制器131与中央智能控制系统15连接，由情绪性声光控制器131控制前部的眼灯132及蝎体上、周围的射灯133和扩拾音器134来表达和传递自身不同情绪，对入侵人员进行警告、驱逐和威慑。

智能机器腿2与仿生蝎体两侧下方的腿锚定接口161相连接，智能机器手3与仿生蝎体前部中上方的手锚定接口162相连接，智能机器嘴5与仿生蝎体前部下方的嘴锚定接口164相连接，智能机器尾4与仿生蝎体后部的尾锚定接口163相连接。

智能电池系统4分别与八条智能机器腿2、二支智能机器手3、一个智能机器嘴5的和一条智能机器尾4的动力装置电连接，中央智能控制系统5分别与八条智能机器腿2、二个智能机器手3、一个智能机器嘴5和一条智能机器尾4的智能控制装置电连接。

智能机器腿2为自带动力系统和智能控制装置的五轴腿式机器人，智能机器手3为自带动力系统和智能控制装置的四轴臂式机器人，智能机器嘴5为可伸缩式啮咬机器人，智能机器尾4为自带动力系统和智能控制装置六轴尾式机器人。

智能机器蝎体1还包括即时定位及地图构建及运处装置、姿态测距传感及运处装置、图像识别及运处装置、射频识别及运处装置、陀螺仪及运处装置、激光雷达及运处装置和毫米波雷达及运处装置，定位及地图构建及运处装置、姿态测距传感及运处装置、图像识别及运处装置、射频识别及运处装置、陀螺仪及运处装置、激光雷达及运处装置、毫米波雷达及运处装置固定在智能机器蝎体的仿生骨架上，以上装置为机器人提供环境信息和识别信息。

智能机器蝎体1还包括抛网捕捉装置、空气炮装置、次声波定向发射装置；所示抛网捕捉装置、空气炮装置、次声波定向发射装置分别固定在智能机器蝎体的仿生骨架和蝎体外部。

智能电池系统14包括蝎体电池组141、能源监测管理装置142和有线充电装置143，能源监测管理装置142与蝎体电池组141和充电装置143以电连接，可实时监测各电池组的充放电状态及温度，自主通过有线充电装置143进行补充充电。

中央智能控制系统15采用含有语音交互功能的自主控制系统和远程手环遥控控制系统。

中央智能控制系统15还设有智能联网定位及运算装置151，可通过办公楼/家居的监控系统侦测入侵区域，发出信号予以仿蝎安保机器人入侵区域的模糊定位，仿蝎安保机器人快速移动至入侵区域以自身所携带传感器进行入侵情况判断和处置；同时，智能联网定位及运算装置还可以与办公楼/家居的火灾报警控制系统和可燃气体报警控制器进行烟雾、火情和可燃气体的区域模糊定位，并发出信号指示仿蝎安保机器人快速移动至模糊报警区域，并由仿生机器蝎体上的传感器，如温度、烟雾及可燃气体传感器进行确认处置及报警。

仿蝎安保机器人的各锚定接口为螺纹口。

本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本发明专利的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种办公楼或家居仿蝎安保机器人，其特征在于，包括智能机器蝎体、智能机器腿、智能机器手、智能机器尾、智能机器嘴，所述智能机器蝎体包括仿生骨架、柔性连接材料、智能情绪性声/光装置、智能电池系统、中央智能控制系统及对称分布在智能机器蝎体两侧或两侧下方的八个腿锚定接口、前部中上方的两个手锚定接口、前部下方的一个嘴锚定接口、后部的一个尾锚定接口；

所述仿生骨架与柔性连接材料固定连接形成仿生蝎体，所述智能电池系统和中央智能控制系统电连接并固定于所述仿生蝎体内，所述智能情绪性声/光装置分别固定在仿生蝎体的前部、背部和四周，所述智能情绪性声/光装置与所述智能电池系统和中央智能控制系统电连接，所述智能机器腿与所述腿锚定接口相连接，所述智能机器手与所述手锚定接口相连接，所述智能机器嘴与所述嘴锚定接口相连接，所述智能机器尾与所述尾锚定接口相连接；

