CN111113443B - 一种具有多供能方式的智能陪护机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有多供能方式的智能陪护机器人，包括活动头部、设备主体、机械臂、轮式装置、能源单元和机载单元；其中,所述活动头部为二自由度头部，位于设备主体上方；所述设备主体内设置机载单元，通过所述机载单元使该机器人具备全自主移动和半自主移动的功能；所述机械臂为六自由度双臂，分别安装在设备主体的两侧；所述轮式装置作为驱动装置，位于设备主体底部；所述能源单元用于为整个机器人提供能源和动力。本发明具有较高的智能化程度，功能多样，可以完成较为复杂的任务。

Description

一种具有多供能方式的智能陪护机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种具有多供能方式的智能陪护机器人。

背景技术

近年来，随着社会进步和人工智能技术的加速发展，家庭服务机器人以其提高生活品质、改变传统教育方式和减轻老年人和残疾人照护压力等优点迅速被人们所认可并进入万千家庭。未来，伴随着消费升级和老龄化社会等需求，必将迎来更大的发展空间。

然而，当前家庭服务机器人尚处于初级阶段，现有市场上的家庭服务机器人智能化程度较低，主要在结构化环境下按照特定的模式进行工作，存在功能单一，结构稳定性差的问题，很难适应复杂家庭环境，并且很难完成一些如取送物品等较复杂的任务。随着技术的发展以及人类日常生活的需求，机器人面临非结构化、复杂化等问题的挑战，因此一个良好可靠的家庭服务机器人，要求机器人具有多功能、高灵活性的特点，并且具有良好的适应未知环境的能力以及人机交互能力，并能够进行实时的监测。

现有的机器人大多需要接入电网，使用锂电池等供电，续航时间短，能源消耗大。太阳能广泛存在于自然界中，且能量较大、转换技术相对比较成熟。太阳能电池板的出现使收集并利用太阳能变得更加方便，因此如何在室内环境下合理利用此类新能源进行机器人供电也成为当前的一个挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有多供能方式的智能陪护机器人，其具有较高的智能化程度，功能多样，可以完成较为复杂的任务。

实现本发明的技术方案如下：

一种具有多供能方式的智能陪护机器人，包括活动头部、设备主体、机械臂、轮式装置、能源单元和机载单元；其中,所述活动头部为二自由度头部，位于设备主体上方；所述设备主体内设置机载单元，通过所述机载单元使该机器人具备全自主移动和半自主移动的功能；所述机械臂为六自由度双臂，分别安装在设备主体的两侧；所述轮式装置作为驱动装置，位于设备主体底部；所述能源单元用于为整个机器人提供能源和动力。

进一步地，本发明所述能源单元包括蓄电池、太阳能帆板、超级电容器以及用于将太阳能光伏电压转换为蓄电池充电电压的DC/DC电压转换模块；

所述太阳能帆板捕捉太阳能将其转化为电能，超级电容器用来将太阳能帆板采集到的电能进行存储，电压转换模块用于将超级电容器中存储的电能转换为蓄电池的充电电压为蓄电池充电。

进一步地，本发明所述机载单元包括数据存储模块、指令理解模块、路径规划模块、机械臂控制模块、天气获取模块、监测模块及报警模块；

指令理解模块用于对外部输入指令进行解析，完成指令解析后发送给路径规划模块和机械臂控制模块，进而完成家庭服务任务；

路径规划模块包括导航定位模块和自主规划决策模块，在全自主工作模式和半自主工作模式下，为机器人提供完成家庭服务的可行路线；其中，导航定位模块与环境感知传感器相连接，通过SLAM系统实时构建机器人周围环境，并实现机器人定位；自主规划决策模块根据路径规划算法在构建地图的基础上规划机器人行进路径。

机械臂控制模块与环境感知传感器相连接，共同构建了机械臂的路径规划算法，明确任务目标后，机械臂控制模块使用RRT算法实现避障与路径规划工作；

天气获取模块与网络连接，用于自动获取当前天气情况；实现天气预报功能的同时，与能源模块配合，实现对太阳能的利用；

监测模块实时对机器人运行状态进行监测，所述监测模块与所述数据存储模块相连，可实时获取机器人设定部件的运行状态数据，通过过程监测及故障预报诊断算法实现对机器人运行状态实时监测，并对可能出现的故障进行诊断和预测，并将诊断和预测结果发送给数据存储模块存储。

