CN111571605A - 驱动机构以及具有该驱动机构的服务机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动机构以及具有该驱动机构的服务机器人。所述服务机器人包括：机器人本体；主杆，其竖直地安装在所述机器人本体上；以及至少一个服务单元，其在所述主杆上设置为能够竖直地移动且能够旋转，并且所述服务单元包括服务工具；所述服务单元包括：主板，其设置在主杆的内部空间中；安装构件，其设置为沿着主杆的外周面能够旋转并且接合至所述主板。服务工具安装在所述安装构件上；竖直驱动装置设置在所述主杆的内部空间中以使主板竖直地移动；以及旋转驱动装置设置在所述主板上以使安装构件旋转。

Description

驱动机构以及具有该驱动机构的服务机器人

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年2月19日提出的韩国专利申请号10-2019-0019214的优先权的权益，并通过引用将其全部内容纳入本文。

技术领域

本申请涉及驱动机构以及具有该驱动机构的服务机器人，更具体地，涉及提供各种服务的驱动机构以及具有该驱动机构的服务机器人。

背景技术

机器人是执行相似于人类的功能的自动机械，基于用途可以被归类为工业机器人，服务机器人以及特殊用途机器人。其中，服务机器人提供各种服务(例如清洁、物品运输以及饮料服务)，其不同于用于重复单一任务的工业机器人。最近，服务机器人已经被用于各种场合(如酒店和餐馆)。

特别是，酒店是在有限空间里提供种类繁多的服务，因此使用能执行多个功能的服务机器人。例如，用于各种用途(例如物品运输、接待客户或饮料服务)的服务机器人在客房、大堂和宴会厅中使用。然而，传统的服务机器人主要是仅仅为了特殊用途而制造的。因此，需要能独立地执行尽量多的功能的服务机器人。

发明内容

本申请致力于提供一种驱动机构以及具有该驱动机构的服务机器人，所述驱动机构能够以需要的数量安装服务单元，并单独地控制每个服务单元的竖直移动和旋转。本发明构思要解决的技术问题不限于上述技术问题，本申请所属领域的技术人员通过如下说明可以清楚理解本文未提到的其它技术问题。

根据本申请的一个方面，服务机器人可以包括：机器人本体；主杆，其竖直地安装在所述机器人本体上；以及至少一个服务单元，其在所述主杆上设置为能够竖直地移动且能够旋转，并且所述服务单元包括服务工具。服务单元可以包括：主板，其设置在主杆的内部空间中；安装构件，其设置为沿着主杆的外周面能够旋转并且接合至主板，服务工具安装在安装构件上；竖直驱动装置，其设置在主杆的内部空间中以使主板竖直地移动；以及旋转驱动装置，其设置在主板上以使安装构件旋转。

根据本申请的另一方面，一种驱动机构，其用于竖直地移动并旋转设置在主杆上的服务工具，其可以包括：主板，其设置在主杆的内部空间中；安装构件，其设置为沿着主杆的外周面能够旋转并且接合至主板，服务工具安装在安装构件上；竖直驱动装置，其设置在主杆的内部空间中以使主板竖直地移动；以及旋转驱动装置，其设置在主板上以使安装构件旋转。

如上所述，根据本申请，所述服务机器人可以包括多个服务单元，因此，在一个机器人本体中可以设置执行各种功能的服务工具。服务单元可以通过竖直驱动装置和旋转驱动装置单独地竖直移动并旋转。因此，根据本申请，在一个硬件中可以提供各种服务，因此，在有限空间中提供各种服务的酒店等中的利用率会增加。

