CN115008500A - 一种具有清除障碍功能的人工智能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，包括机器人主体，所述机器人主体前表面下端处等距设有四个红外传感器，所述机器人主体下表面固定安装有固定板，所述固定板下方活动安装有双向丝杆，所述双向丝杆外侧活动套设有两个螺纹滑块，所述双向丝杆外侧表面中间处固定套设有一号齿轮，所述固定板后端固定安装有两个收集盒，所述固定板下方活动安装有固定框。本发明中，能够自动识别障碍物的大小，合理有效地清除障碍物，将体积小的障碍物统一收集，将体积大的障碍物拨动至机器人两侧，且在碰到不规则的障碍物时，能够防止不规则的障碍物倒向机器人两侧壁，增加对机器人的防护，提高障碍清除效果。

Description

一种具有清除障碍功能的人工智能机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种具有清除障碍功能的人工智能机器人。

背景技术

人工智能教育机器人是指通过设计、组装、编程以及运行机器人，从而实现对机器人进行控制，并根据指令实现各种功能，同时激发学生学习兴趣、培养学生综合能力，技术融合了机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多先进技术，为学生能力和素质的培养承载着新的使命，随着对人工智能的教育和普及化，人工智能教育机器人已进入各大学校，供学生学习。

现有的人工智能教育机器人在行走时，通过下端的转动盘带动毛刷进行障碍物的清理，在碰到体积比较大的障碍物时并不能将障碍物清除，不能自动识别障碍物的大小合理有效地清除障碍物，且在碰到不规则的障碍物时，转动盘将障碍物拨到机器人两侧后，不规则的障碍物可能会倒向机器人两侧壁，对机器人造成损伤，障碍清除效果不好。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明目的在于提供一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，通过三节电动推杆伸展，电动推杆第一节先伸展出来，使两个一号皮带伸出机器人主体下方，然后电动推杆第二节伸展，使推杆顶动两个一号皮带展开，同时齿板移动，使一号齿轮带动双向丝杆转动，使二号皮带伸出机器人主体两侧，控制偏心电机和电机转动，使一号皮带和二号皮带转动，将前方的障碍物向拨动到机器人主体两侧，然后通过二号皮带转动，继续使障碍物向机器人主体后方拨动，对障碍物进行清理，当一号皮带和二号皮带均收入机器人主体下方时，低于机器人底盘的障碍物，在一号皮带和二号皮带下方的柔性刷毛的带动下移入收集盒内部，从而能够自动识别障碍物的大小，合理有效地清除障碍物，将体积小的障碍物统一收集，将体积大的障碍物拨动至机器人主体两侧，且在碰到不规则的障碍物时，能够防止不规则的障碍物倒向机器人两主体侧壁，增加对机器人主体的防护，提高障碍清除效果。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，包括机器人主体，所述机器人主体前表面下端处等距设有四个红外传感器，所述机器人主体下表面固定安装有固定板，所述固定板下方活动安装有双向丝杆，所述固定板下方活动安装有固定框，所述固定框上表面固定嵌入安装有齿板，所述固定框内部活动安装有三节电动推杆，所述三节电动推杆的第一节推杆顶端固定安装有收纳管，所述收纳管两端均活动嵌入安装有顶杆，所述固定框两侧对称活动安装有一号皮带，所述一号皮带内侧活动安装有一号支撑框，所述一号支撑框一端内部活动安装有空心转轴，所述一号支撑框另一端内部活动安装有一号带轴转杆，两个所述一号皮带后方均活动安装有二号皮带，所述二号皮带内侧活动安装有二号支撑框，所述二号支撑框两端内部均活动嵌入安装有二号带轴转杆，所述二号皮带一侧活动安装有推杆。

进一步在于：所述固定板和所述机器人主体通过螺栓固定连接，所述固定板下表面固定安装有滑轨，所述滑轨内部滑动连接有滑块，所述滑块下端与所述固定框固定连接滑块在滑轨内部滑动，限制固定框的移动距离，同时增加固定框移动时的稳定性。