报警装置在监测模块诊断或预测到有部件发生或即将发生故障时，被启动，所述报警装置通过所述通信模块向用户发出警报。

进一步地，本发明所述包含三种工作方式，全自主工作模式、半自主工作模式以及非自主模式；

所述全自主工作模式即预设服务模式为：机载单元定期、定频率执行预设的任务；

所述半自主工作模式即人机交互服务模式为：机载单元接收服务对象的语音指令或操作控制面板输入完成家庭服务任务；

所述非自主工作模式即干涉模式为：机载单元接收服务对象通过用户移动终端APP人工控制机器人完成家庭服务任务或复杂动作录入。

进一步地，本发明所述记载单元控制家庭服务机器人还包括能源补充模式和节能模式。

进一步地，本发明所述当机载单元控制机器人处于人机交互模式时，机器人通过语音识别、触摸输入或移动端应用控制，接收外部输入指令，完成家庭服务任务。

进一步地，本发明所述当机载单元控制器人处于预设服务模式时，完成预设任务，若在完成预设任务过程中接收到家庭成员发布的指令，机器人将记忆当前任务进度，记为一个暂停点，优先完成家庭成员的需求，完成后将返回暂停点继续进行任务。

进一步地，本发明所述家庭服务机器人的默认工作模式为人机交互服务模式，当达到预设时间且机器人不在进行家庭服务任务时，其将暂时退出人机交互模式，并进入预设服务模式。

进一步地，本发明所述干预模式为：当机器人出现规划错误或需要手动输入较为复杂的家庭服务动作时，机器人依照家庭成员输入的指令运动，该模式具有全局最高优先级。

进一步地，本发明所述能源补充模式包括：当机器人电量不足百分之五十且没有家庭服务任务时，天气获取模块将自主查询天气并配合环境感知传感器感知窗边阳光强度，路径规划模块作出自主决策，所述自主决策为：若阳光强度达到设定阈值，机器人将自动行进至窗边，利用太阳能进行充电，若阳光强度未达到设定阈值，此时机器人将结合自身位置以及充电点位置，对返回充点电进行充电的代价进行评估，并考量储能电容器中的电量，从而对返回充电点充电以及利用超级电容中储存的电能进行充电两种方案进行决策。

进一步地，本发明所述能源补充模式包括：若机器人在工作中，电量不足百分之五十，机器人将默认继续完成工作，当电量下降至百分之二十依旧没有完成家庭服务工作，机器人将语音提醒家庭成员，并询问继续工作还是进行能源补充，若家庭成员同意其进行能源补充，机器人将记忆当前任务的进度并设置暂停点，按照所述自主决策，进行能源的补充；若此时服务机器人正在执行一项不可打断的重要任务时，即此时家庭成员不同意机器人进行能源补充，则机器人将利用储能电容器中的能量进行能源补充，在能源补充的同时，机器人将继续完成此任务；

当机器人电量下降至百分之十，且此时储能电容器中的能量也耗尽时，机器人将记忆当前任务进度并设置暂停点，直接返回充点电进行充电，当完成充电后，再返回从暂停点继续完成任务。

进一步地，本发明所述能源补充模式包括：在发生紧急情况，机器人无法利用原充电点进行充电时，若机器人电量不足百分之五十，机器人将结合查询天气信息以及感知传感器的信息，若光强达到阈值，则机器人行进至窗边进行能量采集，若光强没达到阈值，机器人将继续完成任务，当电量下降至百分之二十且当前任务还没有完成时，机器人将利用储能电容中的电量进行紧急供电。

进一步地，本发明所述节能模式为：若室内存在可利用太阳能，机器人将自动前往收集，超级电容存储电量至最大值后，机器人将自动返回充电站，将50％的电量反哺给充电站蓄电池，机器人返回充电站充电时默认先从充电站蓄电池获取电量，再从电网中获取电量。

