CN111966100A - 机器人 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例公开了一种机器人。该机器人包括：可拆分的底盘、躯干、头部，底盘与躯干之间通过第一对接端子实现插拔连接，躯干与头部之间通过第二对接端子实现插拔连接，其中，底盘包括：供电模块、避障模块、网络模块、用于与第一对接端子插拔连接的网口和USB接口；躯干包括：交换机、躯干显示屏、用于与第一对接端子插拔连接的USB接口，其中，交换机通过不同的网口分别与第一对接端子的网口和第二对接端子的网口实现插拔连接；头部包括：头部显示屏、用于与第二对接端子的网口或外网插拔连接的网口。该实施方式实现了机器人可插拔设计，便于运输和快速组装，并且底盘、躯干、头部三个模块可以单独使用。

Description

机器人

技术领域

本公开的实施例涉及计算机技术领域，具体涉及一种机器人。

背景技术

随着人工智能的发展，服务型机器人逐渐出现在商场、银行大厅、医院大厅等人员密集场所，提供引导、问答和业务介绍等服务。现有服务型机器人，通常为一体式机器人，机器人作为整体提供服务，功能扩展性差。

当前服务型机器人主要缺点：1.功能单一，硬件可扩展性差2.机器人作为整体使用，机器人组件不能单独使用，降低了机器人可应用的场景。

发明内容

本公开的实施例提出了一种机器人，包括可拆分的底盘、躯干、头部，底盘与躯干之间通过第一对接端子实现插拔连接，躯干与头部之间通过第二对接端子实现插拔连接，其中，所述底盘包括：供电模块、避障模块、网络模块、用于与所述第一对接端子插拔连接的网口和USB接口；所述躯干包括：交换机、躯干显示屏、用于与所述第一对接端子插拔连接的USB接口，其中，所述交换机通过不同的网口分别与所述第一对接端子的网口和所述第二对接端子的网口实现插拔连接；所述头部包括：头部显示屏、用于与所述第二对接端子的网口或外网插拔连接的网口。

在一些实施例中，第一对接端子包括分别与底盘和躯干插拔连接的：网口、USB接口、机械导向柱、电接口、接地接口、指示灯接口、开机键接口、急停键接口，第二对接端子包括分别与底盘和躯干插拔连接的：网口、USB接口、机械导向柱、电接口、接地接口。

在一些实施例中，供电模块包括开关机控制器，开关机控制器分别与开机键、继电器连接，其中，继电器与安装在躯干上的急停键通过第一对接端子的急停键接口实现插拔连接，安装在躯干上的开机键与开关机控制器通过第一对接端子的开机键接口实现插拔连接。

在一些实施例中，第二对接端子还包括开机键接口、急停键接口，以及开机键和急停键安装在头部，头部的急停键通过第二对接端子的急停键接口连接到第一对接端子的急停键接口，再连接到供电模块的继电器，头部的开机键通过第二对接端子的开机键接口连接到第一对接端子的开机键接口，再连接到供电模块的开关机控制器。

在一些实施例中，第一对接端子内嵌于底盘中，与躯干的底部凸起插拔连接，第二对接端子内嵌于躯干中，与头部的底部凸起插拔连接。

在一些实施例中，机器人还包括控制器，控制器包括位于头部的头部控制器以及以下至少一种控制器：位于底盘的机器人控制器、位于躯干的躯干控制器。

在一些实施例中，头部还包括与头部控制器连接的以下至少一项设备：麦克风、头部音响、语音识别模块和舵机、摄像头、3D避障摄像头、读卡器，其中，3D避障摄像头和读卡器通过USB接口与第二对接端子的USB插拔连接。

在一些实施例中，躯干还包括与躯干控制器连接的以下至少一项设备：躯干音响、3D避障摄像头、读卡器，其中，3D避障摄像头和读卡器通过USB接口与第一对接端子的USB接口实现插拔连接。

在一些实施例中，电接口包括以下至少一种：24V电接口、12V电接口、5V电接口。

在一些实施例中，底盘还包括与控制器通过串口连接的信号控制模块，信号控制模块与以下至少一个模块连接：超声波传感器、悬崖传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、指示灯驱动电路、电池通信接口。