进一步在于：所述双向丝杆外侧活动套设有两个螺纹滑块，所述双向丝杆外侧表面中间处固定套设有一号齿轮，所述固定板后端固定安装有两个收集盒，所述齿板与所述一号齿轮啮合连接，所述双向丝杆两端均转动连接有固定环，所述固定环上端与所述固定板固定连接，所述螺纹滑块下端表面固定安装有连接板，所述连接板一端与所述二号支撑框固定连接，齿板移动，使一号齿轮带动双向丝杆转动，使螺纹滑块带动连接板和二号皮带伸出机器人主体两侧。

进一步在于：所述顶杆一端均固定安装有斜板，所述三节电动推杆的第二节推杆表面固定安装有双向连接座，所述三节电动推杆后端通过支架与所述固定板固定连接，所述收纳管内部两端对称设有弹簧，两个所述弹簧一端分别与两个所述顶杆一端固定连接，两个所述弹簧另一端均与所述收纳管固定连接，所述斜板为橡胶材质，斜板在弹簧的弹力作用下抵住两个U型框，使其带动固定框移动，电动推杆第一节收缩，使斜板卡住U型框一端，带动固定框复位，在三节电动推杆的拉力作用下，通过在斜板自身的弹性形变作用下，使顶杆在收纳管内部收缩，将斜板收入两个U型框之间。

进一步在于：所述一号支撑框另一端内部活动安装有一号带轴转杆，所述一号支撑框上表面一端处转动连接二号齿轮，所述固定框上表面一端处固定安装有偏心电机，所述固定框内部下表面一端处固定安装有限位杆，所述限位杆贯穿所述一号支撑框下表面与所述空心转轴活动连接，所述二号齿轮下端的转轴贯穿所述一号支撑框上端与所述空心转轴固定连接，且所述二号齿轮和限位杆均与一号支撑框转动连接，限位杆使一号支撑框带动一号皮带转动，并限制其位置，通过偏心电机转动，使空心转轴转动。

进一步在于：两个所述一号支撑框上方的二号齿轮啮合连接，所述偏心电机的输出端贯穿所述固定框上表面与一个所述二号齿轮固定连接，所述一号带轴转杆和所述空心转轴外侧均与所述一号皮带转动连接，通过两个二号齿轮的啮合，使两个一号皮带转动。

进一步在于：所述固定框内部两侧表面均固定安装有U型框，所述推杆一端固定安装有转杆，所述推杆活动穿插于U型框内部，两个所述推杆一端均通过所述转杆与所述双向连接座转动连接，所述推杆另一端固定安装有连接座，所述一号带轴转杆两端的转轴贯穿所述一号支撑框与所述连接座转动连接，通过一号支撑框和双向连接座与推杆的转动连接，使推杆顶动两个一号皮带展开。

进一步在于：所述二号带轴转杆两端的转轴贯穿所述二号支撑框，且与二号支撑框转动连接，所述二号支撑框上表面一端处固定安装有电机，所述电机的输出端与所述二号带轴转杆固定连接，所述一号皮带和所述二号皮带下表面均固定安装有柔性刷毛，电机转动，使障碍物向机器人主体后方拨动，对障碍物进行清理，一号皮带和二号皮带收入机器人主体下方后，低于机器人底盘的障碍物，在一号皮带和二号皮带下方的柔性刷毛的带动下移入收集盒内部。

本发明的有益效果：

通过四个红外传感器分布在机器人主体前端面，其中两个红外传感器位于机器人主体前端两侧处，对机器人主体内部的处理器进行命令输入，设置红外传感器的感应距离，当机器人主体中间的两个红外传感器感应到障碍物时，机器人主体的处理器控制三节电动推杆伸展，电动推杆第一节先伸展出来，使两个一号皮带伸出机器人主体下方，然后电动推杆第二节伸展，继续推动电动推杆第一节继续移动，斜板与U型框分离，使推杆顶动两个一号皮带展开，同时齿板移动，使一号齿轮带动双向丝杆转动，使螺纹滑块带动连接板和二号皮带伸出机器人主体两侧，控制偏心电机和电机转动，使一号皮带和二号皮带转动，将前方的障碍物向拨动到机器人主体两侧，然后通过二号皮带转动，继续使障碍物向机器人主体后方拨动，对障碍物进行清理，当一号皮带和二号皮带均收入机器人主体下方时，低于机器人底盘的障碍物，在一号皮带和二号皮带下方的柔性刷毛的带动下移入收集盒内部，从而能够自动识别障碍物的大小，合理有效地清除障碍物，将体积小的障碍物统一收集，将体积大的障碍物拨动至机器人主体两侧，且在碰到不规则的障碍物时，能够防止不规则的障碍物倒向机器人两主体侧壁，增加对机器人主体的防护，提高障碍清除效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明清除机构整体结构示意图；