有益效果

1、本发明可实现对机器人运行状态的实时监测，并通过过程监测及故障预报诊断算法实现对可能出现的故障进行诊断和预测，从而极大的提高了家庭服务机器人的安全性与稳定性。

2、本发明家庭服务机器人有全自主工作模式、半自主工作模式以及非自主工作模式三种工作方式。其中全自主工作模式可以完成大部分的工作任务，为家庭生活带来极大的便利。半自主以及非自主工作模式可以完成一些用户下达的特定的非周期性的工作或复杂的任务，提升了机器人的灵活性。各方式均可独立或相互协作，满足安全性的同时保证了对非常规任务需求的即时性反应。

3、本发明利用太阳能以及电源充电两种方式对机器人进行供电，使整个系统更加节能环保。机器人通过结合实时天气信息及视觉模块感知信息判断是否有值得利用的太阳能，从而自主移动至窗边进行太阳能采集，增强了家庭服务机器人的智能化水平。同时，对太阳能的自主采集也可以减少机器人的充电次数，从而一定程度上提高了机器人的工作效率。除此之外，多能源供给也使得机器人可以在停电等无法充电的特殊情况下正常工作。

附图说明

图1为本发明家庭服务机器人的整体结构图；

图2为本发明家庭服务机器人系统模块框图；

图3为本发明工作过程流程图；

图4为本发明能源补充模式决策过程流程图；

图5为本发明最大功率点跟踪原理图；

图6为本发明太阳能采集过程流程图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。

如图1所示，本发明一种具有多供能方式的智能陪护机器人，包括活动头部1、设备主体2、机械臂3、轮式装置4、能源单元5和机载单元6。其中，所述活动头部1为二自由度头部，位于设备主体2的上方；所述设备主体2内设置机载单元6，通过所述机载单元6使该机器人具备全自主移动和半自主移动的功能；所述机械臂3为六自由度双臂，分别安装在设备主体1的两侧；所述轮式装置4作为驱动装置，位于设备主体1的底部；所述能源单元5用于为整个机器人提供能源和动力。

活动头部1搭载了RGBD相机(视觉模块)、显示屏(人机交互模块)、太阳能板、语音模块、通信模块以及环境感知传感器。用于完成机器人的环境感知与指令接收任务，活动头部采用双自由度设计，保证了其对服务对象以及作用物体的定位。太阳能板安装在活动头部的顶端，与能源单元5相连接，完成对太阳能资源的收集工作。

机械臂3拥有六自由度，安装在设备主体2两侧。为满足特殊家庭服务任务需求，机械臂末端可以自主更换多种工具，包括扳手、螺丝刀、剪刀、钳夹等。左右机械臂可以相互协同，完成家庭服务工作。

轮式装置4作为机器人的驱动装置，位于设备主体2的底部。其包括两个驱动轮和一个万向轮。在机器人行进的过程中，驱动轮提供动力和方向变换；万向轮主要起支撑作用。

能源单元5为整个机器人系统提供动力，主要供给方式为电能供应。能源单元包括蓄电池、太阳能帆板、超级电容器以及用于将超级电容器中存储的电能转换为蓄电池充电电压为DC/DC电压转换模块。

太阳能帆板：太阳能帆板置于机器人的整个背部，采用250×320mm的单晶太阳能板。太阳能板外侧设置有外层保护装置。在充电时，保护外壳自动收起，使太阳能板裸露在外，从而采集太阳能，并将其转化为电能。通过电压转换模块将太阳能板采集到的电能转化成稳定的电压电流给电池充电。在利用太阳能充电的过程中，通过计算太阳位置实时调整太阳能板下方的支架进而调整太阳能板的角度，实现充电效率的最大化。当充电结束时，外层保护装置自动展开，覆盖太阳能板。外层保护装置可以对太阳能板起到良好的保护作用，从而一定程度上提高家庭服务机器人的使用寿命。