所述智能电池系统分别与智能机器腿、智能机器手、智能机器嘴和智能机器尾的动力装置电连接，所述中央智能控制系统分别与智能机器腿、智能机器手、智能机器嘴和智能机器尾的智能控制装置电连接或无线连接；

所述智能机器蝎体还包括即时定位及地图构建及运算处理装置、和/或姿态测距传感及运算处理装置、和/或图像识别及运算处理装置、和/或射频识别及运算处理装置、和/或陀螺仪及运算处理装置、和/或红外透视及运算处理装置、和/或生命探测仪及运算处理装置、和/或激光雷达及运算处理装置、和/或毫米波雷达及运算处理装置，所述定位及地图构建及运算处理装置、和/或姿态测距传感及运算处理装置、和/或图像识别及运算处理装置、和/或射频识别及运算处理装置、和/或陀螺仪及运算处理装置、和/或生命探测仪及运算处理装置、和/或激光雷达及运算处理装置、和/或毫米波雷达及运算处理装置固定在所述智能机器蝎体的仿生骨架上或蝎体外部；

所述智能电池系统包括蝎体电池组、能源监测管理装置和/或充电装置，所述能源监测管理装置与蝎体电池组和/或智能机器腿电池组和/或智能机器尾电池组和/或智能机器手电池组和/或智能机器嘴电池组和充电装置电连接，所述的充电装置包括有线充电装置和/或无线充电装置；

所述中央智能控制系统包括语音交互控制系统和/或手动/自动的半自主控制系统和/或远程遥控控制系统，所述的语音交互控制系统为含有语音交互功能的自主控制系统；

所述中央智能控制系统还包括智能联网定位及运算装置，通过办公楼/家居的监控系统侦测入侵区域，发出信号予以仿蝎安保机器人入侵区域的模糊定位，仿蝎安保机器人快速移动至入侵区域以自身所携带传感器进行入侵情况判断和处置，同时，智能联网定位及运算装置与办公楼/家居的火灾报警控制系统和可燃气体报警控制器进行烟雾、火情和可燃气体的区域模糊定位，并发出信号指示仿蝎安保机器人快速移动至模糊报警区域，并由仿生机器蝎体上的传感器进行确认处置及报警；

所述仿蝎安保机器人的各锚定接口为销孔口或螺纹口或卡扣口或锁扣口。

2.根据权利要求1所述的办公楼或家居仿蝎安保机器人，其特征在于，所述智能机器腿为自带电池组及动力系统和智能控制装置的三至六轴腿式机器人，所述智能机器手为自带电池组及动力系统和智能控制装置的二轴至五轴臂式或手式机器人，所述智能机器嘴为啮合机器人，所述智能机器尾为自带电池组动力系统和智能控制装置的三轴至八轴尾式机器人。

3.根据权利要求1或2所述的办公楼或家居仿蝎安保机器人，其特征在于，所述智能机器蝎体还包括抛网捕捉装置、和/或空气炮装置、和/或次声波定向发射装置；所述抛网捕捉装置、和/或空气炮装置、和/或次声波定向发射装置固定在所述智能机器蝎体的仿生骨架上或蝎体外部。

4.根据权利要求1或2所述的办公楼或家居仿蝎安保机器人，其特征在于，所述智能情绪性声/光装置包括情绪性声光控制器、灯饰设备、音频设备和光致色变材料；所述情绪性声/光控制器与中央控制系统连接。

5.根据权利要求1或2所述的办公楼或家居仿蝎安保机器人，其特征在于，所述仿蝎安保机器人的仿生骨架和/或智能机器腿和/或智能机器手和/或智能机器尾和/或智能机器嘴的外部还设有甲刺，形成对入侵人员的威慑。