CN111388241B - 一种扶老人机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扶老人机器人，其包括外壳体、横向设置在外壳体内的隔板、安装在隔板上端的第一丝杠和第二丝杠、设置在第一丝杠和第二丝杠上的升降臂以及设置在外壳体底部的平衡轮，在所述外壳体上设置有电池、控制器以及无线通讯模块；本发明通过可以升降的升降臂模拟老人在站立、坐下时需要的辅助外力，从而代替了外人的辅助照顾，同时具有左右两个真空吸盘组，使本发明能够在收到较大外力时保持稳定。

Description

一种扶老人机器人

技术领域

本发明涉及一种扶老人机器人。

背景技术

随着全球人口老龄化趋势显现，越来越多的老人需要被照顾生活，占用了越来越多的劳动力资源。研究表面，在需要被照顾的老年人群体中，70%左右的老人具有一定的自主生活能力，只是在做一些特定用力的动作时感到力不从心，如起坐、如厕、洗浴等用力活动时，老年人感觉力量不足，如果没有外部扶助容易摔倒引起心脏病、脑溢血等突发疾病，因此这些老人群体仅需要特定的助力辅助照顾即可。随着科技的进步，开发专业的助老扶老机器人是一个趋势。调研发现，由于老人居家生活时经常室内走动，需要机器人也能够跟随辅助，因此机器人需要具有运动功能，运动功能容易实现，但是机器人在受老人的外力时不容易保持平衡稳定，容易翻倒，因此机器人在受各方向的外力时能够保持平衡和稳定成为扶老机器人的开发难点，因此在市场上我们能看到运动机器人仅具有运动表演或展示功能，而不能承受较大的外力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种扶老人机器人，其可以实现辅助老人站立、坐下等助力需求。

本发明所采用的技术方案是：一种扶老人机器人，其包括外壳体、横向设置在外壳体内的隔板、安装在隔板上端的第一丝杠和第二丝杠、设置在第一丝杠和第二丝杠上的升降臂以及设置在外壳体底部的平衡轮，在所述外壳体上设置有电池、控制器以及无线通讯模块。

进一步的，所述升降臂包括升降杆以及设置在升降杆一端的把手，在升降杆的杆身上设置有用于与第一丝杠和第二丝杠连接的螺旋孔。

进一步的，在所述第一丝杠和第二丝杠之间设置有滑触线，在升降杆上设置有用于与滑触线形成滑动连接的通孔，在把手的内侧设置有按压开关。

进一步的，在所述外壳体的底部位于平衡轮的左右两侧分别设置有左真空吸盘组和右真空吸盘组，所述左真空吸盘组和右真空吸盘组分别通过固定在隔板上的左升降装置和右升降装置实现升降。

进一步的，所述右真空吸盘组包括与右升降装置连接的拉板以及设置在拉板下端面的后吸盘，在所述拉板的下端面开设有多个凹槽孔，在凹槽孔的下端口设置内挡边，在后吸盘的顶部设置有挡块，所述挡块设置在凹槽孔内，并且在挡块与凹槽孔的上顶面之前设置有上压簧。

进一步的，所述左真空吸盘组包括压板以及设置在压板底面上的前吸盘，所述压板与左升降装置固定连接。

进一步的，所述左升降装置和右升降装置均采用电动升降装置。

进一步的，在所述外壳体的右侧外壁底部设置有外悬臂，在外悬臂的下方安装有后轮，在壳体的左侧内壁底部设置有内悬臂，在内悬臂的下方设置有前轮；所述外悬臂和内悬臂采用弹簧钢材质。

进一步的，在所述隔板的下底面还设置有足部按摩模块，所述足部按摩模块包括按摩套、设置在按摩套下端并连接有电机的滚轮组以及包裹在按摩套上的气囊。

进一步的，在壳体的顶部设置有声音传感器和摄像云台。

本发明的积极效果为：本发明通过可以升降的升降臂模拟老人在站立、坐下时需要的辅助外力，从而代替了外人的辅助照顾，同时具有左右两个真空吸盘组，使本发明能够在收到较大外力时保持稳定。