附图说明

通过结合附图进行的如下具体描述将更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征以及优点。

图1为示出根据本发明的示例性实施方案的服务机器人的立体图。

图2为示出根据本申请示例性实施方案的图1的A部分的放大立体图。

图3为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人的驱动机构的俯视图。

图4为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人的驱动机构的侧视图。

图5A为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人执行酒店的客房服务的示意图。

图5B为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人的操作状态的示意图。

图6A为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人执行酒店的大堂服务的示意图。

图6B为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人的操作状态的示意图。

图7A为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人执行酒店的宴会厅服务的示意图。以及

图7B为示出根据本申请示例性实施方案的服务机器人的操作状态的示意图。

附图标记说明

10：服务机器人

20：机器人本体

30：主杆

31：引导槽

100：服务单元

110：主板

111：突出部

120：安装构件

121：内部齿轮齿

122：适配器构件

130：竖直驱动装置

131：螺杆构件

132：升降构件

133：穿过部件

134：螺母部件

135：第一轴承构件

136：中央固定构件

137：第一驱动电机

138：第一驱动齿轮

150：旋转驱动装置

151：第二驱动电机

152：第二驱动齿轮

153：第二轴承构件

155：固定部件

156：第一固定构件

157：第二固定构件。

具体实施方式

尽管示例性实施方案被描述成使用多个单元进行示例性过程，应理解示例性过程也可以通过一个或多个模块进行。此外，应理解术语控制器/控制单元表示包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为储存所述模块，处理器特别配置为执行所述模块从而进行一个或多个下文进一步描述的过程。

此外，本申请的控制逻辑可以体现为计算机可读媒介上的永久性计算机可读媒体，包括通过处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读媒介的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据储存设备。计算机可读记录媒介也可以分布在网络联接的计算机系统中，使得计算机可读媒介以分布方式储存和执行，例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。

本文所用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本申请。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件、和/或组件，但是不排除存在或加入一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其组成的群组。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。

除非特别声明或者从上下文显而易见的，本文所使用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可被理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非从上下文另有清楚的说明，本文提供的所有数值均通过术语“约”进行修饰。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

首先，以下说明的示例性实施方案是为了适合于理解对应于本申请的驱动机构和具有该驱动机构的服务机器人的技术特征。然而，本申请并不限制于以下示例性实施方案的说明，或本申请的技术特征不会通过示例性实施方案而被限制，在本申请技术范围内的各种修改都是可行的。

参考图1和图2，根据本申请示例性实施方案的服务机器人10可以包括：机器人本体20、主杆30以及服务单元100。如示出的示例性实施方案，服务机器人10的机器人本体20可以设置在具体位置或设置为可移动的。主杆30可以竖直地安装在机器人本体20上。例如，主杆30可以具有圆柱(在其中具有中空结构)的形状。服务单元100可以设置在主杆30上以使服务单元100能够竖直地移动以及能够旋转，并且可以包括服务工具101。可以设置多个服务单元100。

特别地，服务工具101可以为用于各种功能的工具，如图1所示的示例中的杯托功能、托盘功能、监视器功能等。根据本申请示例性实施方案，由于服务机器人100可以包括多个服务单元100，所述服务单元100包括具有如上说明的不同功能的服务工具101，因此，在一个硬件中可以提供各种服务。特别地，服务单元100的数量可以基于服务单元的意图目的来确定。

以下，参考图3和图4来说明服务单元100的结构。换句话说，以下说明服务单元100的竖直移动和旋转的机构。服务单元100可以包括：主板110，安装构件120、竖直驱动装置130以及旋转驱动装置150。主板110可以设置在主杆30的内部空间。具体地，主板110可以形成为圆盘形状并且水平地收容在主杆30的内部空间。然而，主板110的形状并不会限制于上述形状。

安装构件120可以安装为沿着主杆30的外周面可旋转并接合至主板110，并且服务工具101可以安装在安装构件120上。具体地，安装构件120可以设置为环形状，并且可以安装在主杆30的周围。当安装构件120安装在主杆30的周围时，安装构件120可以旋转并且可以竖直地移动(例如，上下移动)。安装构件120可以通过引导槽31(其形成为在竖直方向上穿过主杆30)接合至主板110。

竖直驱动装置130可以设置在主杆30的内部空间中以使主板110竖直地移动。特别地，当主板110竖直地移动时，接合至主板110的安装构件120可以与主板110一起竖直地移动。旋转驱动装置150可以安装在主板110上以使安装构件120旋转。特别是，旋转驱动装置150可以设置在主板110(其安装在主杆30内部)上，并且可以配置为通过引导槽31来向安装构件120传输旋转力从而旋转安装构件120。