超级电容：超级电容器用来将采集到的电能进行存储，其容量为普通电容的上千倍，功率密度接近燃料电池的百倍，反复充放电的循环次数可达十万次以上。机器人可将超级电容器中存储的电能利用电压转换模块转换为蓄电池的充电电压；机器人可将超级电容器中存储的电能利用电压转换模块转换为蓄电池的充电电压，利用蓄电池储存转换后的电能，使得机器人在停电等无法充电的特殊情况下，仍然可以正常工作，利用太阳能和电源充电两种方式共同为机器人供电，节能环保。由于超级电容器的额定电压和能量密度一般较低，因此在此能源单元中将多个超级电容单体进行串并联组合，并采用稳压二极管均衡法使相互串联的超级电容单体电压趋于平衡，在超级电容器为机器人供电时，采用DC/DC变换电路保证超级电容器输出电压的恒定。

机载单元6是家庭服务机器人的核心部件，放置于设备主体2的内部。如图2所示，机载单元6包括数据存储模块、指令理解模块、路径规划模块、机械臂控制模块、天气获取模块、监测模块和报警模块；其中路径规划模块包括导航定位模块和自主规划决策模块；其中数据存储模块分别与机载单元6中的其余各模块相连接进行数据交互，存储并发送各模块所需信息。

指令理解模块分别与语音模块、人机交互模块、通信模块连接，用于对外部输入指令进行解析，完成指令解析后发送给路径规划模块和机械臂控制模块，进而完成家庭服务任务。

路径规划模块包括导航定位模块和自主规划决策模块，在全自主工作模式和半自主工作模式下，为机器人提供完成家庭服务的可行路线；其中，导航定位模块与环境感知传感器相连接，通过SLAM系统实时构建机器人周围环境，并实现机器人定位；自主规划决策模块根据路径规划算法在构建地图的基础上规划机器人行进路径。

机械臂控制模块与环境感知传感器相连接，共同构建了机械臂的路径规划算法，明确任务目标后，机械臂控制模块使用RRT算法实现避障与路径规划工作。

天气获取模块与网络连接，每5分钟自动获取一次当前天气情况；实现天气预报功能的同时，与能源模块配合，实现对太阳能的利用。

监测模块实时对机器人运行状态进行监测，所述监测模块与所述数据存储模块相连，可实时获取机器人设定部件的运行状态数据，通过过程监测及故障预报诊断算法实现对机器人运行状态实时监测，并对可能出现的故障进行诊断和预测，并将诊断和预测结果发送给数据存储模块存储。

报警装置在监测模块诊断或预测到有部件发生或即将发生故障时，被启动，所述报警装置通过所述通信模块向用户发出警报，从而使所述家庭服务机器人具有极高的安全性。

该家庭服务机器人共有五种工作模式：人机交互服务模式、预设服务模式、能源补充模式、干预模式及节能模式；(1)人机交互服务模式是指机器人接收家庭成员指令，辅助家庭成员工作生活，其包括但不仅限于工具传递、天气汇报、重物运输等；(2)能源补充模式是指机器人在没有家庭服务任务的时间段内，自主返回充电桩充电或利用太阳能补充能源；(3)预设服务模式是指机器人定时完成家庭服务功能；(4)干预模式是指机器人遇到特殊情况如改变行进路径，或是录入复杂动作时，暂时由人工接管指挥；(5)节能模式是指机器人将太阳能转换成的电能反哺给充电站蓄电池，在机器人返回充电站充电时默认先从充电站蓄电池获取电量，再从电网中获取电量。

该家庭服务机器人工作过程流程图如图3所示。

人机交互模式：本发明家庭服务机器人的默认工作模式为人机交互服务模式。其存在三种方式接收指令，分别是语音识别、触摸输入和移动端应用控制。各环境感知传感器、路径规划模块、机械臂控制模块及天气获取模块等将相互配合，完成家庭服务任务。

预设服务模式：当达到预设时间且机器人不在进行家庭服务任务时，其将暂时退出人机交互模式，并进入预设服务模式。完成预设任务后，机器人将返回人机交互服务模式。在预设服务模式下，若接收到家庭成员发布的指令，机器人将记忆当前任务进度，记为一个暂停点。优先完成家庭成员的需求，完成后将返回暂停点继续进行任务。