在一些实施例中，底盘还包括电机驱动器、运动电机和编码器，电机驱动器与控制器通过CAN总线连接。

在一些实施例中，机器人还包括分别安装在底盘、躯干、头部上的底盘指示灯、躯干指示灯、头部指示灯。

在一些实施例中，麦克风为麦克风阵列。

在一些实施例中，底盘为轮式底盘或履带式底盘。

在一些实施例中，避障模块包括以下至少一种设备：激光雷达、GPS模块、超声波传感器、悬崖传感器、3D避障摄像头。

在一些实施例中，供电模块包括以下至少一种：24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块，每种供电模块包括过流保护模块和电压转换模块。

本公开的实施例提供的机器人，分为底盘、躯干、头部三部分，实现了机器人可插拔设计，便于运输和快速组装，并且底盘、躯干、头部三个模块可以单独使用，增强了机器人应用场景，根据机器人接口定义可以使机器人搭载不同的底盘比如将轮式底盘换成履带式底盘增强地形适应能力，或者在机器人底盘/躯干上扩展其它的硬件设备，比如取下头部安装红外和监控相机进行安防巡逻等任务，或者单独取下机器人头部，用作远程会议终端。本发明提高了机器人模块化和硬件可扩展性，增加了机器人应用场景。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1a、1b是根据本公开的机器人的一个实施例的结构图；

图2a是根据本公开的机器人的一个实施例的底盘部分的信号控制原理图；

图2b、2c是根据本公开的机器人的一个实施例的底盘部分的电源控制原理图；

图3是根据本公开的机器人的一个实施例的底盘与躯干之间的第一对接端子的示意图；

图4是根据本公开的机器人的一个实施例的躯干部分的电路原理图；

图5是根据本公开的机器人的一个实施例的躯干与头部之间的第二对接端子的示意图；

图6是根据本公开的机器人的一个实施例的头部部分的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

图1a所示为机器人实物图，本发明的机器人主要用于服务。机器人分为底盘100、躯干200、头部300三个模块。并且每个模块可以独立使用。例如，可以将机器人头部取下按照头部与躯干的接插件接口定义换装监控相机、红外相机等；取下的头部供电连接网线可以用作独立的视频会议终端；躯干可以搭载其它类型底盘；底盘也可以搭载其它形式机器人本体。

在本实施例中，该机器人包括：可拆分的底盘、躯干、头部，底盘与躯干之间通过第一对接端子实现插拔连接，躯干与头部之间通过第二对接端子实现插拔连接，其中，底盘包括：供电模块、避障模块、网络模块、用于与第一对接端子插拔连接的网口和USB接口；躯干包括：交换机、躯干显示屏、用于与第一对接端子插拔连接的USB接口，其中，交换机通过不同的网口分别与第一对接端子的网口和第二对接端子的网口实现插拔连接；头部包括：头部显示屏、用于与第二对接端子的网口或外网插拔连接的网口。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第一对接端子内嵌于底盘中，与躯干的底部凸起插拔连接，第二对接端子内嵌于躯干中，与头部的底部凸起插拔连接。对接端子是内嵌进去的，可以起保护作用。

在本实施例的一些可选的实现方式中，机器人还包括控制器，控制器包括位于头部的头部控制器以及以下至少一种控制器：位于底盘的机器人控制器、位于躯干的躯干控制器。如果只包括头部控制器，则其它设备都与头部控制器直接或间接连接。由头部控制器识别用户的指令，并执行。传感器采集的数据也由头部控制器进行分析，控制机器人运动。例如，激光传感器将点云数据发给头部控制器，由头部控制器分析确定出存在障碍物后，则控制机器人转向。如果包括头部控制器和底盘控制器，则由底盘控制器实现运动控制，头部控制器主要实现语音采集、识别等功能。如果包括躯干控制器，则躯干控制器可控制躯干显示屏、躯干音响，还可控制读卡器采集用户信息进行身份识别。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该种类型的机器人主要用于服务。机器人的高度与人的平均身高接近。麦克风和音响可安装在头部，方便采集人的声音并输出应答。头部显示屏安装于头部，可用于显示表情信息，比如笑脸等。还可以显示其它提示信息，比如机器人没理解用户的问题，可显示问号。这里的“第一”、“第二”没有实际意义，“第一”只是表示安装在头部，“第二”表示安装在躯干。由于头部可拆下来用作独立的会议终端，因此头部还可包括麦克风和音响。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部还可作为视频会议终端，因此，头部可包括摄像头。另外，摄像头还可用于采集人脸图像进行人脸识别，从而确定用户的身份，授予相应的权限。例如，未注册用户可以进行常规问答，但不能让机器人移动。