本申请可以进一步包括控制器。控制器可以配置为自动地操作竖直驱动装置130和旋转驱动装置150。如上所述，根据本申请，服务机器人10可以包括多个服务单元100，从而可以在一个机器人本体20中安装执行各种功能的服务工具。每个服务单元100可以分别通过竖直驱动装置130和旋转驱动装置150单独地竖直移动以及旋转。因此，根据本申请，在一个硬件中可提供各种服务，从而，在酒店或其他相似场所(在有限空间里提供各种服务)中的利用率可以提高。

具体地，竖直驱动装置130可以包括：螺杆构件131，升降构件132以及第一驱动电机137。竖直驱动装置130可以进一步包括第一轴承构件135。螺杆构件131可以竖直地安装在主杆30的内部空间中，并且可以穿过主板110。具体地，螺杆构件131可以竖直地设置在主杆30的内部空间的中心，并且可以固定至主杆30或机器人本体20。在螺杆构件131的外周面上可以形成螺纹。

升降构件132可以插置在主板110和螺杆构件131之间，并且可以具有接合至主板110的外周面和螺纹接合至螺杆构件131的内周面，从而在旋转的时候沿着螺杆构件131在竖直方向移动。具体地，升降构件132可以设置为环形状或圆柱形状，并且可以安装在螺杆构件131的周围。在升降构件132的内周面上可以形成螺纹，从而可以螺旋接合至螺杆构件131(其具有形成在螺杆构件131的外周面上的螺纹)。升降构件132可以配置为通过旋转在螺杆构件131的纵向方向上移动，从而使接合至升降构件132的主板110竖直地移动。

第一驱动电机137可以安装在主板110上并且可以提供用于旋转升降构件132的驱动力。第一轴承构件135可以插置在升降构件132和主板110之间，因此升降构件132可以配置为相对于主板110旋转。具体地，升降构件132可以包括：穿过部件133和螺母部件134。穿过部件133可以穿过主板110。螺母部件134可以与穿过部件133整体地形成并且可以包括齿轮齿，所述齿轮齿形成在螺母部件的外周面上并与设置在第一驱动电机137处的第一驱动齿轮138啮合。由于螺母部件134与第一驱动齿轮138啮合从而旋转，升降构件132可以沿着螺杆构件131竖直地移动。

另外，第一轴承构件135可以具有接合至穿过部件133的内圈和固定至主板110的外圈。第一轴承构件135可以为滚动轴承，其具有内圈、相对于内圈旋转的外圈以及设置在内圈和外圈之间的滚动件。例如，第一轴承构件135可以为交叉滚动轴承，其具有内圈和外圈之间的相互垂直的圆柱形滚动件。然而，第一轴承构件135的类型并不限制于此，并且可以应用各种轴承，只要轴承将升降构件132接合至主板110同时允许相对旋转即可。

第一轴承构件135可以通过中央固定构件136固定至主板110。具体地，中央固定构件136可以固定至第一轴承构件135的外圈并且可以固定至主板110。主板110可以具有台阶，所述台阶形成在穿过部件133穿过的孔的内周面上，并且突出台阶可以形成在穿过部件133的上端和下端。第一轴承构件135可以通过穿过部件133的突出台阶和主板110的台阶而被支撑。中央固定构件136的类型和固定方式并不被限制。例如，中央固定构件136可以通过组装或通过粘合剂固定至第一轴承构件135和主板110。

同时，主杆30可以包括引导槽31，其在竖直方向上穿过主杆纵向地形成。主板110可以包括突出部111，其通过引导槽31向主杆30的外部突出，从而引导主板110的竖直方向移动。具体地，引导槽31可以在竖直方向上纵向地形成在主杆30中，并且基于突出部111的数量可以设置多个引导槽31。主板110可以在突出部111突出穿过引导槽31的状态下竖直地移动。换句话说，当突出部111插入进引导槽31时，通过竖直地移动可以引导主板110。