图3是本发明清除机构拆分结构示意图；

图4是本发明一号皮带与固定框剖面结构示意图；

图5是本发明卡板与收纳管剖面结构示意图；

图6是本发明两个一号皮带连接处剖面结构示意图；

图7是本发明推杆与双向连接座剖面结构示意图；

图8是本发明二号皮带与支撑框剖面结构示意图。

图中：1、机器人主体；2、固定板；201、收集盒；202、滑轨；203、固定环；204、双向丝杆；205、一号齿轮；206、螺纹滑块；3、固定框；301、限位杆；302、U型框；303、滑块；304、齿板；4、三节电动推杆；401、收纳管；402、顶杆；403、斜板；404、弹簧；405、双向连接座；5、一号皮带；501、一号支撑框；502、空心转轴；503、二号齿轮；504、偏心电机；505、柔性刷毛；506、一号带轴转杆；6、二号皮带；601、二号支撑框；602、二号带轴转杆；603、电机；604、连接板；7、推杆；701、连接座；702、转杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8所示，一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，包括机器人主体1，机器人主体1前表面下端处等距设有四个红外传感器，机器人主体1下表面固定安装有固定板2，固定板2下方活动安装有双向丝杆204，固定板2下方活动安装有固定框3，固定框3上表面固定嵌入安装有齿板304，固定框3内部活动安装有三节电动推杆4，三节电动推杆4的第一节推杆顶端固定安装有收纳管401，收纳管401两端均活动嵌入安装有顶杆402，固定框3两侧对称活动安装有一号皮带5，一号皮带5内侧活动安装有一号支撑框501，一号支撑框501一端内部活动安装有空心转轴502，一号支撑框501另一端内部活动安装有一号带轴转杆506，两个一号皮带5后方均活动安装有二号皮带6，二号皮带6内侧活动安装有二号支撑框601，二号支撑框601两端内部均活动嵌入安装有二号带轴转杆602，二号皮带6一侧活动安装有推杆7。

双向丝杆204外侧活动套设有两个螺纹滑块206，双向丝杆204外侧表面中间处固定套设有一号齿轮205，固定板2后端固定安装有两个收集盒201，固定板2和机器人主体1通过螺栓固定连接，固定板2下表面固定安装有滑轨202，滑轨202内部滑动连接有滑块303，滑块303下端与固定框3固定连接滑块303在滑轨202内部滑动，限制固定框3的移动距离，同时增加固定框3移动时的稳定性；齿板304与一号齿轮205啮合连接，双向丝杆204两端均转动连接有固定环203，固定环203上端与固定板2固定连接，螺纹滑块206下端表面固定安装有连接板604，连接板604一端与二号支撑框601固定连接，齿板304移动，使一号齿轮205带动双向丝杆204转动，使螺纹滑块206带动连接板604和二号皮带6伸出机器人主体两侧；顶杆402一端均固定安装有斜板403，三节电动推杆4的第二节推杆表面固定安装有双向连接座405，三节电动推杆4后端通过支架与固定板2固定连接，收纳管401内部两端对称设有弹簧404，两个弹簧404一端分别与两个顶杆402一端固定连接，两个弹簧404另一端均与收纳管401固定连接，斜板403为橡胶材质，斜板403在弹簧404的弹力作用下抵住两个U型框302，使其带动固定框3移动，电动推杆第一节收缩，使斜板403卡住U型框302一端，带动固定框3复位，在三节电动推杆4的拉力作用下，通过斜板403自身的弹性形变作用下，使顶杆402在收纳管401内部收缩，将斜板403收入两个U型框302之间。