在本实施例的一些可选的实现方式中，摄像头不是固定在头部不动的，可根据声源的位置旋转朝向声源。

在本实施例的一些可选的实现方式中，摄像头固定在头部的正面(头部显示屏侧)，如果麦克风检测到声源位置，则头部可旋转朝向声源。此时，显示屏和摄像头都会朝向用户，可采集用户的正脸图像，并且可让用户从正面看到显示的内容。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部与躯干之间通过活动关节连接。机器人可在人机对话过程中根据回答的内容做出相应的头部动作，例如，点头、摇头等。活动关节通过舵机控制头部动作。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部还可包括语音识别模块。可进行离线的语音识别。可选择将用户的语音发送到服务器进行识别，也可选择本地的离线语音识别。可检测网络信号的强弱，如果信号较弱则可自动切换成本地的离线语音识别。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部控制器通过摄像头获取到人脸图像后，可定位出用户相对于机器人的位置，然后控制头部转动，使得头部显示屏朝向用户。如果头部旋转角度超过预定值，则可使机器人整体旋转，使得头部显示屏朝向用户。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部的显示屏的数量大于1。如果头部为长方体，则头部最多可布置4块显示屏，同时为4个用户服务。为了防止干扰，此时可不接受语音对话，而是通过显示屏的触摸操作服务。

在本实施例的一些可选的实现方式中，通过摄像头或麦克风定位出用户的方向后，可点亮朝向用户侧的头部的显示屏，头部的其它显示屏不点亮。这样不需要机器人的头部转动即可实现面向用户的效果。或者只需要转动较小的角度即可实现面向用户的效果。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部的摄像头的数量大于1。如果头部为长方体，则头部最多可布置4个摄像头，为不同方向的用户服务。

在本实施例的一些可选的实现方式中，麦克风可以是麦克风阵列，通过麦克风阵列可定位出用户相对于机器人的位置，然后控制头部转动，使得头部显示屏朝向用户。如果头部旋转角度超过预定值，则可使机器人整体旋转，使得头部显示屏朝向用户。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部的网口除可以与躯干连接之外，还可与外网连接。当头部拆下来单独当会议终端使用时，给该网口插上网线，即可进行网络电话会议。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部也可包括24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块，24V供电模块包括过流保护模块和24V电压转换模块，12V供电模块包括过流保护模块和12V电压转换模块，5V供电模块包括过流保护模块和5V电压转换模块。这些供电模块可单独为头部供电，直接接入交流电源并插上网线，即可将头部作为会议终端使用。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部也可包括24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块中的任一种。24V供电模块包括过流保护模块和24V电压转换模块，12V供电模块包括过流保护模块和12V电压转换模块，5V供电模块包括过流保护模块和5V电压转换模块。这些供电模块可单独为头部供电，直接接入交流电源并插上网线，即可将头部作为会议终端使用。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部也可包括24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块中的任两种。24V供电模块包括过流保护模块和24V电压转换模块，12V供电模块包括过流保护模块和12V电压转换模块，5V供电模块包括过流保护模块和5V电压转换模块。这些供电模块可单独为头部供电，直接接入交流电源并插上网线，即可将头部作为会议终端使用。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部上还可安装头部指示灯。当头部电路连通时，头部指示灯亮起。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部指示灯可以是三色的LED指示灯，用不同的颜色表示不同的状态，例如，红灯亮表示电路连通，绿灯亮表示网络连通，蓝灯亮表示语音识别功能激活等。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部显示屏可以是触摸屏。头部显示屏上可显示一些问答选项供用户选择。可选地，触摸屏可用于指纹识别。可识别出用户的身份，执行符合其身份的指令。对于未注册用户，可通过指纹的大小来确定用户是成人还是儿童。可针对不同类型的用户采用不同的应答方式。例如，对于儿童可以用动画人物的声音回答问题。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部还可包括各种传感器，例如，超声波传感器、悬崖传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器等。超声波传感器用于补充激光雷达盲区，进行避障；悬崖传感器，用于探测地面上存在的台阶等，防止机器人发生跌落事故；温湿度传感器和PM2.5传感器用于对运行环境的监测，还可测量体温。机器人在识别用户身份的同时还可量体温，进行防疫检查。PM2.5传感器可检测空气质量。不同用途的机器人可搭配不同的传感器。传感器是可插拔设计，任意搭配组合。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部还可包括3D避障摄像头，通过USB接口与底盘的机器人控制器连接。3D避障摄像头可以是红外摄像头，可测量深度信息进行避障。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部还可包括读卡器。读卡器通过USB接口与头部控制器连接。通过躯干的交换机，将读取的信息传输到底盘的机器人控制器。读卡器可以是RFID读卡器，读取身份证信息，或者还可以用于读取条形码信息。用户可也佩戴专用的手环，读卡器读取手环的信息从而确定用户身份。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部可安装急停键。急停键与底盘的供电模块中的继电器连接。相应的，第二对接端子包括急停键接口。头部的急停键通过所述第二对接端子的急停键接口连接到第一对接端子的急停键接口，再连接到所述供电模块的继电器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部可安装开机键。相应的，第二对接端子包括开机键接口。头部的开机键通过所述第二对接端子的开机键接口连接到第一对接端子的开机键接口，再连接到所述供电模块的开关机控制器。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部还可包括GPS模块。GPS模块用于定位机器人的位置。特别是在室外活动时，可使用GPS配置激光雷达进行精确定位。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部还可包括太阳能电池板。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部显示屏可输出机器人的标识，作为语音识别的唤醒词，例如，机器人标识为“007”。用户只要说出“零零七”即可唤醒该机器人来服务。可以通过标识来区别不同的机器人，有针对性地选择用于服务的机器人。

