CN204263172U - 一种家用机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种家用机器人，包括本体，所述本体的两侧分别设置有手臂，所述本体的内部设置有控制模块、视觉模块、听觉模块、通讯模块以及电机驱动模块；所述手臂包括固定座、导杆、活动座、螺杆以及关节电机，所述关节电机安装在所述固定座上，所述活动座上固定安装有第一关节板，所述关节板上转动连接有第二关节板，所述第二关节板与所述活动座之间还连接有连杆，且所述连杆、所述活动座与所述第二关节板之间相互形成曲柄连杆机构，所述第二关节板上还安装有夹持组件。由于手臂关节的运动是通过关节电机驱动螺杆转动，使得活动座在导杆上滑动，进而驱动曲柄连杆机构实现关节的转动，结构简单，动作更加稳定，对电机的负载要求更低。

Description

一种家用机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机械装置，尤其是一种家用机器人。

背景技术

机器人技术作为战略高科技技术，深受世界各国的重视，而服务性机器人作为前沿高科技研究最活跃的一个领域，更是备受关注，现在市场上家用服务类机器人功能比较单一，主要是一些清洁型机器人，并不能满足用户需要。

申请号为ZL201410145576.7的中国发明专利申请说明书中公开了一种智能家用机器人，包括机器人本体、移动底盘以及机器人头部，所述机器人本体设置在所述移动底盘上，所述机器人头部设置在所述机器人本体上部并通过其内设置的第一电机和第二电机实现机器人头部左右以及上下运动，所述移动底盘通过其内设置的第三电机和第四电机进行移动，其中，所述机器人本体内部包括主控制模块、电机控制模块、视觉模块、语音采集模块以及自动充电模块。该家用机器人通过设置视觉模块、语音模块等功能性模块，在一定程度上可以提供家用机器人的智能化和人性化，但是该家用机器人并没有手臂，使得该家用机器人能够实现的功能受到限制。

目前市场上也有一些具有手臂的家用机器人，但是这写机器人的手臂一般采用电机直接驱动手臂关节的转动，结构较为复杂、且对电机负载的要求较高，进而导致机器人成本较高，仍有进一步改进的空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有手臂，且手臂结构简单、动作稳定、对电机负载要求较低的家用机器人。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种家用机器人，包括本体，所述本体的顶部具有机械头，所述本体的两侧分别设置有手臂，下端设置有行走组件，所述本体的内部设置有控制模块、视觉模块、听觉模块、通讯模块以及用于控制所述手臂和所述行走组件运动的电机驱动模块；

所述手臂包括安装在所述本体上的固定座、水平安装在所述固定座上的导杆、可在所述导杆上滑动的活动座、用于带动所述活动座滑动的螺杆以及用于驱动所述螺杆转动的关节电机，所述关节电机安装在所述固定座上，所述活动座上固定安装有第一关节板，所述第一关节板上转动连接有第二关节板，所述第二关节板与所述活动座之间还连接有连杆，且所述连杆、所述活动座与所述第二关节板之间相互形成曲柄连杆机构，所述第二关节板上还安装有夹持组件，所述关节电机与所述电机驱动模块连接。

采用上述技术方案，通过设置手臂使得机器人可以在控制模块的控制下实现更多的功能，同时，由于手臂关节的运动是通过关节电机驱动螺杆转动，使得活动座在导杆上滑动，进而驱动曲柄连杆机构实现关节的转动，结构简单，与传统机械手臂使用电机直接驱动手臂关键转动的技术方案相比，动作更加稳定，对电机的负载要求更低。

作为本实用新型的一种改进，所述夹持组件包括手爪电机以及相互配合的第一手爪和第二手爪，所述第一手爪上安装有主动齿轮，所述第二手爪上安装有与所述主动齿轮配合的从动齿轮，所述主动齿轮与所述手爪电机的输出轴连接，所述手爪电机与所述电机驱动模块连接。通过上述改进，使得一个电机可以驱动两个手爪进行夹持动作。

作为本实用新型的一种改进，所述第一手爪和/或所述第二手爪上安装有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与所述控制模块连接。通过上述改进，压力传感器可以使得手爪具有感知功能。

作为本实用新型的一种改进，所述行走组件为履带行走机构，所述行走组件上还设置有用于探测障碍物的超声波模块，所述超声波模块同时与所述控制模块连接。通过上述改进，可以使得机器人在行走过程中可以主动避让障碍物。

