CN112339578A - 一种人工智能自动避障行走装置 - Google Patents

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CN112339578A CN202011213751.3A CN202011213751A CN112339578A CN 112339578 A CN112339578 A CN 112339578A CN 202011213751 A CN202011213751 A CN 202011213751A CN 112339578 A CN112339578 A CN 112339578A
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孙佳慧
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Abstract

本发明公开了一种人工智能自动避障行走装置，包括底板、护套、壳架、视觉传感器、顶板、行走轮结构、散热槽、控制系统、蓄电池和启动开关，本发明通过优化设置了四个独立驱动的行走轮结构，在伺服电机和驱动电机的作用下可使小滚轮进行转向和转动，在地面相对不平时通过启动小电机使立柱带动内筒架在筒架内侧向下移动，内筒架将支架向下顶出使底板升起，避免在地面不平稳处产生刮擦，并且在障碍物体积较小时可直接跨过进行移动，节约了移动产生的能源和加快了行走的速率。

Description

一种人工智能自动避障行走装置
技术领域
本发明涉及行走装置相关领域，具体是一种人工智能自动避障行走装置。
背景技术
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等，人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大。
人工智能机器人在运动中，常需要用到可自动避障的行走装置，但现有技术的行走装置结构简单，通常不易对整体的高度进行调节，使行走装置在地面相对不平的位置行走困难，增大行走路径，从而耗费较多的能源和影响装置的行走速率。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种人工智能自动避障行走装置。
本发明是这样实现的，构造一种人工智能自动避障行走装置，该装置包括底板、护套、壳架、视觉传感器、顶板、行走轮结构、散热槽、控制系统、蓄电池和启动开关，所述底板左右两侧粘接固定有护套，所述底板顶板外侧竖直固定有壳架，所述壳架内侧中部嵌有视觉传感器，所述壳架顶部通过螺栓固定连接有顶板，所述行走轮结构设置于底板内侧四端，所述壳架后部左侧开设有散热槽，所述底板顶部右侧设置有控制系统，所述蓄电池固定连接于底板顶部左侧，所述蓄电池后侧设置有充电接口，所述启动开关设置于壳架前部左侧，所述视觉传感器、蓄电池和启动开关均与控制系统电连接，所述行走轮结构包括固定座、转动组件、筒架、支板、调节组件、动力组件和滚轮组件，所述固定座两侧通过螺栓与底板相固定，所述固定座顶部右侧竖直固定有转动组件，所述转动组件内侧与筒架转动连接，所述筒架内部右上角横向固定有支板，所述支板顶端面与调节组件相连接，并且支板底部固定连接有动力组件，所述调节组件底侧中部与滚轮组件相连接。
优选的，所述视觉传感器共设置有十个，并且壳架前后两侧各等距嵌有三个视觉传感器，同时壳架左右两侧各等距嵌有两个视觉传感器。
优选的，所述转动组件包括圆盘架、防护罩、伺服电机、主动齿轮和外齿轮圈，所述圆盘架嵌于固定座内侧中部，所述圆盘架顶部右侧竖直设置有伺服电机，并且伺服电机左侧通过安装座与筒架相固定，所述伺服电机外部包裹有防护罩，所述伺服电机底部输出端插入圆盘架内侧并与主动齿轮同轴转动，且防护罩左侧与筒架相固定，所述主动齿轮左侧与外齿轮圈相啮合。
优选的，所述圆盘架为镂空结构，并且圆盘架内侧中部转动连接有外齿轮圈，所述外齿轮圈中部为镂空结构，并且外齿轮圈内壁与筒架相固定。
优选的，所述调节组件包括小电机、主动锥齿轮、从动锥齿轮、螺纹杆、内螺纹套、立柱、内筒架、转轴杆和小齿轮，所述小电机底部通过安装座与支板相固定，所述小电机左侧输出端与主动锥齿轮同轴转动，所述主动锥齿轮左侧顶部与从动锥齿轮相啮合，并且从动锥齿轮顶端面与筒架转动连接，所述从动锥齿轮底部中侧固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆插入内螺纹套内侧并与其螺纹连接，所述内螺纹套底部外侧一体成型有立柱，所述立柱底端面与内筒架相固定，所述内筒架外壁与筒架内部底侧上下滑动配合，所述内筒架内部右侧转动连接有转轴杆，所述转轴杆顶部贯穿固定有小齿轮。