另外，旋转驱动装置150可以包括第二驱动电机151。第二驱动电机151可以安装在主板110上并且可以包括第二驱动齿轮152。安装构件120可以具有与第二驱动齿轮152啮合的内部齿轮齿121，从而接收第二驱动电机151的驱动力并以此旋转。具体地，安装构件120可以设置在突出部111上，并且内部齿轮齿121可以与第二驱动齿轮152啮合，所述第二驱动齿轮152是通过引导槽31暴露至主杆30的外侧。

换句话说，安装构件120可以设置为内齿轮的形式，并且内部齿轮齿121形成在安装构件120的面向主杆30的内周面上，安装构件120可以与第二驱动电机151的第二驱动齿轮152啮合，因此，安装构件120可以旋转。内部齿轮齿121和第二驱动齿轮152可以通过引导槽31相互啮合。

此外，安装构件120可以设置在突出部111上并且可以接合至主板110同时允许相对旋转。具体地，旋转驱动装置150可以进一步包括第二轴承构件153。第二轴承构件153可以插置在安装构件120和主板110之间，因此安装构件120可以配置为相对于主板110旋转。旋转驱动装置150可以进一步包括固定部件155，其配置为将第二轴承构件153固定至主板110和安装构件120。固定部件155可以包括第一固定构件156和第二固定构件157。

第一固定构件156可以接合至第二轴承构件153的内圈并且固定至主板110。第二固定构件157可以接合至第二轴承构件153的外圈并且固定至安装构件120。进一步地，安装构件120可以包括台阶部，以此支撑第二轴承构件153。第一固定构件156和第二固定构件157的固定方式和类型并不被限制，只要安装构件120接合至主板110同时允许相对旋转，便可以应用各种方式和各种类型。

第二轴承构件153可以为滚动轴承，其具有内圈、外圈和设置在内圈和外圈之间的滚动件。具体地，第二轴承构件153可以为交叉滚动轴承，其具有内圈和外圈之间的相互垂直的圆柱形滚动件。第二轴承构件153可以承受螺杆构件131的轴方向上的负荷以承载安装构件120，并且可以承受根据安装构件120的旋转而作用的垂直于轴线的方向上的负荷。然而，第二轴承构件153的类型并不限制于此。同时，安装构件120可以包括从其外周面突出的适配器构件122，以此将服务工具101接合至安装构件120。服务工具101可以通过适配器构件122接合。

图5A至图7B示出服务机器人10设置在酒店的各种空间从而提供各种服务的示例性实施方案。图5A和图5B为示出根据本申请的服务机器人10可以配置为执行用于酒店的客房服务的示意图。图6A和6B为示出根据本申请的服务机器人10可以配置为执行酒店的大堂服务的示意图。图7A和7B是示出根据本申请的服务机器人10可以配置为执行酒店的宴会厅服务的示意图。

如上所述，根据本申请，服务机器人10可以配置为在具有一个驱动机构的一个硬件中执行各种功能。同时，根据本申请，驱动机构是基于竖直地移动并使设置在主杆30上的服务工具101旋转。驱动机构可以包括：主板110、安装构件120、服务工具101、竖直驱动装置130以及旋转驱动装置150；所述主板110设置在主杆30的内部空间中；所述安装构件120安装为沿着主杆30的外周面可旋转并接合至主板110；所述服务工具101安装在安装构件120上；所述竖直驱动装置130设置在主杆30的内部空间从而竖直地移动主板110；所述旋转驱动装置150设置在主板110上从而旋转安装构件120。

如上所述，根据本申请，服务机器人可以包括多个服务单元，因此在一个机器人本体中可以设置执行各种功能的服务工具。服务单元可以分别通过竖直驱动装置和旋转装置独立地竖直移动并旋转。因此，根据本申请，可以在一个硬件中提供各种服务，因此在酒店或其他相似场所(在有限空间里提供各种服务)中的利用率可以提高。