在本实施例的一些可选的实现方式中，头部控制器还可记录唤醒机器人的用户的声纹特征，将唤醒的用户进行绑定作为主人。将接收到的多人的语音指令中过滤出该用户的指令，从而避免其它用户指令的干扰。例如，用户A唤醒了机器人007，007后来接收到用户A的指令前进和用户B的指令后退。机器人007能识别出主人用户A，只服从用户A的指令。相应的，用户还可发出解绑指令，释放出机器人资源。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括麦克风。用于采集用户的声音。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括躯干显示屏。躯干显示屏的尺寸比头部显示屏的尺寸大。头部显示屏主要用于显示表情。躯干显示屏可显示一些文字信息。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括躯干音响。躯干有单独的麦克风和音响，因此可独立作为会议终端使用。躯干音响的位置与头部音响的位置可构造环绕立体声，提升音效。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括连接外部的网口或USB接口。可扩充电子设备。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可作为视频会议终端，因此，躯干可包括摄像头。另外，摄像头还可用于采集人脸图像进行人脸识别，从而确定用户的身份，授予相应的权限。例如，未注册用户可以进行常规问答，但不能让机器人移动。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可在躯干的不同高度处布置摄像头，方便采集不同身高的用户的人脸图像。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干的摄像头与躯干显示屏在同一侧。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干的显示屏的数量大于1。如果躯干为长方体，则躯干最多可布置4块显示屏，同时为4个用户服务。为了防止干扰，此时可不接受语音对话，而是通过显示屏的触摸操作服务。

在本实施例的一些可选的实现方式中，通过摄像头或麦克风定位出用户的方向后，可点亮朝向用户侧的躯干的显示屏，其它躯干的显示屏不点亮。这样不需要机器人的躯干转动即可实现面向用户的效果。或者只需要转动较小的角度即可实现面向用户的效果。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干的摄像头的数量大于1。如果躯干为长方体，则躯干最多可布置4个摄像头，为不同方向的用户服务。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括手臂、手掌。机器人可在人机对话过程中根据回答的内容做出相应的躯干动作，例如，握手、鼓掌、拥抱等。手掌上可设置指纹采集器，可通过握手动作采集用户的指纹信息，进行身份识别。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干的高度可以调节。可以手动调节高度，还可根据定位出的声源高度确定用户的身高，然后自动调整躯干的高度，从而方便用户，特别是儿童等个矮的用户触摸操作。并且能更准确地采集声音和人脸图像。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括语音识别模块。可进行离线的语音识别。可选择将用户的语音发送到服务器进行识别，也可选择本地的离线语音识别。可检测网络信号的强弱，如果信号较弱则可自动切换成本地的离线语音识别。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干控制器通过摄像头获取到人脸图像后，可定位出用户相对于机器人的位置，然后控制躯干转动，使得躯干显示屏朝向用户。如果躯干旋转角度超过预定值，则可使机器人整体旋转，使得躯干显示屏朝向用户。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干的麦克风可以是麦克风阵列，通过麦克风阵列可定位出用户相对于机器人的位置，然后控制躯干转动，使得躯干显示屏朝向用户。如果躯干旋转角度超过预定值，则可使机器人整体旋转，使得躯干显示屏朝向用户。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干的网口除可以与躯干连接之外，还可与外网连接。当躯干拆下来单独当会议终端使用时，给该网口插上网线，即可进行网络电话会议。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干也可包括24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块，24V供电模块包括过流保护模块和24V电压转换模块，12V供电模块包括过流保护模块和12V电压转换模块，5V供电模块包括过流保护模块和5V电压转换模块。这些供电模块可单独为躯干供电，直接接入交流电源并插上网线，即可将躯干作为会议终端使用

