CN205043784U - 一种可自主移动的多功能机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可自主移动的多功能机器人，包括：底部装置，包括激光雷达和碰撞检测传感器，分别探测并反馈障碍物的第一和第二距离信息；本体装置，位于底部装置的上方，包括多个超声波传感器和控制单元，超声波传感器探测并反馈障碍物的第三距离信息，控制单元接收上述各距离信息并计算机器人与障碍物的间距；以及头部装置，位于本体装置的上方，包括摄像头和显示屏。相比于现有技术，本实用新型无需借助任何外部传感器，藉由机器人自身携带的激光雷达、碰撞检测传感器以及超声波传感器等多种不同类型的测距器件对环境进行侦测，可大幅提升机器人的自主思维能力和智能化水平。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人设计技术，尤其涉及一种可自主移动的多功能机器人。
背景技术
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，还可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业或者危险行业的工作。
在现有技术中，大部分的机器人都已具备一定的感知功能，如摄像头提供视，麦克风提供听，扬声器提供说。以遥控机器人为例，其通过操作者遥控完成各种远程作业。遥控机器人与传统遥控器相似，并增加了用于机器人的各种技术，操作者可以通过可视距离内遥控，也可在电视图像中进行监控操作。然而，现有的机器人基本都是静物或遥控类装置，并不具备自主移动的能力。
有鉴于此，如何设计一种新的多功能机器人，以改善现有技术中的上述缺陷，进而提升自主移动能力，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
实用新型内容
针对现有技术中的机器人在实现自主移动时所存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种新颖的、可自主移动的多功能机器人。
依据本实用新型的一个方面，提供了一种可自主移动的多功能机器人，包括：
底部装置，包括激光雷达和碰撞检测传感器，其中，所述激光雷达用于探测障碍物并反馈所述障碍物的第一距离信息，所述碰撞检测传感器用于探测所述障碍物并反馈所述障碍物的第二距离信息；
本体装置，位于所述底部装置的上方，所述本体装置包括多个超声波传感器和控制单元，其中，所述超声波传感器用于通过声波定向探测所述障碍物并反馈所述障碍物的第三距离信息；所述控制单元接收所述第一距离信息、所述第二距离信息以及所述第三距离信息，并根据各自的权重计算所述多功能机器人与所述障碍物的间距以进行自动导航与移动避障；以及
头部装置，位于所述本体装置的上方，所述头部装置包括摄像头和显示屏，其中，所述摄像头用于实时采集所述多功能机器人移动过程中的图像；所述显示屏用于显示所述多功能机器人的各类状态信息。
在其中的一实施例，所述底部装置还包括移动部件，用于使所述多功能机器人移动。
在其中的一实施例，所述碰撞检测传感器包括非接触式碰撞检测传感器和接触式碰撞检测传感器。
在其中的一实施例，所述非接触式碰撞检测传感器为红外障碍物探测传感器，用于探测所述障碍物并反馈所述障碍物的第二距离信息。
在其中的一实施例，所述接触式碰撞检测传感器用于在所述多功能机器人与所述障碍物进行物理接触时，输出一碰撞信号。
在其中的一实施例，所述多功能机器人还包括手臂装置，可拆卸地安装于所述本体装置，所述手臂装置包括两个手臂以及固定于所述手臂之间的托盘，用于搬运或托起物品。
在其中的一实施例，所述本体装置还包括投影仪，用于将待显示的信息以投影方式显示。
在其中的一实施例，所述多功能机器人还包括多个麦克风和语音识别单元，所述麦克风用于接收声音信号，所述语音识别单元用于将所述声音信号转化为数字信号，其中，所述数字信号表征所述多功能机器人的指令动作。
在其中的一实施例，所述多功能机器人还包括扬声器，用于放大并传递所述多功能机器人的声音信号。
在其中的一实施例，所述头部装置还包括光线传感器和照明单元，其中所述光线传感器用于侦测环境光的明暗度；所述照明单元用于在所述环境光的明暗度低于预设阈值时提供辅助照明。进一步，所述照明单元为LED阵列。
在其中的一实施例，所述头部装置可沿水平方向和/或竖直方向自由摇动，通过所述头部装置的摇动使所述摄像头和所述显示屏移动至预定的位置。
在其中的一实施例，所述多功能机器人还包括手势识别单元，用于识别使用者的手势并将所述手势转化为数字信号，通过所述数字信号使所述多功能机器人搬运或托起物品。
采用本实用新型的可自主移动的多功能机器人，其底部装置包括激光雷达和碰撞检测传感器，激光雷达用于探测障碍物并反馈障碍物的第一距离信息，碰撞检测传感器用于探测障碍物并反馈障碍物的第二距离信息；本体装置位于底部装置的上方，其包括多个超声波传感器和控制单元，超声波传感器用于通过声波定向探测障碍物并反馈障碍物的第三距离信息，控制单元接收上述第一距离信息、第二距离信息以及第三距离信息，并根据各自的权重计算多功能机器人与障碍物的间距从而进行自动导航与移动避障；头部装置位于本体装置的上方，其包括摄像头和显示屏，摄像头用于实时采集机器人移动过程中的图像，显示屏用于显示机器人的各类状态信息。相比于现有技术，本实用新型藉由机器人自身携带的激光雷达、碰撞检测传感器以及超声波传感器等多种不同类型的测距器件对环境进行侦测，使得机器人不仅拥有对环境的感知能力，还可根据环境的变化来自主导航从而寻找通向目标位置的路线。此外，本实用新型的机器人具备视频实时传输、手势语音交互以及物品托举或搬运等诸多扩展功能。由于本实用新型的机器人无需借助任何外部传感器，完全依赖自身的测距传感器来进行环境侦测，因而可大幅提升机器人的自主思维能力和智能化水平。