一号支撑框501上表面一端处转动连接二号齿轮503，固定框3上表面一端处固定安装有偏心电机504，固定框3内部下表面一端处固定安装有限位杆301，限位杆301贯穿一号支撑框501下表面与空心转轴502活动连接，二号齿轮503下端的转轴贯穿一号支撑框501上端与空心转轴502固定连接，且二号齿轮503和限位杆301均与一号支撑框501转动连接，限位杆301使一号支撑框501带动一号皮带5转动，并限制其位置，通过偏心电机504转动，使空心转轴502转动；两个一号支撑框501上方的二号齿轮503啮合连接，偏心电机504的输出端贯穿固定框3上表面与一个二号齿轮503固定连接，一号带轴转杆506和空心转轴502外侧均与一号皮带5转动连接，通过两个二号齿轮503的啮合，使两个一号皮带5转动；固定框3内部两侧表面均固定安装有U型框302，推杆7一端固定安装有转杆702，推杆7活动穿插于U型框302内部，两个推杆7一端均通过转杆702与双向连接座405转动连接，推杆7另一端固定安装有连接座701，一号带轴转杆506两端的转轴贯穿一号支撑框501与连接座701转动连接，通过一号支撑框501和双向连接座405与推杆7的转动连接，使推杆7顶动两个一号皮带5展开；二号带轴转杆602两端的转轴贯穿二号支撑框601，且与二号支撑框601转动连接，二号支撑框601上表面一端处固定安装有电机603，电机603的输出端与二号带轴转杆602固定连接，一号皮带5和二号皮带6下表面均固定安装有柔性刷毛505，电机603转动，使障碍物向机器人主体1后方拨动，对障碍物进行清理，一号皮带5和二号皮带6收入机器人主体1下方后，低于机器人底盘的障碍物，在一号皮带5和二号皮带6下方的柔性刷毛505的带动下移入收集盒201内部，从而能够自动识别障碍物的大小，合理有效地清除障碍物，将体积小的障碍物统一收集，将体积大的障碍物拨动至机器人主体1两侧，且在碰到不规则的障碍物时，能够防止不规则的障碍物倒向机器人两主体1侧壁，增加对机器人主体1的防护，提高障碍清除效果。

工作原理：使用时，四个红外传感器分布在机器人主体1前端面，其中两个红外传感器位于机器人主体1前端两侧处，对机器人主体1内部的处理器进行命令输入，设置红外传感器的感应距离，当机器人主体1中间的两个红外传感器感应到障碍物时，机器人主体1的处理器控制三节电动推杆4伸展，电动推杆第一节先伸展出来，此时斜板403在弹簧404的弹力作用下抵住两个U型框302，使其带动固定框3移动，同时使滑块303在滑轨202内部滑动，当滑块303移动到滑轨202一端时，电动推杆第一节伸展结束，此时两个一号皮带5伸出机器人主体1下方，然后电动推杆第二节伸展，继续推动电动推杆第一节继续移动，使斜板403与U型框302分离，通过一号支撑框501和双向连接座405与推杆7的转动连接，使推杆7顶动两个一号皮带5展开，同时齿板304移动，使一号齿轮205带动双向丝杆204转动，使螺纹滑块206带动连接板604和二号皮带6伸出机器人主体两侧，控制偏心电机504，通过两个二号齿轮503的啮合，使两个一号皮带5转动，电机603转动，使二号皮带6转动，将前方的障碍物向拨动到机器人主体1两侧，然后通过二号皮带6转动，继续使障碍物向机器人主体1后方拨动，对障碍物进行清理，当最外侧的两个红外传感器感应到障碍物时，控制机器人主体1停止移动，当四个红外传感器均没感应到障碍物时，三节电动推杆4收缩，使电动推杆第二节带动双向连接座405移动，使推杆7带动一号皮带5转动收缩，然后电动推杆第一节收缩，使斜板403卡住U型框302一端，带动固定框3复位，通过齿板304和一号齿轮205的传动，使二号皮带6复位，当固定框3复位后，在三节电动推杆4的拉力作用下，通过斜板403自身的弹性形变作用下，使顶杆402在收纳管401内部收缩，将斜板403收入两个U型框302之间，从而使一号皮带5和二号皮带6均收入机器人主体1下方，然后使低于机器人底盘的障碍物，在一号皮带5和二号皮带6下方的柔性刷毛505的带动下移入收集盒201内部，从而能够自动识别障碍物的大小，合理有效地清除障碍物，将体积小的障碍物统一收集，将体积大的障碍物拨动至机器人主体1两侧，且在碰到不规则的障碍物时，能够防止不规则的障碍物倒向机器人两主体1侧壁，增加对机器人主体1的防护，提高障碍清除效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，包括机器人主体(1)，所述机器人主体(1)前表面下端处等距设有四个红外传感器，所述机器人主体(1)下表面固定安装有固定板(2)，所述固定板(2)下方活动安装有双向丝杆(204)，所述固定板(2)下方活动安装有固定框(3)，所述固定框(3)上表面固定嵌入安装有齿板(304)，所述固定框(3)内部活动安装有三节电动推杆(4)，所述三节电动推杆(4)的第一节推杆顶端固定安装有收纳管(401)，所述收纳管(401)两端均活动嵌入安装有顶杆(402)，所述固定框(3)两侧对称活动安装有一号皮带(5)，所述一号皮带(5)内侧活动安装有一号支撑框(501)，所述一号支撑框(501)一端内部活动安装有空心转轴(502)，所述一号支撑框(501)另一端内部活动安装有一号带轴转杆(506)，两个所述一号皮带(5)后方均活动安装有二号皮带(6)，所述二号皮带(6)内侧活动安装有二号支撑框(601)，所述二号支撑框(601)两端内部均活动嵌入安装有二号带轴转杆(602)，所述二号皮带(6)一侧活动安装有推杆(7)。