优选的，所述主动锥齿轮和从动锥齿轮之间的角度为九十度，并且主动锥齿轮与从动锥齿轮的大小比例为1：3。
优选的，所述动力组件包括驱动电机、轴柱、限位套和齿轮柱，所述驱动电机顶端面与支板相固定，所述驱动电机底部输出端有轴柱同轴转动，所述轴柱贯穿限位套内侧并与其转动连接，所述限位套右侧与筒架相固定，所述轴柱插入齿轮柱顶部内侧并与其相固定。
优选的，所述齿轮柱底端面设置有限位片，并且齿轮柱左侧与小齿轮相啮合。
优选的，所述滚轮组件包括支架、第一锥齿轮、第二锥齿轮、传动皮带、皮带轮和小滚轮，所述支架顶端面与内筒架相固定，所述支架内部顶侧转动连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮前侧顶部与第二锥齿轮相啮合，所述第二锥齿轮顶部中侧与转轴杆同轴转动，所述第一锥齿轮后侧中部通过传动皮带与皮带轮传动连接，所述皮带轮后侧中部与小滚轮同轴转动，所述小滚轮转动连接于支架内部底侧。
优选的，所述传动皮带为硅胶材质制成。
优选的，所述支架使用的材料为不锈钢。
本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种人工智能自动避障行走装置，与同类型设备相比，具有如下改进：
优点1：本发明所述一种人工智能自动避障行走装置，通过优化设置了四个独立驱动的行走轮结构，在伺服电机和驱动电机的作用下可使小滚轮进行转向和转动，在地面相对不平时通过启动小电机使立柱带动内筒架在筒架内侧向下移动，内筒架将支架向下顶出使底板升起，避免在地面不平稳处产生刮擦，并且在障碍物体积较小时可直接跨过进行移动，节约了移动产生的能源且加快了行走的速率，解决了现有技术的行走装置结构简单，通常不易对整体的高度进行调节，使行走装置在地面相对不平的位置行走困难，增大行走路径，从而耗费较多的能源和影响装置行走速率的问题。
优点2：本发明所述一种人工智能自动避障行走装置，圆盘架为镂空结构，并且圆盘架内侧中部转动连接有外齿轮圈，外齿轮圈中部为镂空结构，并且外齿轮圈内壁与筒架相固定，有利于通过外齿轮圈带动筒架在水平方向上转动。
优点3：本发明所述一种人工智能自动避障行走装置，主动锥齿轮和从动锥齿轮之间的角度为九十度，并且主动锥齿轮与从动锥齿轮的大小比例为1：3，有利于通过主动锥齿轮使从动锥齿轮进行减速运动，齿轮柱底端面设置有限位片，并且齿轮柱左侧与小齿轮相啮合，便于带动小齿轮传动。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明壳架内部的结构示意图；
图3是本发明行走轮结构的结构示意图；
图4是本发明转动组件的结构示意图；
图5是本发明筒架内部的结构示意图；
图6是本发明滚轮组件的结构示意图；
图7是本发明传动皮带的连接结构示意图。
其中：底板-1、护套-2、壳架-3、视觉传感器-4、顶板-5、行走轮结构-6、散热槽-7、控制系统-8、蓄电池-9、启动开关-10、固定座-61、转动组件-62、筒架-63、支板-64、调节组件-65、动力组件-66、滚轮组件-67、圆盘架-621、防护罩-622、伺服电机-623、主动齿轮-624、外齿轮圈-625、小电机-651、主动锥齿轮-652、从动锥齿轮-653、螺纹杆-654、内螺纹套-655、立柱-656、内筒架-657、转轴杆-658、小齿轮-659、驱动电机-661、轴柱-662、限位套-663、齿轮柱-664、支架-671、第一锥齿轮-672、第二锥齿轮-673、传动皮带-674、皮带轮-675、小滚轮-676。
具体实施方式
下面将结合附图1-7对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1和图2，本发明的一种人工智能自动避障行走装置，包括底板1、护套2、壳架3、视觉传感器4、顶板5、行走轮结构6、散热槽7、控制系统8、蓄电池9和启动开关10，底板1左右两侧粘接固定有护套2，底板1顶板外侧竖直固定有壳架3，壳架3内侧中部嵌有视觉传感器4，壳架3顶部通过螺栓固定连接有顶板5，行走轮结构6设置于底板1内侧四端，壳架3后部左侧开设有散热槽7，底板1顶部右侧设置有控制系统8，蓄电池9固定连接于底板1顶部左侧，蓄电池9后侧设置有充电接口，启动开关10设置于壳架3前部左侧，视觉传感器4、蓄电池9和启动开关10均与控制系统8电连接，视觉传感器4共设置有十个，并且壳架3前后两侧各等距嵌有三个视觉传感器4，同时壳架3左右两侧各等距嵌有两个视觉传感器4，通过视觉传感器4对障碍物进行检测，并且通过行走轮结构6进行驱动行走，并且行走轮结构6有利于在多地形上行走。
