CN110587622A - 一种带有轮椅的助老助残机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有轮椅的助老助残机器人，属于机器人技术领域。该助老助残机器人包括机器人本体、轮椅和机器人控制器，所述的机器人本体包括主控制系统、运动控制单元、摄像单元、数据库单元、导航定位单元、避障单元、语音交互单元和通信单元。另外，所述的轮椅包括扶手和脚踏，所述的机器人控制器设置在扶手上，所述脚踏的底部安装有滚轮。本发明通过在机器人本体的一侧安装可拆卸的轮椅，便可通过机器人本体来实现搬运老人、残障人士的功能，从而提高了该机器人的功能性和实用性。另外，本发明通过设置导航定位单元、摄像单元以及避障单元，可以使机器人本体和轮椅在行走时避开各个障碍物，从而便于将老人或残障人士安全地送到目的地。

Description

一种带有轮椅的助老助残机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体是一种带有轮椅的助老助残机器人。
背景技术
机器人是一种可以接受人类指挥、协助人类工作的自动控制装置，其中，助老助残机器人作为智能移动机器人的重要分支之一，是为老年人和残障人士设计的服务机器人。
然而，目前的助老助残机器人能实现的功能比较单一，其一般只能实现基本的体温、血压等测量，而无法通过机器人实现智能搬运老年人或残障人士的功能，因此在面对老年人和残疾人这类特殊用户时，该类型的助老助残机器人不实用、且使用体验度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带有轮椅的助老助残机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种带有轮椅的助老助残机器人，包括机器人本体，所述的机器人本体包括主控制系统和运动控制单元，所述的主控制系统与机器人控制器进行通信连接，所述的运动控制单元与主控制系统进行电性连接，所述机器人本体的一侧可拆卸安装有轮椅，所述的轮椅包括扶手和脚踏，所述的机器人控制器设置在扶手上，所述脚踏的底部安装有滚轮；所述的主控制系统还与避障单元进行电性连接，所述的避障单元包括用于感知机器人本体行走路径上的障碍物的感知模块以及用于根据感知模块感知出的障碍物对机器人本体的行走路径进行实时更新的路径更新模块。
本发明实施例采用的一种优选方案，所述的机器人本体还包括机器人头部和万向轮；所述的运动控制单元包括用于驱动万向轮带动机器人本体进行移动的行走模块以及用于驱动机器人头部进行俯仰和旋转运动的头部运动模块。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的机器人头部上设有用于采集和识别机器人本体行走路径上的图像信息的摄像单元，所述的摄像单元与主控制系统进行电性连接。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的机器人本体还包括导航定位单元，所述的导航定位单元与主控制系统进行电性连接，所述的导航定位单元包括用于对机器人本体和目标点的位置进行实时定位的定位模块。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的导航定位单元还包括用于对机器人本体的行走路径进行规划的导航模块。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的机器人本体还包括语音交互单元，所述的语音交互单元与主控制系统进行电性连接，所述的语音交互单元包括用于采集语音信息的采集模块以及用于将语音信息转换为用户控制指令的转换模块。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的语音交互单元还包括用于将主控制系统的反馈信息合成语音信息的合成模块以及用于输出合成的语音信息的输出模块。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的机器人本体还包括用于传输服务信息的通信单元，所述的通信单元与主控制系统进行电性连接，所述的通信单元分别与机器人控制器、云服务器和用户终端进行通信连接。