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干也可包括24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块中的任一种。24V供电模块包括过流保护模块和24V电压转换模块，12V供电模块包括过流保护模块和12V电压转换模块，5V供电模块包括过流保护模块和5V电压转换模块。这些供电模块可单独为躯干供电，直接接入交流电源并插上网线，即可将躯干作为会议终端使用。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干也可包括24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块中的任两种。24V供电模块包括过流保护模块和24V电压转换模块，12V供电模块包括过流保护模块和12V电压转换模块，5V供电模块包括过流保护模块和5V电压转换模块。这些供电模块可单独为躯干供电，直接接入交流电源并插上网线，即可将躯干作为会议终端使用。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干上还可安装躯干指示灯。当躯干电路连通时，躯干指示灯亮起。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干指示灯可以是三色的LED指示灯，用不同的颜色表示不同的状态，例如，红灯亮表示电路连通，绿灯亮表示网络连通，蓝灯亮表示语音识别功能激活等。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干显示屏可以是触摸屏。躯干显示屏上可显示一些问答选项供用户选择。可选地，触摸屏可用于指纹识别。可识别出用户的身份，执行符合其身份的指令。对于未注册用户，可通过指纹的大小来确定用户是成人还是儿童。可针对不同类型的用户采用不同的应答方式。例如，对于儿童可以用动画人物的声音回答问题。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括各种传感器，例如，超声波传感器、悬崖传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器等。超声波传感器用于补充激光雷达盲区，进行避障；悬崖传感器，用于探测地面上存在的台阶等，防止机器人发生跌落事故；温湿度传感器和PM2.5传感器用于对运行环境的监测，还可测量体温。机器人在识别用户身份的同时还可量体温，进行防疫检查。PM2.5传感器可检测空气质量。不同用途的机器人可搭配不同的传感器。传感器是可插拔设计，任意搭配组合。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括3D避障摄像头，通过USB接口与底盘的机器人控制器连接。3D避障摄像头可以是红外摄像头，可测量深度信息进行避障。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括读卡器。读卡器通过USB接口与躯干控制器连接。通过躯干的交换机，将读取的信息传输到底盘的机器人控制器。读卡器可以是RFID读卡器，读取身份证信息，或者还可以是用于读取条形码信息。也可为用户分配专用的手环，读卡器读取手环的信息从而确定用户身份。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干可安装急停键。急停键与底盘的供电模块中的继电器连接。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干可安装开机键。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括GPS模块。GPS模块用于定位机器人的位置。特别是在室外活动时，可使用GPS配置激光雷达进行精确定位。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干还可包括太阳能电池板。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干显示屏可输出机器人的标识，作为语音识别的唤醒词，例如，机器人标识为“007”。用户只要说出“零零七”即可唤醒该机器人来服务。可以通过标识来区别不同的机器人，有针对性地选择用于服务的机器人。