能源补充模式：如图4所示，是指在机器人电量不足百分之五十且没有家庭服务任务时，其将自主查询天气并配合环境感知传感器感知窗边阳光的强度，作出自主决策。自主决策为：若达到设定阈值，机器人将自动行进至窗边，利用太阳能进行充电。若未达到预定值，此时机器人将结合自身位置以及充电点位置，对返回充点电进行充电的代价进行评估，并考量储能电容器中的电量，从而对返回充电点充电以及利用超级电容中储存的电能进行充电两种方案进行决策。

若机器人在工作中，电量不足百分之五十，机器人将默认继续完成工作。当电量下降至百分之二十依旧没有完成家庭服务工作，机器人将语音提醒家庭成员，并询问继续工作还是进行能源补充。若家庭成员同意其进行能源补充，机器人将记忆当前任务的进度并设置暂停点，按照所述自主决策，进行能源的补充。

若此时服务机器人正在执行一项不可打断的重要任务时，即此时家庭成员不同意机器人进行能源补充，则机器人将利用储能电容器中的能量进行能源补充，在能源补充的同时，机器人将继续完成此任务。当机器人电量下降至百分之十，且此时储能电容器中的能量也耗尽时，机器人将记忆当前任务进度并设置暂停点，直接返回充点电进行充电，当完成充电后，再返回从暂停点继续完成任务。

在发生紧急情况时，例如停电或者机器人内部的充电电路发生故障时，此时机器人将无法利用原充电点进行充电。在这种情况下，若机器人电量不足百分之五十，机器人将结合查询天气信息以及感知传感器的信息，若光强达到阈值，则机器人行进至窗边进行能量采集。若光强没达到阈值，机器人将继续完成任务，当电量下降至百分之二十且当前任务还没有完成时，机器人将利用储能电容中的电量进行紧急供电。

节能模式：除此之外，在机器人使用过程中，家庭成员可以选择开启节能功能。在开启节能模式后，如室内存在可利用太阳能，机器人将自动前往收集。超级电容存储电量至最大值后，机器人将自动返回充电站，将50％的电量反哺给充电站蓄电池。机器人返回充电站充电时默认先从充电站蓄电池获取电量，再从电网中获取电量。开启此功能后，将最大化利用太阳能，减少机器人的使用成本。在开启节能模式后，机器人将最大化利用太阳能，通过机器人-充电站-机器人的能量循环模式保证机器人的正常工作和低运行成本。

本实施例机器人在利用太阳能充电的过程中，太阳的位置是时刻变化的，即太阳光光线与机器人上的太阳能帆板的夹角会随时间变化。因此，若想保持最大的效率实现太阳能的采集，需要机器人可以实时感知太阳光线相对于机器人本体的角度，并根据此角度变化实时调整自身的姿态。本发明所述机器人可以通过相机采集太阳的图像，并在此基础上进行滤波，从而得到太阳在相机坐标系下的坐标点。由下述公式1.1可以求得太阳相对于相机中心的角度α、β，其中，T'的像素坐标为(u,v)，其原理如图5所示。机器人可以根据计算得到的角度进行旋转调整机器人自身所处的角度同时调整太阳能帆板的角度，使得充电过程中，太阳能板始终与太阳光线保持垂直，提高能量的采集效率，实现最大功率点跟踪。

本实施例中充电的代价评估为：机器人将使用成本评价模型对太阳能的收集成本进行评估，以保证对能源利用的效率最大化。模型通过比较超级电容中的剩余电量评分，与行进至太阳能采集点路径成本评分，进而确定是否进行太阳能收集工作。

超级电容剩余电量评分a如式1.2，太阳能采集点路径成本评分b如式1.3。y为当前点到太阳能收集点的路径长度评分，路径越长，该评分越低；相反地，路径越短，该评分越高,如式1.4所示。

a＝λ(100-x) 1.2

b＝εy+θz 1.3

其中，λ,ε,θ,σ为常数，x为超级电容当前电量百分比。z为收集点光强与设定光强阈值的比值。L为机器人距离太阳能收集地点的路径长度。

当超级电容剩余电量较高时，式1.2所得到的超级电容剩余评分较小，机器人仅在距离太阳能收集点距离较近或光强较大时选择进行太阳能收集工作。当超级电容剩余电量较低时，式1.2所得到的超级电容剩余评分较大，机器人即使太阳能采集的成本较大依旧将更倾向于进行太阳能收集工作。通过传感器数据收集，可以分别计算出a,b的值。即当a>b时，机器人继续当前工作，不进入充电模式；当a≤b时，机器人进入充电模式，并移动至预设点，进行太阳能采集工作。