本发明实施例的提供的上述技术方案，相比于现有技术，具有以下技术效果：
(1)本发明实施例提供的助老助残机器人，其通过在机器人本体的一侧安装，以及在上安装可拆卸的轮椅，便可通过机器人本体来实现搬运老人、残障人士的功能，从而丰富了该机器人的功能以及提高了该机器人的实用性。同时，在不需要搬运老人、残障人士时，还可以将轮椅拆卸下来，从而便于让机器人本体取完成其他功能，使得该机器人可以得到充分的利用。
(2)本发明实施例还通过设置摄像单元，以及设置带有感知模块和路径更新模块的避障单元，便可在导航定位单元和摄像单元的配合作用下，通过避障单元使得机器人本体和轮椅在行走时可以避开各个障碍物，从而可以将老人或残障人士顺利、安全地搬运到目的地。
附图说明
图1为实施例1提供的一种带有轮椅的助老助残机器人的结构示意图。
图2为实施例1提供的一种带有轮椅的助老助残机器人的控制结构图。
图3为实施例2提供的一种带有轮椅的助老助残机器人的控制结构图。
图中：1-机器人本体、11-机器人头部、12-万向轮、13-主控制系统、14-运动控制单元、15-摄像单元、16-数据库单元、17-导航定位单元、18-避障单元、19-语音交互单元、110-触摸显示单元、111-通信单元、2-支架、3-轮椅、31-扶手、32-脚踏、33-滚轮、4-机器人控制器、5-云服务器、6-用户终端。
具体实施方式
下面的具体实施例是结合本说明书中提供的附图对本申请的技术方案作出的具体、清楚的描述。其中，说明书的附图只是为了用于将本申请的技术方案呈现得更加清楚明了，并不代表实际生产或使用中的形状或大小，以及也不能将附图的标记作为所涉及的权利要求的限制。
实施例1
参照附图1-2，该实施例提供了一种带有轮椅的助老助残机器人，包括机器人本体1、轮椅3和机器人控制器4，所述的机器人本体1包括机器人头部11、万向轮12、主控制系统13、运动控制单元14、摄像单元15、数据库单元16、导航定位单元17、避障单元18和语音交互单元19。其中，所述机器人本体1的一侧安装有支架2，所述的支架2包括两根相互平行且与地面平行的可折叠金属杆件，用于支撑轮椅3后部的重量；所述的支架2上通过螺栓连接的方式可拆卸安装有轮椅3，以便于轮椅3的拆装。
具体的，所述的轮椅3包括扶手31和脚踏32，所述的机器人控制器4设置在扶手31上，便于用户通过机器人控制器4对机器人本体1进行操控；所述脚踏32的底部安装有两组滚轮33，用于支撑轮椅3前部的重量，以保证轮椅3可以稳定地进行移动。
另外，所述的主控制系统13与机器人控制器4可以通过有线或者无线的方式进行通信连接，所述的运动控制单元14包括用于驱动万向轮12带动机器人本体1进行移动的行走模块以及用于驱动机器人头部11进行俯仰和旋转运动的头部运动模块。其中，万向轮12可以选用现有的一体式麦克纳姆轮，以便于通过主控制系统13控制行走模块带动机器人本体1和轮椅3进行全方位地行走；此外，通过头部运动模块便于控制机器人头部11进行俯仰、旋转以及其他服务动作。
进一步，所述的机器人头部11上设有用于采集和识别机器人本体1行走路径上的图像信息的摄像单元15，所述的摄像单元15与主控制系统13进行电性连接；具体的，摄像单元15可以采用现有技术中的3D摄像头；通过摄像单元15可以配合头部运动模块对机器人本体1周围的环境进行图像信息采集，同时，通过摄像单元15还可以对采集的物体、人脸等图像信息与进行处理、数据对比分析，以便于对图像信息进行识别。
另外，所述的数据库单元16用于储存包括语音、图像、视频、地图、表情等在内但不限于此的信息，以便于机器人本体1进行调用。