作为本实用新型的一种优选，所述控制模块包括用于发出操作命令的上位机和分别与所述视觉模块、所述听觉模块、所述通讯模块和所述电机驱动模块连接的下位机。

作为本实用新型的一种优选，所述视觉模块包括位于所述机械头内的摄像头。

作为本实用新型的一种优选，所述听觉模块包括设置在所述本体上的立体麦克风。

附图说明

图1为本实用新型家用机器人的结构示意图；

图2为本实用新型家用机器人本体内的结构示意图。

图中对应标示如下：

1-本体；                2-机械头；

3-手臂；                31-固定座；

32-导杆；               33-活动座；

34-螺杆；               35-关节电机；

36-第一关节板；         37-第二关节板；

38-连杆；               4-行走组件；

5-夹持组件；            51-手爪电机；

52-第一手爪；           53-第二手爪；

54-主动齿轮；           55-从动齿轮；

6-超声波模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种家用机器人，包括本体1，本体1整体呈圆柱状，其顶部具有机械头2，机械头2呈半球形。本体1的两侧分别设置有手臂3，下端设置有行走组件4，行走组件4可以是常规的形状组件4，优选为履带行走机构，因为履带行走可以适应相对复杂的环境，稳定性也相对较好。

本体1的内部设置有控制模块、视觉模块、听觉模块、通讯模块以及用于控制手臂3和行走组件4运动的电机驱动模块。控制模块包括用于发出操作指令的上位机和分别与视觉模块、听觉模块、通讯模块和电机驱动模块连接的下位机，上位机和下位机可以是现有技术中存在的上位机和下位机，在本实施例中，上位机为PC，负责完成机器人的运动路线规划、传感器信息融合控制算法、视觉处理、人机接口及远程处理等任务，下位机为STC89C52单片机，STC89C52单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，STC89C52使用经典的MCS-51内核，STC公司对该内核做了很多的改进使得芯片具有传统单片机不具备的功能，下位机负责完成电机伺服控制、反馈处理、图像处理、语音识别和通信接口等功能。

视觉模块可以采用常规的视觉模块，也可以采用新型的视觉模块。在本实施例中，视觉模块包括位于机械头2内的摄像头以及连接摄像头和控制模块的视觉传输线路，摄像头可以只有一个，也可以设置多个，具体设置数量可以根据实际需要设置。

摄像头将采集到的静态和/或动态图像通过视觉传输线路提供给控制模块，控制模块从图像中获得所需的信息并构造出环境对象的明确而有意义的描述，并根据这些描述发出相应的控制指令。

听觉模块可以采用常规的听觉模块，也可以采用新型的听觉模块。在本实施例中，听觉模块包括设置在本体1上的立体麦克风和连接立体麦克风和控制模块的音频传输线路，立体麦克风可以只有一个，也可以设置多个，具体设置数量可以根据实际需要设置。

在本实施例中，还在本体1上设置了喇叭，喇叭也是通过听觉模块的音频传输线路与控制模块连接的，为了确保有足够的电流驱动喇叭正常工作，最好在喇叭和音频传输线路之间设置功率放大电路。

为了降低音频传输线路所占用的带宽，同时考虑人类声音的频率范围大约是在300Hz一3400Hz，在本实施例中设置音频传输线路只传送频率范围在1000Hz-3000Hz的声音，在这个范围之外的声音将会被忽略。

通讯模块可以采用常规的通讯模块，也可以采用新型的通讯模块。在本实施例中，通讯模块采用ROKl01007型蓝牙模块，ROKl01007型蓝牙模块是爱立信公司推出的适合于短距离通信的无线基带模块，它的集成度高、功耗小(射频功率为1mW)，支持所有的蓝牙协议，可嵌入任何需要蓝牙功能的设备中。该模块包括基带控制器、无线收发器、闪存、电源管理模块和时钟5个功能模块，可提供高至HCI(主机控制接口)层的功能。这样，通过其他带有蓝牙功能的设备就可以对家用机器人进行控制，操作方便。

电机驱动模块可以采用常规的电机驱动模块，也可以采用新型的电机驱动模块。在本实施例中，采用L298驱动电路对行走组件4上的电机进行驱动，采用L293驱动电路对手臂3上的关节电机进行驱动，对于手臂3上的手爪电机则直接通过STC89C52单片机提供的电流进行驱动。

本体1两侧设置的手臂3包括安装在本体1上的固定座31、水平安装在固定座31上的导杆32、可在导杆32上滑动的活动座33、用于带动活动座31滑动的螺杆34以及用于驱动螺杆34转动的关节电机35。同一个固定座31上设置的导杆32的数量可以根据实际需要设置，在本实施例中，两只手臂的其中一只手臂上，固定座31上设置有三根相互平行且位于同一水平面上的导杆32，另一只手臂上，固定座31上设置有两根相互平行且位于同一水平面上的导杆32。对于每一只手臂，螺杆34设置在其中两根导杆32之间，且螺杆34与导杆32相平行。活动座33上开设与与螺杆34配合的螺纹孔，螺杆34的一端安装在该螺纹孔内，另一端与关节电机35的输出轴连接，关节电机35安装在所述固定座34上，关节电机35优选为步进电机，关节电机35还与电机驱动模块连接。