请参阅图3，本发明的一种人工智能自动避障行走装置，行走轮结构6包括固定座61、转动组件62、筒架63、支板64、调节组件65、动力组件66和滚轮组件67，固定座61两侧通过螺栓与底板1相固定，固定座61顶部右侧竖直固定有转动组件62，转动组件62内侧与筒架63转动连接，筒架63内部右上角横向固定有支板64，支板64顶端面与调节组件65相连接，并且支板64底部固定连接有动力组件66，调节组件65底侧中部与滚轮组件67相连接，通过转动组件62对筒架63进行转向，有利于滚轮组件67进行转动。
请参阅图4，本发明的一种人工智能自动避障行走装置，转动组件62包括圆盘架621、防护罩622、伺服电机623、主动齿轮624和外齿轮圈625，圆盘架621嵌于固定座61内侧中部，圆盘架621顶部右侧竖直设置有伺服电机623，并且伺服电机623左侧通过安装座与筒架63相固定，伺服电机623外部包裹有防护罩622，伺服电机623底部输出端插入圆盘架621内侧并与主动齿轮624同轴转动，且防护罩622左侧与筒架63相固定，主动齿轮624左侧与外齿轮圈625相啮合，通过伺服电机623使主动齿轮624带动从动齿轮625转动，便于力的传动。
请参阅图5，本发明的一种人工智能自动避障行走装置，调节组件65包括小电机651、主动锥齿轮652、从动锥齿轮653、螺纹杆654、内螺纹套655、立柱656、内筒架657、转轴杆658和小齿轮659，小电机651底部通过安装座与支板64相固定，小电机651左侧输出端与主动锥齿轮652同轴转动，主动锥齿轮652左侧顶部与从动锥齿轮653相啮合，并且从动锥齿轮653顶端面与筒架63转动连接，从动锥齿轮653底部中侧固定连接有螺纹杆654，螺纹杆654插入内螺纹套655内侧并与其螺纹连接，内螺纹套655底部外侧一体成型有立柱656，立柱656底端面与内筒架657相固定，内筒架657外壁与筒架63内部底侧上下滑动配合，内筒架657内部右侧转动连接有转轴杆658，转轴杆658顶部贯穿固定有小齿轮659，动力组件66包括驱动电机661、轴柱662、限位套663和齿轮柱664，驱动电机661顶端面与支板64相固定，驱动电机661底部输出端有轴柱662同轴转动，轴柱662贯穿限位套663内侧并与其转动连接，限位套663右侧与筒架63相固定，轴柱662插入齿轮柱664顶部内侧并与其相固定，通过驱动电机661使轴柱662带动齿轮柱664转动，以齿轮柱664作为动力端进行转动。
请参阅图6和图7，本发明的一种人工智能自动避障行走装置，滚轮组件67包括支架671、第一锥齿轮672、第二锥齿轮673、传动皮带674、皮带轮675和小滚轮676，支架671顶端面与内筒架657相固定，支架671内部顶侧转动连接有第一锥齿轮672，第一锥齿轮672前侧顶部与第二锥齿轮673相啮合，第二锥齿轮673顶部中侧与转轴杆658同轴转动，第一锥齿轮672后侧中部通过传动皮带674与皮带轮675传动连接，皮带轮675后侧中部与小滚轮676同轴转动，小滚轮676转动连接于支架671内部底侧，第一锥齿轮672通过传动皮带674带动小滚轮676转动，有利于小滚轮676转动行走。
实施例二：
本发明的一种人工智能自动避障行走装置，圆盘架621为镂空结构，并且圆盘架621内侧中部转动连接有外齿轮圈625，外齿轮圈625中部为镂空结构，并且外齿轮圈625内壁与筒架63相固定，通过外齿轮圈625带动筒架63在水平方向上转动，主动锥齿轮652和从动锥齿轮653之间的角度为九十度，并且主动锥齿轮652与从动锥齿轮653的大小比例为1：3，通过主动锥齿轮652使从动锥齿轮653进行减速运动，齿轮柱664底端面设置有限位片，并且齿轮柱664左侧与小齿轮659相啮合，通过齿轮柱664带动小齿轮659进行传动。
本发明通过改进提供一种人工智能自动避障行走装置，其工作原理如下；
第一，通过蓄电池9后侧的充电接口将蓄电池9充满电，然后通过启动开关10启动本装置，对本装置进行使用；
第二，视觉传感器4采集外部环境信息，并且将采集的信息传递至控制系统8内，控制系统8进行数据处理后通过内部预先设定好的程序对伺服电机623、小电机651和驱动电机661进行控制；