进一步，所述的主控制系统13还与避障单元18进行电性连接，所述的避障单元18包括用于感知机器人本体1行走路径上的障碍物的感知模块以及用于根据感知模块感知出的障碍物对机器人本体1的行走路径进行实时更新的路径更新模块。具体的，通过感知模块可以对摄像单元15采集的图像信息进行分析，并感知出行走路径上的动态或者静态障碍物；另外，路径更新模块通过现有技术中的3D+红外+超声波的融合避障模式，可以在机器人本体1进行行走中实现遇突发情况的紧急制动，并且可以按照一定的算法对机器人本体1的行走路径进行实时更新，以便于机器人本体1和轮椅3绕过障碍物，最后顺利、安全地达到目标点。
进一步，所述的主控制系统13还与导航定位单元17进行电性连接，所述的导航定位单元17包括用于对机器人本体1和目标点的位置进行实时定位的定位模块以及用于对机器人本体1的行走路径进行规划的导航模块。具体的，定位模块可以对机器人本体1和目标点的位置进行实时定位，可以使机器人本体1在自身位置不确定的条件下，在完全未知的环境中创建地图，并且利用地图进行自主定位和导航；其中，定位模块还可以对充电桩的位置进行定位，以便于机器人通过定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)技术定位到充电桩的位置。另外，导航模块可以对机器人本体1的行走路径进行路径规划，其根据用户控制指令的任务要求搜索并找到一条从起始位置到目标位置的最优或次优的无碰路径，并在避障单元18的辅助下排除机器人本体1周围障碍物所产生的影响，从而挑选出一条可通行路径，便于机器人本体1和轮椅3可以顺利、安全地到达目标点。
进一步，所述的主控制系统13还与语音交互单元19进行电性连接，所述的语音交互单元19包括用于采集语音信息的采集模块以及用于将语音信息转换为用户控制指令的转换模块。具体的，采集模块可以采用麦克风阵列，以便于对各个方位空间上的声场进行采样，同时，采集模块还可以在采集的样本中找到真正语音信号的起始和终止点，并进行语义识别，以获取转换模块可以识别的语音信息。另外，转换模块可以提取采集模块所获取的语音信息中的有效语音信息，并将有效的语音信息转换为主控制系统13可以识别的用户控制指令，从而可以实现语音操控机器人本体1的目的。
进一步，所述的语音交互单元19还包括用于将主控制系统13的反馈信息合成语音信息的合成模块以及用于输出合成的语音信息的输出模块。具体的，合成模块可以将主控制系统13处理、执行后的反馈信息按照所设定的参数系数合成机器人本体1音频硬件等输出模块所能识别的语音信息等音频数据，然后可以通过输出模块进行输出。
另外，所述的主控制系统13还与触摸显示单元110进行电性连接，所述的触摸显示单元110是集触摸和显示于一体的单元，其可以用于提供手动输入操作、以及用于视频、图像等信息的显示。需要说明的是，此单元可以进行但不局限于触摸检测和文字识别等功能；其中，触摸检测是用于检测是否有用户手动输入、以及检测其用户手部的触摸位置；文字识别是用于对在触摸显示屏上手写的文字进行文字识别，以便于信息的输入。
需要说明的是，机器人本体1还包括电源模块，用于供电给主控制系统13以及各单元使用。机器人避障的具体方式为现有技术，在这边就不作详细赘述了。
实施例2
参照附图3，为了便于操控机器人本体1，该实施例是在实施例1的基础上进行改进，具体的，所述的机器人本体1还包括用于传输包括图像、视频、文字、音频等信息在内但不限于此的服务信息的通信单元111，所述的通信单元111与主控制系统13进行电性连接，所述的通信单元111分别与机器人控制器4、云服务器5和用户终端6进行通信连接，用户终端6包括手机、电脑、平板等设备，通信连接的连接可以采用现有的有线或无线等连接方式。通过通信单元111的设置，可以实现在机器人本体1与云服务器5之间、机器人本体1与用户终端6之间以及云服务器5与用户终端6之间进行服务信息的传输，从而便于通过用户终端6对机器人本体1进行远程操控。
综上所述，本发明实施例提供的助老助残机器人，其通过在机器人本体1的一侧安装支架2，以及在支架2上安装可拆卸的轮椅3，便可通过机器人本体1来实现搬运老人、残障人士的功能，丰富了该机器人的功能以及提高了该机器人的实用性。同时，在不需要搬运老人、残障人士时，可以将轮椅3拆卸下来，从而便于让机器人本体1取完成其他功能，使得该机器人可以得到充分的利用。