附图说明
读者在参照附图阅读了本实用新型的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本实用新型的各个方面。其中，
图1示出依据本实用新型一实施方式的可自主移动的多功能机器人的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本实用新型的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本实用新型所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本实用新型各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1示出依据本实用新型一实施方式的可自主移动的多功能机器人的结构示意图。参照图1，本实用新型的多功能机器人主要包括机器人底部装置(以下简称为“底部装置”)、机器人身体装置(以下简称为“本体装置”)和机器人头部装置(以下简称为“头部装置”)。
详细而言，本实用新型的底部装置包括激光雷达和碰撞检测传感器。例如，底部装置包括移动部件，透过该移动部件使多功能机器人移动。激光雷达用于探测障碍物并反馈该障碍物的第一距离信息，碰撞检测传感器用于探测该障碍物并反馈障碍物的第二距离信息。在一较佳实施例中，碰撞检测传感器包括非接触式碰撞检测传感器和接触式碰撞检测传感器。例如，非接触式碰撞检测传感器可以是红外障碍物探测传感器，通过发射红外光探测返回的光强大小不同来确定机器人与障碍物之间的大致位置和距离，以定位障碍物。此外，接触式碰撞检测传感器用于在多功能机器人与障碍物进行物理接触时，输出一碰撞信号。
本体装置位于底部装置的上方。本体装置包括多个超声波传感器和控制单元。超声波传感器用于通过声波定向探测该障碍物并反馈障碍物的第三距离信息。控制单元接收来自激光雷达的第一距离信息、来自碰撞检测传感器的第二距离信息以及来自超声波传感器的第三距离信息，并根据各自的权重计算多功能机器人与障碍物的间距以进行自动导航与移动避障。
一般来说，激光雷达可覆盖0.1米以上的距离，其测量精度高，定向性较好，但是激光雷达成本高，二维平面扫描对立体空间的障碍物存在盲区。碰撞检测传感器，诸如红外障碍物探测传感器，可覆盖0.02米～0.3米的距离，测距精度较高，成本较低，但是其覆盖距离小，易受干扰，往往用在0.02米～0.1米的近距离障碍物检测。而超声波传感器的覆盖距离相比红外障碍物探测传感器更远一些，诸如0.1米～10米。其能够实现立体式覆盖，且覆盖空间范围大，成本较低，但是其测距精度较差，定向能力不足，往往用在0.1米～3米的立体空间范围内的障碍物检测。由上述可知，本实用新型在进行数据融合时，可充分利用激光雷达、碰撞检测传感器和超声波传感器各自的测距优势，并且相互弥补彼此之间的测距劣势，从而精确地计算多功能机器人与障碍物之间的距离，将机器人的环境侦测与自主移动有机地结合在一起，提高机器人的自主思维能力和智能化水平。
头部装置位于本体装置的上方，可以上下左右自由的摇动。该头部装置包括摄像头和显示屏。其中，摄像头用于实时采集多功能机器人移动过程中的图像，而显示屏用于显示多功能机器人与障碍物的间距。例如，上述显示屏的尺寸大小可设置为完全匹配于头部装置的外形轮廓，以最大化屏幕显示的面积。此外，通过头部装置沿水平方向和/或竖直方向的自由摇动，可以使得其中的显示屏和摄像头移动至最佳的位置。
在一具体实施例，多功能机器人还包括手臂装置，其可拆卸地安装于本体装置。手臂装置包括两个手臂以及固定于两手臂之间的托盘，藉由托盘来搬运或托举物品。
为了扩展多功能机器人的其他应用功能，在一些实施例中，本体装置还包括投影仪，用于将待显示的信息以投影方式显示。如图1所示，投影仪的形状可以为圆形。在一些实施例中，头部装置还包括多个麦克风和语音识别单元，麦克风用于接收声音信号，语音识别单元用于将声音信号转化为数字信号。在此，数字信号表征多功能机器人的指令动作。另外，头部装置还可包括扬声器。扬声器用于放大并传递多功能机器人的声音信号。例如，扬声器设置在与显示屏相对的另一侧(如机器人的背面一侧)。此外，本实用新型的多功能机器人还可包括手势识别单元，用于识别使用者的手势并将其转化为数字信号，通过数字信号使多功能机器人搬运或托起物品。本领域的技术人员应当理解，上述示意性实施例中的麦克风、语音识别单元和扬声器均设置于机器人的头部装置，然而本实用新型并不只局限于此，在其它的实施例中，麦克风、语音识别单元和扬声器还可设置在除了头部装置之外的其它位置。诸如，它们位于底部装置或本体装置。
在一具体实施例，头部装置还可包括光线传感器和照明单元。其中，光线传感器用于侦测环境光的明暗度，而照明单元用于在环境光的明暗度低于预设阈值时，给多功能机器人自主移动提供辅助照明。例如，该照明单元为LED阵列。