在本实施例的一些可选的实现方式中，躯干控制器还可记录唤醒机器人的用户的声纹特征，将唤醒的用户进行绑定作为主人。将接收到的多人的语音指令中过滤出该用户的指令，从而避免其它用户指令的干扰。例如，用户A唤醒了机器人007，007后来接收到用户A的指令前进和用户B的指令后退。机器人007能识别出主人用户A，只服从用户A的指令。相应的，用户还可发出解绑指令，释放出机器人资源。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还可包括激光雷达。激光雷达用于进行激光点云识别障碍物，构建地图。相应的，底盘是可移动的。底盘可以是轮式底盘或履带式底盘。底盘是可替换的。可以插拔的方式更换轮式底盘或履带式底盘。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还可包括各种传感器，例如，超声波传感器、悬崖传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器等。超声波传感器用于补充激光雷达盲区，进行避障；悬崖传感器，用于探测地面上存在的台阶等，防止机器人发生跌落事故；温湿度传感器和PM2.5传感器用于对运行环境的监测，还可测量体温。机器人在识别用户身份的同时还可量体温，进行防疫检查。PM2.5传感器可检测空气质量。不同用途的机器人可搭配不同的传感器。传感器是可插拔设计，任意搭配组合。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘上还可安装底盘指示灯。当底盘电路连通时，底盘指示灯亮起。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘指示灯可以是三色的LED指示灯，用不同的颜色表示不同的状态，例如，红灯亮表示电路连通，绿灯亮表示网络连通，蓝灯亮表示电机运转等。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还包括电机驱动器、运动电机和编码器，电机驱动器与机器人控制器通过CAN总线连接。机器人控制器接收到外部的移动指令后，控制电机驱动器驱动电运动电机带动轮子或履带转动，从而使得机器人移动。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还可包括GPS模块。GPS模块用于定位机器人的位置。特别是在室外活动时，可使用GPS配置激光雷达进行精确定位。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还可以是双腿形式，有活动的膝关节，可以上下楼梯。悬崖传感器检测到有台阶时，通知机器人控制器。机器人控制器控制电机驱动器驱动运动电机，使得机器人抬腿迈台阶。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还可包括太阳能电池板。在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还可包括摄像头，用于拍摄地面。将所拍摄的地面图像与标准图像进行比对，如果匹配度小于预定值，则说明地面有污渍。可将污渍地点通知保洁进行清扫。

在本实施例的一些可选的实现方式中，底盘还可包括清洁装置，当通过摄像头检测到地面有污渍时，可进行清洁。

如图1b所示，机器人的底盘100可包括激光雷达101、传感器102(可选，可包括超声波传感器、悬崖传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器等)、底盘指示灯(可选)103、充电极104；机器人躯干200可包括躯干显示屏201、躯干指示灯202(可选)、3D避障摄像头203(可选)、读卡器204(可选)；机器人的头部300可包括活动关节301、麦克风302、头部显示屏303、摄像头304，还可包括外接设备接口305。底盘100与躯干200之间通过第一对接端子12实现插拔连接。躯干200与头部300之间通过第二对接端子23实现插拔连接。

图2a、2b所示为机器人的底盘电路原理图。底盘集成了信号控制(图2a所示)和电源控制(图2b、2c所示)。底盘包括激光雷达，可以进行激光点云识别，用于机器人的地图构建。底盘还可包括IMU(惯性测量单元)，用于机器人的自身位置定位。激光雷达和IMU共同构成了机器人的导航控制系统。机器人的底盘可以是固定的也可以是移动的。如果是移动的，则底盘还包括运动电机来控制轮子或履带转动。机器人控制器可通过CAN总线向电机驱动器发送运动指令，驱动器收到指令后驱动电机旋转实现机器人的前进、后退、转向等操作，电机上的编码器监测电机的旋转状态，实现对电机的闭环控制。

底盘上还包括与供电模块连接的信号控制模块，信号控制模块与以下至少一个模块连接：超声波传感器、悬崖传感器、指示灯驱动电路、电池通信接口、温湿度传感器、PM2.5传感器。超声波传感器用于补充激光雷达盲区，进行避障；悬崖传感器，用于探测地面上存在的台阶等，防止机器人发生跌落事故；温湿度传感器和PM2.5传感器用于对运行环境的监测；指示灯驱动电路用于驱动指示灯显示机器人工作状态；电池通信接口用于采集电池的电量、温度、电流灯充放电信息。信号控制模块可通过RS232接口与机器人控制器间进行通信，机器人控制器可通过网口与网络模块连接。网络模块可包括有线路由和无线路由两种模式。通过网络模块，可以远程访问机器人。机器人控制器向躯干部分，做了网口和USB接口的预留。