第三，在地面相对不平时控制系统启动小电机651，小电机651通过主动锥齿轮652使从动锥齿轮653带动螺纹杆654转动，螺纹杆654通过与内螺纹套655的配合使立柱656带动内筒架657在筒架63内侧向下移动，内筒架657将支架671向下顶出使底板1升起使本设计的整体高度增加，从而避免底板1在地面不平稳处产生刮擦，并且在障碍物体积较小时可直接跨过进行移动；
第四，当需要进行移动时控制系统8启动驱动电机661，驱动电机661启动后通过轴柱662使齿轮柱664转动，齿轮柱664通过小齿轮659带动转轴杆658转动，转轴杆658通过第一锥齿轮672带动第二锥齿轮673转动，第二锥齿轮673通过传动皮带674使皮带轮675带动小滚轮676转动，从而本设计进行移动；
第五，当需要进行转向时，控制系统8控制需要转动处的伺服电机623启动，伺服电机623通过主动齿轮624使外齿轮圈625带动筒架63转动，从而小滚轮676随着筒架63的转动进行转向，进行对本设计的行进方向进行调节。
本发明通过改进提供一种人工智能自动避障行走装置，通过优化设置了四个独立驱动的行走轮结构6，在伺服电机623和驱动电机661的作用下可使小滚轮676进行转向和转动，在地面相对不平时通过启动小电机651使立柱656带动内筒架657在筒架63内侧向下移动，内筒架657将支架671向下顶出使底板1升起，避免在地面不平稳处产生刮擦，并且在障碍物体积较小时可直接跨过进行移动，节约了移动产生的能源且加快了行走的速率，解决了现有技术的行走装置结构简单，通常不易对整体的高度进行调节，使行走装置在地面相对不平的位置行走困难，增大行走路径，从而耗费较多的能源和影响装置行走速率的问题；圆盘架621为镂空结构，并且圆盘架621内侧中部转动连接有外齿轮圈625，外齿轮圈625中部为镂空结构，并且外齿轮圈625内壁与筒架63相固定，通过外齿轮圈625带动筒架63在水平方向上转动，主动锥齿轮652和从动锥齿轮653之间的角度为九十度，并且主动锥齿轮652与从动锥齿轮653的大小比例为1：3，通过主动锥齿轮652使从动锥齿轮653进行减速运动，齿轮柱664底端面设置有限位片，并且齿轮柱664左侧与小齿轮659相啮合，通过齿轮柱664带动小齿轮659进行传动。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,并且本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种人工智能自动避障行走装置，包括底板(1)、护套(2)、壳架(3)、视觉传感器(4)、顶板(5)、散热槽(7)、控制系统(8)、蓄电池(9)和启动开关(10)，所述底板(1)左右两侧粘接固定有护套(2)，所述底板(1)顶板外侧竖直固定有壳架(3)，所述壳架(3)内侧中部嵌有视觉传感器(4)，所述壳架(3)顶部通过螺栓固定连接有顶板(5)；
其特征在于：还包括行走轮结构(6)，所述行走轮结构(6)设置于底板(1)内侧四端，所述行走轮结构(6)包括固定座(61)、转动组件(62)、筒架(63)、支板(64)、调节组件(65)、动力组件(66)和滚轮组件(67)，所述固定座(61)两侧通过螺栓与底板(1)相固定，所述固定座(61)顶部右侧竖直固定有转动组件(62)，所述转动组件(62)内侧与筒架(63)转动连接，所述筒架(63)内部右上角横向固定有支板(64)，所述支板(64)顶端面与调节组件(65)相连接，并且支板(64)底部固定连接有动力组件(66)，所述调节组件(65)底侧中部与滚轮组件(67)相连接。
2.根据权利要求1所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述壳架(3)后部左侧开设有散热槽(7)，所述底板(1)顶部右侧设置有控制系统(8)，所述蓄电池(9)固定连接于底板(1)顶部左侧，所述蓄电池(9)后侧设置有充电接口，所述启动开关(10)设置于壳架(3)前部左侧，所述视觉传感器(4)、蓄电池(9)和启动开关(10)均与控制系统(8)电连接。
3.根据权利要求1所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述视觉传感器(4)共设置有十个，并且壳架(3)前后两侧各等距嵌有三个视觉传感器(4)，同时壳架(3)左右两侧各等距嵌有两个视觉传感器(4)。