本发明模仿人体用力模式，结构精巧，通过系统集成和功能创新，整机稳定性高、功能新颖，真正起到家庭助手的作用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明A-A截面示意图；

图3为本发明B-B截面示意图；

图4为本发明右真空吸盘组结构示意图；

图5为本发明左真空吸盘组结构示意图；

图6为本发明足部按摩模块结构示意图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明包括外壳体1、电池2、第一丝杠3、滑触线4、升降臂5、第一电机6、隔板7、右升降装置8、无线通讯模块9、外悬臂10、后轮11、右真空吸盘组12、真空泵13、平衡轮14、气泵15、前轮16、内悬臂17、左真空吸盘组18、左升降装置19、足部按摩模块20、第二电机21、第二丝杠22、升降杆23、控制器24、声音传感器25以及摄像云台26。

所述外壳体1为刚性空心壳体，外壳体1的左侧面上设置竖直的细长通孔，内部设置刚性的水平的隔板7，左、右两侧分别设置竖立的第一丝杠3和第二丝杠22，第一丝杠3和第二丝杠22的下端分别连接固定在隔板7上的第一电机6和第二电机21，上端固定在外壳体1的顶端面下；两根丝杠中间设置一根竖立的滑触线4，两根丝杠上安装一根水平的升降臂5，升降臂5同时套接在滑触线4上，升降臂5的左端伸出外壳体1的通孔；外壳体1内部左右方向的中间位置设置一根竖立的升降杆23；升降杆23可选择电推杆等成熟装置，能够方便用户临时吊挂一些常用物品，升降杆23尽量设置在整机的中心位置，以使吊挂的物品对整机的平衡影响最小。

所述平衡轮14设置在外壳体1的下端左右方向的中间位置，外壳体1的右侧外壁上设置一根外悬臂10，外悬臂10下方安装后轮11，外壳体1的左侧内壁上设置一根内悬臂17，内悬臂17的下方安装前轮16。

所述右真空吸盘组12设置在外壳体1下部的右侧内壁内，上部连接右升降装置8；左真空吸盘组18设置在外壳体1下部的左侧内壁内，且在竖直方向上位于第二丝杠22的左侧，上部连接左升降装置19；右升降装置8和左升降装置19的上端固定连接在隔板7的下底面上；所述真空泵13设置在外壳体1的下部，真空泵13的气管连接各真空吸盘的气管。

所述电池2、控制器24、无线通讯模块9设置在外壳体1内，所述声音传感器25、摄像云台26设置在外壳体1的顶部。

如附图2所示，所述升降臂5包括呈刚性空心管状的升降杆501以及设置在升降杆501一端的把手502，在升降杆501的杆身上设置有用于与第一丝杠3和第二丝杠22连接的螺旋孔，在升降杆501上设置有用于与滑触线4形成滑动连接的通孔，在把手502的内侧设置有按压开关503。

在所述外壳体1的底部位于平衡轮14的左右两侧分别设置有左真空吸盘组18和右真空吸盘组12，所述左真空吸盘组18和右真空吸盘组12分别通过固定在隔板7上的左升降装置19和右升降装置8实现升降。

如附图3、4所示，所述右真空吸盘组12包括与右升降装置8连接的拉板123以及设置在拉板123下端面的后吸盘121，在所述拉板123为刚性平板，在其下端面开设有多个凹槽孔124，在凹槽孔124的下端口设置内挡边125，后吸盘121为真空吸盘，上端为刚性杆状，在杆的头部设置有挡块126，所述挡块126设置在凹槽孔124内，并且在挡块126与凹槽孔124的上顶面之前设置有上压簧122，挡块126的下端面和凹槽孔124的内档边125接触，以防止其脱出。