机器人进行太阳能收集的过程如图6所示。在传感器结合天气信息判断可以进行太阳能收集后，机器人将从几个用户预设地点中选出最优收集地点，由路径规划模块规划行进路线。到达指定收集地点后，机器人收起外部保护壳，并通过式1.1计算出太阳能板需要旋转的角度，从而以最高的效率完成太阳能收集。在收集太阳能过程中，机器人会因三种情况停止采集。首先是机器人已十分钟以上未能获得稳定的电能，此时机器人将结合天气系统和传感器判断光照条件是否发生变化。若此时的光照条件未达到收集要求，机器人将返回充电站进行电力补充。其次是机器人在充电过程中接收到了任务指令，此情况下机器人将在完成任务后继续返回充电。最后是蓄电池电量充满后，机器人将退出太阳能充电状态，自动进入人机交互模式等待家庭服务任务。

干预模式：是指当机器人出现规划错误或需要手动输入较为复杂的家庭服务动作时，机器人所处的工作模式。在此模式下，机器人依照家庭成员输入的指令运动。该模式具有全局最高优先级。

在所述家庭服务机器人五种工作模式中，监测模块实时对机器人运行状态进行监测。所述监测模块与所述数据存储模块相连，可实时获取机器人设定部件的运行状态数据，通过过程监测及故障预报诊断算法实现对机器人运行状态实时监测，并对可能出现的故障进行诊断和预测，并将诊断和预测结果发送给数据存储模块存储；当所述监测模块诊断或预测到有部件发生或即将发生故障时，启动所述报警装置，所述报警装置通过所述通信模块向用户发出警报，从而使所述家庭服务机器人具有极高的安全性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，包括活动头部、设备主体、机械臂、轮式装置、能源单元和机载单元；其中,所述活动头部为二自由度头部，位于设备主体上方；所述设备主体内设置机载单元，通过所述机载单元使该机器人具备全自主移动和半自主移动的功能；所述机械臂为六自由度双臂，分别安装在设备主体的两侧；所述轮式装置作为驱动装置，位于设备主体底部；所述能源单元用于为整个机器人提供能源和动力；

包含如下工作模式，全自主工作模式、半自主工作模式、非自主工作模式、能源补充模式；

所述全自主工作模式即预设服务模式为：机载单元定期、定频率控制机器人执行预设的任务；

所述半自主工作模式即人机交互服务模式为：机载单元接收服务对象的语音指令或操作控制面板输入控制机器人完成家庭服务任务；

所述非自主工作模式即干预模式为：机载单元接收服务对象通过用户移动终端APP人工控制机器人完成家庭服务任务或复杂动作录入；

所述能源补充模式包括：当机器人电量不足百分之五十且没有家庭服务任务时，天气获取模块将自主查询天气并配合环境感知传感器感知窗边阳光强度，路径规划模块作出自主决策，所述自主决策为：若阳光强度达到设定阈值，机器人将自动行进至窗边，利用太阳能进行充电，若阳光强度未达到设定阈值，此时机器人将结合自身位置以及充电点位置，对返回充点电进行充电的代价进行评估，并考量储能电容器中的电量，从而对返回充电点充电以及利用超级电容中储存的电能进行充电两种方案进行决策。

2.根据权利要求1所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，所述能源单元包括蓄电池、太阳能帆板、超级电容器以及用于将太阳能光伏电压转换为蓄电池充电电压的DC/DC电压转换模块；

所述太阳能帆板捕捉太阳能将其转化为电能，超级电容器用来将太阳能帆板采集到的电能进行存储，电压转换模块用于将超级电容器中存储的电能转换为蓄电池的充电电压为蓄电池充电。