活动座33上固定安装有第一关节板36，第一关节板36上转动连接有第二关节板37，第二关节板37与活动座33之间还连接有连杆38，且连杆38、活动座33与第二关节板37之间相互形成曲柄连杆机构，这样，通过关节电机35驱动螺杆34顺时针或逆时针转动，使得活动座33在导杆32上滑动，再通过曲柄连杆机构将活动座33的直线运动转化成第二关节板37的旋转运动，实现手臂3的关节运动功能。

在本实施例中，第二关节板37上还安装有夹持组件5。夹持组件5包括手爪电机51以及相互配合的第一手爪52和第二手爪53，第一手爪52上安装有主动齿轮54，第一手爪52与主动齿轮54之间固定连接，这样第一手爪52可以随着主动齿轮54的转动而转动，第二手爪53上安装有与主动齿轮54配合的从动齿轮55，第二手爪53与从动齿轮55也是固定连接。

主动齿轮54与手爪电机51的输出轴连接，两者之间的连接方式可以是直接连接，也可以是间接连接。在本实施例中，主动齿轮54与手爪电机51的输出轴间接连接，具体的连接方式(图1中未显示具体连接方式)为常规的方式，如连杆或皮带连接，此处不再详述。手爪电机51也与电机驱动模块连接。

为了提高家用机器人的感知能力，本实施例还在第一手爪52和/或第二手爪53上安装有压力传感器，压力传感器的信号输出端与控制模块连接。这样，控制模块可以根据压力传感器提供的信号判断夹持组件5是否有夹持到物体以及夹持物体的力度，并根据这些信息发出相关指令。

作为一种优选，在本实施例中，本体1两侧的两个手臂1中，第一手爪52和第二手爪53的运动方向是不同的，其中一个手臂1的第一手爪52和第二手爪53是在水平方向运动的，另一个手臂1的第一手爪52和第二手爪53是在竖直方向运动的，这样可以使得两个手臂可以相互配合做更多的动作。

此外，本实施例在行走组件4上还设置有用于探测障碍物的超声波模块6，超声波模块6同时与控制模块连接。超声波模块6可以使得机器人在行走过程中可以主动避让障碍物。

需要说明的是，在本实施例中所使用的各个电子元件或电路都是现有技术中存在的电机元件或电路。

上面结合附图对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本实用新型做出各种变形，如将主动齿轮54和从动齿轮55的安装位置对调等，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种家用机器人，包括本体，其特征在于，所述本体的顶部具有机械头，所述本体的两侧分别设置有手臂，下端设置有行走组件，所述本体的内部设置有控制模块、视觉模块、听觉模块、通讯模块以及用于控制所述手臂和所述行走组件运动的电机驱动模块；

所述手臂包括安装在所述本体上的固定座、水平安装在所述固定座上的导杆、可在所述导杆上滑动的活动座、用于带动所述活动座滑动的螺杆以及用于驱动所述螺杆转动的关节电机，所述关节电机安装在所述固定座上，所述活动座上固定安装有第一关节板，所述第一关节板上转动连接有第二关节板，所述第二关节板与所述活动座之间还连接有连杆，且所述连杆、所述活动座与所述第二关节板之间相互形成曲柄连杆机构，所述第二关节板上还安装有夹持组件，所述关节电机与所述电机驱动模块连接。

2.如权利要求1所述的家用机器人，其特征在于，所述夹持组件包括手爪电机以及相互配合的第一手爪和第二手爪，所述第一手爪上安装有主动齿轮，所述第二手爪上安装有与所述主动齿轮配合的从动齿轮，所述主动齿轮与所述手爪电机的输出轴连接，所述手爪电机与所述电机驱动模块连接。

3.如权利要求2所述的家用机器人，其特征在于，所述第一手爪和/或所述第二手爪上安装有压力传感器，所述压力传感器的信号输出端与所述控制模块连接。

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的家用机器人，其特征在于，所述行走组件为履带行走机构，所述行走组件上还设置有用于探测障碍物的超声波模块，所述超声波模块同时与所述控制模块连接。

5.如权利要求1-3中任一权利要求所述的家用机器人，其特征在于，所述控制模块包括用于发出操作命令的上位机和分别与所述视觉模块、所述听觉模块、所述通讯模块和所述电机驱动模块连接的下位机。

6.如权利要求1-3中任一权利要求所述的家用机器人，其特征在于，所述视觉模块包括位于所述机械头内的摄像头。

7.如权利要求1-3中任一权利要求所述的家用机器人，其特征在于，所述听觉模块包括设置在所述本体上的立体麦克风。