2.根据权利要求1所述的一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，所述双向丝杆(204)外侧活动套设有两个螺纹滑块(206)，所述双向丝杆(204)外侧表面中间处固定套设有一号齿轮(205)，所述固定板(2)后端固定安装有两个收集盒(201)，所述固定板(2)和所述机器人主体(1)通过螺栓固定连接，所述固定板(2)下表面固定安装有滑轨(202)，所述滑轨(202)内部滑动连接有滑块(303)，所述滑块(303)下端与所述固定框(3)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，所述齿板(304)与所述一号齿轮(205)啮合连接，所述双向丝杆(204)两端均转动连接有固定环(203)，所述固定环(203)上端与所述固定板(2)固定连接，所述螺纹滑块(206)下端表面固定安装有连接板(604)，所述连接板(604)一端与所述二号支撑框(601)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，所述顶杆(402)一端均固定安装有斜板(403)，所述三节电动推杆(4)的第二节推杆表面固定安装有双向连接座(405)，所述三节电动推杆(4)后端通过支架与所述固定板(2)固定连接，所述收纳管(401)内部两端对称设有弹簧(404)，两个所述弹簧(404)一端分别与两个所述顶杆(402)一端固定连接，两个所述弹簧(404)另一端均与所述收纳管(401)固定连接，所述斜板(403)为橡胶材质。

5.根据权利要求1所述的一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，所述一号支撑框(501)上表面一端处转动连接二号齿轮(503)，所述固定框(3)上表面一端处固定安装有偏心电机(504)，所述固定框(3)内部下表面一端处固定安装有限位杆(301)，所述限位杆(301)贯穿所述一号支撑框(501)下表面与所述空心转轴(502)活动连接，所述二号齿轮(503)下端的转轴贯穿所述一号支撑框(501)上端与所述空心转轴(502)固定连接，且所述二号齿轮(503)和限位杆(301)均与一号支撑框(501)转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，两个所述一号支撑框(501)上方的二号齿轮(503)啮合连接，所述偏心电机(504)的输出端贯穿所述固定框(3)上表面与一个所述二号齿轮(503)固定连接，所述一号带轴转杆(506)和所述空心转轴(502)外侧均与所述一号皮带(5)转动连接。

7.根据权利要求4所述的一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，所述固定框(3)内部两侧表面均固定安装有U型框(302)，所述推杆(7)一端固定安装有转杆(702)，所述推杆(7)活动穿插于U型框(302)内部，两个所述推杆(7)一端均通过所述转杆(702)与所述双向连接座(405)转动连接，所述推杆(7)另一端固定安装有连接座(701)，所述一号带轴转杆(506)两端的转轴贯穿所述一号支撑框(501)与所述连接座(701)转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种具有清除障碍功能的人工智能机器人，其特征在于，所述二号带轴转杆(602)两端的转轴贯穿所述二号支撑框(601)，且与二号支撑框(601)转动连接，所述二号支撑框(601)上表面一端处固定安装有电机(603)，所述电机(603)的输出端与所述二号带轴转杆(602)固定连接，所述一号皮带(5)和所述二号皮带(6)下表面均固定安装有柔性刷毛(505)。

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