如附图3、5所示，所述左真空吸盘组18包括为平面刚性板的压板182以及设置在压板182底面上的前吸盘181，所述压板182与左升降装置19固定连接。

所述左升降装置19和右升降装置8均采用电动升降装置。

在所述外壳体1的右侧外壁底部设置有外悬臂10，在外悬臂10的下方安装有后轮11，在壳体1的左侧内壁底部设置有内悬臂17，在内悬臂17的下方设置有前轮16；所述外悬臂10和内悬臂17采用弹簧钢材质。

如附图6所示，在所述隔板7的下底面还设置有足部按摩模块20，所述足部按摩模块包括按摩套202、设置在按摩套202下端并连接有电机的滚轮组203以及包裹在按摩套202上的气囊201。

本发明的线路布置和连接方式为，控制器24连接第二电机21和第一电机6并同步控制；控制器24连接右升降装置8、左升降装置19、真空泵13并同步控制；控制器24连接气泵15和滚轮组203连接的电机并同步控制；控制器24连接声音传感器25、摄像云台26、升降杆23并分别控制；控制器24连接平衡轮14并单独控制；连接方式采用导线连接。

助老机器人的助力起坐过程为，手部握住升降臂5的把手502，按住按压开关503，控制电信号通过升降杆501空心内的线路传递到滑触线4，进而传输给控制器24，控制器24控制第一丝杠3和第二丝杠22在第一电机6和第二电机21的同步驱动下旋转，带动升降臂5上升或下降，人手在升降臂5的拉动下，实现助力起、坐的功能。设置平行的两个丝杠的目的其一是增加升降臂5的稳定性，其二是将升降臂5的压力分配到两个丝杠上，进而分配到整机的左、右两个位置，保持外壳体1的稳定性。所述滑触线4是常见滑动连线方式，保证升降臂5运动时按压开关503和控制器24的实时通讯。为了保证安全，按压开关503只有在持续按下时，两个电机才工作。

整机稳定结构工作过程，在升降臂5受力运动前，首先需要对整机进行位置固定，以保证对人进行助力过程的稳定性。控制器24控制右升降装置8和左升降装置19向下伸长，进而推动右真空吸盘组12和左真空吸盘组18向下运动并接触光滑地面，真空泵13对各吸盘抽真空使其牢固吸附在地面上，由于左真空吸盘组18设置在第二丝杠22的左侧，因此当升降臂5受到下压力的时候，为保持整机的稳定，右真空吸盘组12处于受拉状态，左真空吸盘组18处于受压状态，即左真空吸盘组18处于支撑状态。右真空吸盘组12采用图4所示结构，是由于右真空吸盘组12采用多个后吸盘121吊挂在拉板123的凹槽孔内，由于后吸盘121数量多，上压簧122和凹槽孔的上顶面弹性连接能够使各个后吸盘121能够竖直重力下垂且具有较小的左右晃动位移，能够保证各个后吸盘121在吸附地面时均保持自然下垂式竖直效果，吸附效果更好，而后吸盘121的挡块下端面和槽孔的下端内挡边接触连接，能够保证后吸盘121在受拉力状态时的稳定刚性。左真空吸盘组18和右真空吸盘组12吸附于地面时，平衡轮14与地面之间保持间歇。如果升降臂5承担的压力很大，还可以采用调整右真空吸盘组12和左真空吸盘组18之间的高度差实现，即右真空吸盘组12的高度受控调整高于左真空吸盘组18，使整机保持一定的向右倾斜，模拟人拉人时的身体倾斜，有助于获得更大的稳定的升降力。

左真空吸盘组18采用如图5所示结构，是由于左真空吸盘组18的前吸盘181数量少，需要采用较大吸附力的型号，前吸盘181除了承担支撑力，其吸附力主要承担整机的横向力，此横向力来源于人手在抓住把手502时，尽管主要施加的是垂直方向的压力，但是还有部分横向的拉力或推力。外悬臂10和后轮11的结构主要是防止整机收到推力时向右侧翻，内悬臂17和前轮16的结构是保证整机在运动时的辅助稳定性，外悬臂10和内悬臂17采用弹簧钢材料，是由于这两个支撑不是主受力支撑，在整机不受外力时它们不发挥作用，只有当整机受外力发生变形后才起到相应的作用，因此后轮11和前轮16在正常状态下略高于平衡轮14的高度。