图2b所示为电源控制部分的示意图。供电模块可包括开关机控制器，开关机控制器分别与开机键、继电器、24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块、电池、充电插头和/或充电极连接。机器人可以采用充电桩充电(即充电极)和插头充电(充电插头)两种方式中任一种，也可采用两种方式。机器人可以边充电边工作。机器人躯干部分可安装有开机按钮，用于机器人开关机控制，机器人电机供电通过继电器控制，继电器逻辑线圈部分还可串接急停开关。当按下急停后，电机供电被切断，机器人动力系统进入强制断电状态。机器人提供三种供电回路：12V，24V，5V。电池输入通过5V电压转换模块、12V电压转换模块、24V电压转换模块分别转换为5V、12V、24V电源，供机器人所有设备供电，并且每个供电回路有过流保护模块，5V、12V、24V电源总线贯穿底盘、躯干、头部三个模块，如图2c所示。

图3所示的是机器人底盘和躯干之间的第一对接端子，机器人底盘和躯干之间通过第一对接端子连接。底盘和躯干做成了可插拔设计。底盘和躯干之间电气连接的第一对接端子包含机械导向柱、24V电接口、12V电接口、5V电接口、接地接口、指示灯接口、USB接口、网口、开机键接口、急停键接口，第一对接端子两端具有机械导向柱，用于底盘和躯干之间对接时的机械导向，保护端子。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第一对接端子包括24V电接口、12V电接口、5V电接口中任一种电接口、接地接口、网口，以及以下至少一项：指示灯接口、USB接口、开机键接口、急停键接口。具体的实现方式与头部、躯干、底盘采用的供电模块一致。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第一对接端子包括24V电接口、12V电接口、5V电接口中任两种电接口、接地接口、网口，以及以下至少一项：指示灯接口、USB接口、开机键接口、急停键接口。具体的实现方式与头部、躯干、底盘采用的供电模块一致。

图4所示为机器人躯干电路图，躯干部分可包括躯干控制器(可以是安卓主板)、躯干显示屏、读卡器(可选)、躯干指示灯(可选)、3D避障摄像头(可选)、交换机、躯干音响(，并通过网口、USB与底盘进行通信。躯干控制器可以驱动躯干显示屏可以显示特定场景下的内容，并通过躯干音响进行声音播放。躯干控制器与读卡器通过USB通信，用于刷卡识别获取机器人权限。3D避障摄像头(可以是红外相机等可测量尝试的摄像头)通过USB和底盘控制器连接，进行图像避障。躯干装有交换机将一路网口分到躯干和头部接口。

图5所示为机器人躯干和头部之间的第二连接端子，第二连接端子可包括机械导向柱、24V电接口、12V电接口、5V电接口、接地接口、网口。第二对接端子两端具有机械导向柱，用于躯干和头部之间对接时的机械导向，保护端子。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第二对接端子包括24V电接口、12V电接口、5V电接口中任一种电接口、接地接口、网口，以及以下至少一项：指示灯接口、USB接口、开机键接口、急停键接口。具体的实现方式与头部、躯干、底盘采用的供电模块一致。

在本实施例的一些可选的实现方式中，第二对接端子包括24V电接口、12V电接口、5V电接口中任两种电接口、接地接口、网口，以及以下至少一项：指示灯接口、USB接口、开机键接口、急停键接口。具体的实现方式与头部、躯干、底盘采用的供电模块一致。

图6所示为机器人的头部的电路原理图。头部可包括：麦克风、摄像头、头部控制器、头部显示屏(也可称为表情屏)、头部音响，并通过网口与底盘和躯干进行通信。机器人头部可以是固定或者可以活动的。如果是活动的则安装有舵机。头部控制器可以是安卓主板，用于驱动头部显示屏，可以进行表情显示与用户进行互动。头部还可包括语音模块，用于进行语音识别，并做出对应的动作。头部也可将麦克风采集的语音通过网络发送到云端服务器进行语音识别。摄像头可以识别用户面部特征、也可以用于面部识别。通过控制舵机实现机器人头部显示屏的人员跟踪。机器人头部可以单独取下，提供电源和网口后，可以单独使用提供譬如远程会议、人工智能助手等功能。麦克风可以采用麦克风阵列形式，可以定位声源的方向，从而让头部的头部显示屏朝向声源。