上文尽管参考示例性实施方案和附图描述本申请，但是本申请并不限于此，而是可以由本申请所属领域的技术人员进行各种修改和改变而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (12)

1.一种服务机器人，其包括：

机器人本体；

主杆，其竖直地安装在所述机器人本体上；以及

至少一个服务单元，其在所述主杆上设置为能够竖直地移动且能够旋转，并且所述服务单元包括服务工具；

其中，所述服务单元包括：

主板，其设置在所述主杆的内部空间中；

安装构件，其设置为沿着所述主杆的外周面能够旋转并且接合至所述主板，其中，服务工具安装在所述安装构件上；

竖直驱动装置，其设置在所述主杆的内部空间中以使所述主板竖直地移动；以及

旋转驱动装置，其设置在所述主板上以使所述安装构件旋转。

2.如权利要求1所述的服务机器人，其进一步包括：

控制器，其配置为操作所述竖直驱动装置和所述旋转驱动装置。

3.如权利要求1所述的服务机器人，其中，所述竖直驱动装置包括：

螺杆构件，其竖直地安装在所述主杆的内部空间中并且穿过所述主板；

升降构件，其插置在主板和螺杆构件之间，并且具有接合至主板的外周面和螺旋接合至螺杆构件的内周面，从而在旋转时沿着螺杆构件在竖直方向上移动；以及

第一驱动电机，其安装在主板上，并且配置为提供用于旋转升降构件的驱动力。

4.如权利要求3所述的服务机器人，其中，所述竖直驱动装置进一步包括：

第一轴承构件，其插置在升降构件和主板之间，以使升降构件能够相对于主板旋转。

5.如权利要求4所述的服务机器人，其中，所述升降构件包括:

穿过部件，其穿过所述主板；以及

螺母部件，其与所述穿过部件整体地形成，并且具有形成在螺母部件外周面上的齿轮齿且与设置在第一驱动电机处的第一驱动齿轮啮合；

其中，所述第一轴承构件具有接合至所述穿过部件的内圈和固定至所述主板的外圈。

6.如权利要求1所述的服务机器人，其中，所述主杆包括：

引导槽，其在竖直方向上穿过主杆纵向地形成。

7.如权利要求1所述的服务机器人，其中，所述旋转驱动装置包括：

第二驱动电机，其安装在主板上并具有第二驱动齿轮；

其中，所述安装构件具有与所述第二驱动齿轮啮合的内部齿轮齿，以接收第二驱动电机的驱动力从而旋转。

8.如权利要求7所述的服务机器人，其中，所述主杆包括：

引导槽，其在竖直方向上穿过主杆纵向地形成；

其中，所述主板包括突出部，所述突出部通过引导槽向主杆的外部突出；

所述安装构件设置在所述突出部上；

所述内部齿轮齿与通过引导槽向主杆的外部暴露的第二驱动齿轮啮合。

9.如权利要求8所述的服务机器人，其中，所述旋转驱动装置进一步包括：

第二轴承构件，其插置在安装构件和主板之间，并且使安装构件能够相对于主板旋转。

10.如权利要求9所述的服务机器人，其中，所述旋转驱动装置进一步包括：

固定部件，其将所述第二轴承构件固定至主板和安装构件，

其中，所述固定部件包括：

第一固定构件，其接合至第二轴承构件的内圈并固定至主板；以及

第二固定构件，其接合至第二轴承构件的外圈并固定至安装构件。

11.如权利要求1所述的服务机器人，其中，所述安装构件包括：

适配器构件，其从安装构件的外周面突出以将服务工具接合至安装构件。

12.一种驱动机构，其用于竖直地移动并旋转设置在主杆上的服务工具，其包括：

主板，其设置在主杆的内部空间中；

安装构件，其设置为沿着主杆的外周面能够旋转并且接合至主板，其中，服务工具安装在安装构件上；

竖直驱动装置，其设置在主杆的内部空间中以使主板竖直地移动；以及

旋转驱动装置，其设置在主板上以使安装构件旋转。

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