整机运动过程，平衡轮14支撑整机并在地面实现运动功能，平衡轮广泛用于平衡车中，能够自主感应驱动、保持平衡和方向控制，为公知技术，后轮11和前轮16进行辅助支撑和运动辅助平衡。

本发明模仿人体用力模式，结构精巧，通过系统集成和功能创新，整机稳定性高、功能新颖，真正起到家庭助手的作用。

创新设计了稳定模块的机械结构，使机器人能够在受到较大外力时保持稳定，能够实现辅助老人站立、坐下、散步辅助等助力需求，专门为此老人群体服务，最大限度代替外人的辅助照顾。

Claims (7)

1.一种扶老人机器人，其特征在于其包括外壳体（1）、横向设置在外壳体（1）内的隔板（7）、安装在隔板（7）上端的第一丝杠（3）和第二丝杠（22）、设置在第一丝杠（3）和第二丝杠（22）上的升降臂（5）以及设置在外壳体（1）底部的平衡轮（14），在所述外壳体（1）上设置有电池（2）、控制器（24）以及无线通讯模块（9），真空泵（13）设置在外壳体（1）的下部；

所述升降臂（5）包括呈刚性空心管状的升降杆（501），把手（502）设置在升降杆（501）的一端；

所述外壳体（1）的底部位于平衡轮（14）的左右两侧分别设置有左真空吸盘组（18）和右真空吸盘组（12），所述左真空吸盘组（18）和右真空吸盘组（12）分别通过固定在隔板（7）上的左升降装置（19）和右升降装置（8）实现升降；所述左真空吸盘组（18）在竖直方向上位于第二丝杠（22）的左侧；

所述右真空吸盘组（12）包括与右升降装置（8）连接的拉板（123）以及设置在拉板（123）下端面的后吸盘（121），在所述拉板（123）的下端面开设有多个凹槽孔（124），在凹槽孔（124）的下端口设置内挡边（125），在后吸盘（121）的顶部设置有挡块（126），所述挡块（126）设置在凹槽孔（124）内，并且在挡块（126）与凹槽孔（124）的上顶面之前设置有上压簧（122）；

所述左真空吸盘组（18）包括压板（182）以及设置在压板（182）底面上的前吸盘（181），所述压板（182）与左升降装置（19）固定连接；

所述外壳体（1）的右侧外壁底部设置有外悬臂（10），在外悬臂（10）的下方安装有后轮（11），在外壳体（1）的左侧内壁底部设置有内悬臂（17），在内悬臂（17）的下方设置有前轮（16），后轮（11）和前轮（16）在正常状态下略高于平衡轮（14）的高度；

所述真空泵（13）的气管连接各真空吸盘的气管。

2.根据权利要求1所述的一种扶老人机器人，其特征在于，所述升降杆（501）的杆身上设置有用于与第一丝杠（3）和第二丝杠（22）连接的螺旋孔。

3.根据权利要求2所述的一种扶老人机器人，其特征在于在所述第一丝杠（3）和第二丝杠（22）之间设置有滑触线（4），在升降杆（501）上设置有用于与滑触线（4）形成滑动连接的通孔，在把手（502）的内侧设置有按压开关（503）。

4.根据权利要求1所述的一种扶老人机器人，其特征在于所述左升降装置（19）和右升降装置（8）均采用电动升降装置。

5.根据权利要求1所述的一种扶老人机器人，其特征在于，所述外悬臂（10）和内悬臂（17）采用弹簧钢材质。

6.根据权利要求1所述的一种扶老人机器人，其特征在于在所述隔板（7）的下底面还设置有足部按摩模块（20），所述足部按摩模块包括按摩套（202）、设置在按摩套（202）下端并连接有电机的滚轮组（203）以及包裹在按摩套（202）上的气囊（201）。

7.根据权利要求1所述的一种扶老人机器人，其特征在于在壳体（1）的顶部设置有声音传感器（25）和摄像云台（26）。

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