4.根据权利要求1所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述转动组件(62)包括圆盘架(621)、防护罩(622)、伺服电机(623)、主动齿轮(624)和外齿轮圈(625)，所述圆盘架(621)嵌于固定座(61)内侧中部，所述圆盘架(621)顶部右侧竖直设置有伺服电机(623)，并且伺服电机(623)左侧通过安装座与筒架(63)相固定，所述伺服电机(623)外部包裹有防护罩(622)，所述伺服电机(623)底部输出端插入圆盘架(621)内侧并与主动齿轮(624)同轴转动，且防护罩(622)左侧与筒架(63)相固定，所述主动齿轮(624)左侧与外齿轮圈(625)相啮合。
5.根据权利要求4所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述圆盘架(621)为镂空结构，并且圆盘架(621)内侧中部转动连接有外齿轮圈(625)，所述外齿轮圈(625)中部为镂空结构，并且外齿轮圈(625)内壁与筒架(63)相固定。
6.根据权利要求1所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述调节组件(65)包括小电机(651)、主动锥齿轮(652)、从动锥齿轮(653)、螺纹杆(654)、内螺纹套(655)、立柱(656)、内筒架(657)、转轴杆(658)和小齿轮(659)，所述小电机(651)底部通过安装座与支板(64)相固定，所述小电机(651)左侧输出端与主动锥齿轮(652)同轴转动，所述主动锥齿轮(652)左侧顶部与从动锥齿轮(653)相啮合，并且从动锥齿轮(653)顶端面与筒架(63)转动连接，所述从动锥齿轮(653)底部中侧固定连接有螺纹杆(654)，所述螺纹杆(654)插入内螺纹套(655)内侧并与其螺纹连接，所述内螺纹套(655)底部外侧一体成型有立柱(656)，所述立柱(656)底端面与内筒架(657)相固定，所述内筒架(657)外壁与筒架(63)内部底侧上下滑动配合，所述内筒架(657)内部右侧转动连接有转轴杆(658)，所述转轴杆(658)顶部贯穿固定有小齿轮(659)。
7.根据权利要求6所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述主动锥齿轮(652)和从动锥齿轮(653)之间的角度为九十度，并且主动锥齿轮(652)与从动锥齿轮(653)的大小比例为1：3。
8.根据权利要求1所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述动力组件(66)包括驱动电机(661)、轴柱(662)、限位套(663)和齿轮柱(664)，所述驱动电机(661)顶端面与支板(64)相固定，所述驱动电机(661)底部输出端有轴柱(662)同轴转动，所述轴柱(662)贯穿限位套(663)内侧并与其转动连接，所述限位套(663)右侧与筒架(63)相固定，所述轴柱(662)插入齿轮柱(664)顶部内侧并与其相固定。
9.根据权利要求8所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述齿轮柱(664)底端面设置有限位片，并且齿轮柱(664)左侧与小齿轮(659)相啮合。
10.根据权利要求1所述一种人工智能自动避障行走装置，其特征在于：所述滚轮组件(67)包括支架(671)、第一锥齿轮(672)、第二锥齿轮(673)、传动皮带(674)、皮带轮(675)和小滚轮(676)，所述支架(671)顶端面与内筒架(657)相固定，所述支架(671)内部顶侧转动连接有第一锥齿轮(672)，所述第一锥齿轮(672)前侧顶部与第二锥齿轮(673)相啮合，所述第二锥齿轮(673)顶部中侧与转轴杆(658)同轴转动，所述第一锥齿轮(672)后侧中部通过传动皮带(674)与皮带轮(675)传动连接，所述皮带轮(675)后侧中部与小滚轮(676)同轴转动，所述小滚轮(676)转动连接于支架(671)内部底侧。
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CN113211405A (zh) * 2021-05-12 2021-08-06 徐州木牛流马机器人科技有限公司 一种机器视觉步态规划机器人
CN113500911A (zh) * 2021-08-19 2021-10-15 温州医科大学仁济学院 一种人工智能自动避障行走底盘

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