采用本实用新型的可自主移动的多功能机器人，其底部装置包括激光雷达和碰撞检测传感器，激光雷达用于探测障碍物并反馈障碍物的第一距离信息，碰撞检测传感器用于探测障碍物并反馈障碍物的第二距离信息；本体装置位于底部装置的上方，其包括多个超声波传感器和控制单元，超声波传感器用于通过声波定向探测障碍物并反馈障碍物的第三距离信息，控制单元接收上述第一距离信息、第二距离信息以及第三距离信息，并根据各自的权重计算多功能机器人与障碍物的间距从而进行自动导航与移动避障；头部装置位于本体装置的上方，其包括摄像头和显示屏，摄像头用于实时采集机器人移动过程中的图像，显示屏用于显示多功能机器人的各类状态信息。相比于现有技术，本实用新型藉由机器人自身携带的激光雷达、碰撞检测传感器以及超声波传感器等多种不同类型的测距器件对环境进行侦测，使得机器人不仅拥有对环境的感知能力，还可根据环境的变化来自主导航从而寻找通向目标位置的路线。此外，本实用新型的机器人具备视频实时传输、手势语音交互以及物品托举或搬运等诸多扩展功能。由于本实用新型的机器人无需借助任何外部传感器，完全依赖自身的测距传感器来进行环境侦测，因而可大幅提升机器人的自主思维能力和智能化水平。
上文中，参照附图描述了本实用新型的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以对本实用新型的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本实用新型权利要求书所限定的范围内。
Claims (13)
1.一种可自主移动的多功能机器人，其特征在于，该多功能机器人包括：
底部装置，包括激光雷达和碰撞检测传感器，其中，所述激光雷达用于探测障碍物并反馈所述障碍物的第一距离信息，所述碰撞检测传感器用于探测所述障碍物并反馈所述障碍物的第二距离信息；
本体装置，位于所述底部装置的上方，所述本体装置包括多个超声波传感器和控制单元，其中，所述超声波传感器用于通过声波定向探测所述障碍物并反馈所述障碍物的第三距离信息；所述控制单元接收所述第一距离信息、所述第二距离信息以及所述第三距离信息，并根据各自的权重计算所述多功能机器人与所述障碍物的间距以进行自动导航与移动避障；以及
头部装置，位于所述本体装置的上方，所述头部装置包括摄像头和显示屏，其中，所述摄像头用于实时采集所述多功能机器人移动过程中的图像；所述显示屏用于显示所述多功能机器人的各类状态信息。
2.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述底部装置还包括移动部件，用于使所述多功能机器人移动。
3.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述碰撞检测传感器包括非接触式碰撞检测传感器和接触式碰撞检测传感器。
4.根据权利要求3所述的多功能机器人，其特征在于，所述非接触式碰撞检测传感器为红外障碍物探测传感器，用于探测所述障碍物并反馈所述障碍物的第二距离信息。
5.根据权利要求3所述的多功能机器人，其特征在于，所述接触式碰撞检测传感器用于在所述多功能机器人与所述障碍物进行物理接触时，输出一碰撞信号。
6.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述多功能机器人还包括手臂装置，可拆卸地安装于所述本体装置，所述手臂装置包括两个手臂以及固定于所述手臂之间的托盘，用于搬运或托起物品。
7.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述本体装置还包括投影仪，用于将待显示的信息以投影方式显示。
8.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述多功能机器人还包括多个麦克风和语音识别单元，所述麦克风用于接收声音信号，所述语音识别单元用于将所述声音信号转化为数字信号，其中所述数字信号表征所述多功能机器人的指令动作。
9.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述多功能机器人还包括扬声器，用于放大并传递所述多功能机器人的声音信号。
10.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述头部装置还包括光线传感器和照明单元，其中，所述光线传感器用于侦测环境光的明暗度；所述照明单元用于在所述环境光的明暗度低于预设阈值时提供辅助照明。
11.根据权利要求10所述的多功能机器人，其特征在于，所述照明单元为LED阵列。
12.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述头部装置可沿水平方向和/或竖直方向自由摇动，通过所述头部装置的摇动使所述摄像头和所述显示屏移动至预定的位置。
13.根据权利要求1所述的多功能机器人，其特征在于，所述多功能机器人还包括手势识别单元，用于识别使用者的手势并将所述手势转化为数字信号，通过所述数字信号使所述多功能机器人搬运或托起物品。
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