本发明为一种模块化的服务型机器人，将服务型机器人化分为底盘、躯干、头部三部分，实现了机器人可插拔设计，便于运输和快速组装，并且底盘、躯干、头部三个模块可以单独使用，增强了机器人应用场景，根据机器人接口定义可以使机器人搭载不同的底盘比如将轮式底盘换成履带式底盘增强地形适应能力，或者在机器人底盘/躯干上扩展其它的硬件设备，比如取下头部安装红外和监控相机进行安防巡逻等任务，或者单独取下机器人头部，用作远程会议终端。本发明提高了机器人模块化和硬件可扩展性，增加了机器人应用场景。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (16)

1.一种机器人，包括可拆分的底盘、躯干、头部，所述底盘与所述躯干之间通过第一对接端子实现插拔连接，所述躯干与所述头部之间通过第二对接端子实现插拔连接，其中，

所述底盘包括：供电模块、避障模块、网络模块、用于与所述第一对接端子插拔连接的网口和USB接口；

所述躯干包括：交换机、躯干显示屏、用于与所述第一对接端子插拔连接的USB接口，其中，所述交换机通过不同的网口分别与所述第一对接端子的网口和所述第二对接端子的网口实现插拔连接；

所述头部包括：头部显示屏、用于与所述第二对接端子的网口或外网插拔连接的网口。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述第一对接端子包括分别与所述底盘和所述躯干插拔连接的：网口、USB接口、机械导向柱、电接口、接地接口、指示灯接口、开机键接口、急停键接口，所述第二对接端子包括分别与所述底盘和所述躯干插拔连接的：网口、USB接口、机械导向柱、电接口、接地接口。

3.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述供电模块包括开关机控制器，所述开关机控制器分别与开机键、继电器连接，其中，所述继电器与安装在所述躯干上的急停键通过所述第一对接端子的急停键接口实现插拔连接，安装在所述躯干上的开机键与所述开关机控制器通过所述第一对接端子的开机键接口实现插拔连接。

4.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述第二对接端子还包括开机键接口、急停键接口，以及开机键和急停键安装在所述头部，所述头部的急停键通过所述第二对接端子的急停键接口连接到第一对接端子的急停键接口，再连接到所述供电模块的继电器，所述头部的开机键通过所述第二对接端子的开机键接口连接到第一对接端子的开机键接口，再连接到所述供电模块的开关机控制器。

5.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述第一对接端子内嵌于所述底盘中，与所述躯干的底部凸起插拔连接，所述第二对接端子内嵌于所述躯干中，与所述头部的底部凸起插拔连接。

6.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述机器人还包括控制器，控制器包括位于头部的头部控制器以及以下至少一种控制器：位于底盘的机器人控制器、位于躯干的躯干控制器。

7.根据权利要求6所述的机器人，其中，所述头部还包括与所述头部控制器连接的以下至少一项设备：麦克风、头部音响、语音识别模块和舵机、摄像头、3D避障摄像头、读卡器，其中，所述3D避障摄像头和所述读卡器通过USB接口与所述第二对接端子的USB插拔连接。

8.根据权利要求6所述的机器人，其中，所述躯干还包括与所述躯干控制器连接的以下至少一项设备：躯干音响、3D避障摄像头、读卡器，其中，所述3D避障摄像头和所述读卡器通过USB接口与所述第一对接端子的USB接口实现插拔连接。

9.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述电接口包括以下至少一种：24V电接口、12V电接口、5V电接口。

10.根据权利要求6所述的机器人，其中，所述底盘还包括与所述控制器通过串口连接的信号控制模块，所述信号控制模块与以下至少一个模块连接：

超声波传感器、悬崖传感器、温湿度传感器、PM2.5传感器、指示灯驱动电路、电池通信接口。

11.根据权利要求6所述的机器人，其中，所述底盘还包括电机驱动器、运动电机和编码器，所述电机驱动器与所述控制器通过CAN总线连接。

12.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述机器人还包括分别安装在底盘、躯干、头部上的底盘指示灯、躯干指示灯、头部指示灯。

13.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述麦克风为麦克风阵列。

14.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述底盘为轮式底盘或履带式底盘。

15.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述避障模块包括以下至少一种设备：激光雷达、GPS模块、超声波传感器、悬崖传感器、3D避障摄像头。

16.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述供电模块包括以下至少一种：24V供电模块、12V供电模块、5V供电模块，每种供电模块包括过流保护模块和电压转换模块。

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