另外，本发明实施例还通过设置摄像单元15，以及设置带有感知模块和路径更新模块的避障单元18，便可在摄像单元15和导航定位单元17的配合作用下，通过避障单元18使得机器人本体1和轮椅3在行走时可以避开各个障碍物，从而可以将老人或残障人士顺利、安全地搬运到目的地。
需要说明的是，上述实施例只是针对本申请的技术方案和技术特征进行具体、清楚的描述。而对于本领域技术人员而言，属于现有技术或者公知常识的方案或特征，在上面实施例中就不作详细地描述了。
当然，本申请的技术方案不只局限于上述的实施例，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，从而可以形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种带有轮椅的助老助残机器人，包括机器人本体(1)，所述的机器人本体(1)包括主控制系统(13)和运动控制单元(14)，所述的主控制系统(13)与机器人控制器(4)进行通信连接，所述的运动控制单元(14)与主控制系统(13)进行电性连接，其特征在于，所述机器人本体(1)的一侧可拆卸安装有轮椅(3)，所述的轮椅(3)包括扶手(31)和脚踏(32)，所述的机器人控制器(4)设置在扶手(31)上，所述脚踏(32)的底部安装有滚轮(33)；所述的主控制系统(13)还与避障单元(18)进行电性连接，所述的避障单元(18)包括用于感知机器人本体(1)行走路径上的障碍物的感知模块以及用于根据感知模块感知出的障碍物对机器人本体(1)的行走路径进行实时更新的路径更新模块。
2.根据权利要求1所述的一种带有轮椅的助老助残机器人，其特征在于，所述的机器人本体(1)还包括机器人头部(11)和万向轮(12)；所述的运动控制单元(14)包括用于驱动万向轮(12)带动机器人本体(1)进行移动的行走模块以及用于驱动机器人头部(11)进行俯仰和旋转运动的头部运动模块。
3.根据权利要求2所述的一种带有轮椅的助老助残机器人，其特征在于，所述的机器人头部(11)上设有用于采集和识别机器人本体(1)行走路径上的图像信息的摄像单元(15)，所述的摄像单元(15)与主控制系统(13)进行电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种带有轮椅的助老助残机器人，其特征在于，所述的机器人本体(1)还包括导航定位单元(17)，所述的导航定位单元(17)与主控制系统(13)进行电性连接，所述的导航定位单元(17)包括用于对机器人本体(1)和目标点的位置进行实时定位的定位模块。
5.根据权利要求4所述的一种带有轮椅的助老助残机器人，其特征在于，所述的导航定位单元(17)还包括用于对机器人本体(1)的行走路径进行规划的导航模块。
6.根据权利要求1所述的一种带有轮椅的助老助残机器人，其特征在于，所述的机器人本体(1)还包括语音交互单元(19)，所述的语音交互单元(19)与主控制系统(13)进行电性连接，所述的语音交互单元(19)包括用于采集语音信息的采集模块以及用于将语音信息转换为用户控制指令的转换模块。
7.根据权利要求6所述的一种带有轮椅的助老助残机器人，其特征在于，所述的语音交互单元(19)还包括用于将主控制系统(13)的反馈信息合成语音信息的合成模块以及用于输出合成的语音信息的输出模块。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的一种带有轮椅的助老助残机器人，其特征在于，所述的机器人本体(1)还包括用于传输服务信息的通信单元(111)，所述的通信单元(111)与主控制系统(13)进行电性连接，所述的通信单元(111)分别与机器人控制器(4)、云服务器(5)和用户终端(6)进行通信连接。
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