3.根据权利要求1所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，所述机载单元包括数据存储模块、指令理解模块、路径规划模块、机械臂控制模块、天气获取模块、监测模块及报警模块；

指令理解模块用于对外部输入指令进行解析，完成指令解析后发送给路径规划模块和机械臂控制模块，进而完成家庭服务任务；

路径规划模块包括导航定位模块和自主规划决策模块，在全自主工作模式和半自主工作模式下，为机器人提供完成家庭服务的可行路线；其中，导航定位模块与环境感知传感器相连接，通过SLAM系统实时构建机器人周围环境，并实现机器人定位；自主规划决策模块根据路径规划算法在构建地图的基础上规划机器人行进路径；

机械臂控制模块与环境感知传感器相连接，共同构建了机械臂的路径规划算法，明确任务目标后，机械臂控制模块使用RRT算法实现避障与路径规划工作；

天气获取模块与网络连接，用于自动获取当前天气情况；实现天气预报功能的同时，与能源模块配合，实现对太阳能的利用；

监测模块实时对机器人运行状态进行监测，所述监测模块与所述数据存储模块相连，可实时获取机器人设定部件的运行状态数据，通过过程监测及故障预报诊断算法实现对机器人运行状态实时监测，并对可能出现的故障进行诊断和预测，并将诊断和预测结果发送给数据存储模块存储；

报警装置在监测模块诊断或预测到有部件发生或即将发生故障时，被启动，所述报警装置通过通信模块向用户发出警报。

4.根据权利要求1所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，所述智能陪护机器人还包括节能模式。

5.根据权利要求4所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，当所述机载单元控制机器人处于人机交互模式时，机器人通过语音识别、触摸输入或移动端应用控制，接收外部输入指令，完成家庭服务任务。

6.根据权利要求4所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，当所述机载单元控制机器人处于预设服务模式时，完成预设任务，若在完成预设任务过程中接收到家庭成员发布的指令，机器人将记忆当前任务进度，记为一个暂停点，优先完成家庭成员的需求，完成后将返回暂停点继续进行任务；

所述机器人的默认工作模式为人机交互服务模式，当达到预设时间且机器人不在进行家庭服务任务时，其将暂时退出人机交互模式，并进入预设服务模式；

所述干预模式为：当机器人出现规划错误或需要手动输入较为复杂的家庭服务动作时，机器人依照家庭成员输入的指令运动，该模式具有全局最高优先级。

7.根据权利要求1所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，所述能源补充模式包括：若机器人在工作中，电量不足百分之五十，机器人将默认继续完成工作，当电量下降至百分之二十依旧没有完成家庭服务工作，机器人将语音提醒家庭成员，并询问继续工作还是进行能源补充，若家庭成员同意其进行能源补充，机器人将记忆当前任务的进度并设置暂停点，按照所述自主决策，进行能源的补充；若此时服务机器人正在执行一项不可打断的重要任务时，即此时家庭成员不同意机器人进行能源补充，则机器人将利用储能电容器中的能量进行能源补充，在能源补充的同时，机器人将继续完成此任务；

当机器人电量下降至百分之十，且此时储能电容器中的能量也耗尽时，机器人将记忆当前任务进度并设置暂停点，直接返回充点电进行充电，当完成充电后，再返回从暂停点继续完成任务。

8.根据权利要求1所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，所述能源补充模式包括：在发生紧急情况，机器人无法利用原充电点进行充电时，若机器人电量不足百分之五十，机器人将结合查询天气信息以及感知传感器的信息，若光强达到阈值，则机器人行进至窗边进行能量采集，若光强没达到阈值，机器人将继续完成任务，当电量下降至百分之二十且当前任务还没有完成时，机器人将利用储能电容中的电量进行紧急供电。

9.根据权利要求4所述具有多供能方式的智能陪护机器人，其特征在于，所述节能模式为：若室内存在可利用太阳能，机器人将自动前往收集，超级电容存储电量至最大值后，机器人将自动返回充电站，将50％的电量反哺给充电站蓄电池，机器人返回充电站充电时默认先从充电站蓄电池获取电量，再从电网中获取电量。

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