CN205665586U - 车间智能服务机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车间智能服务机器人，包括：主构件单元，用于支撑及安装设备；行进单元，用于实现机器人行进及转向；监测单元，用于实现对周围环境的监测；控制单元，用于数据存储、分析和执行；手持单元，用于和控制单元进行无线通讯。本实用新型的车间智能服务机器人可以通过舵机控制摆臂旋转，减小自身体积，可以让机器人进入更狭小的空间去探测和摄像。本实用新型的车间智能服务机器人智能化程度高，功能强大，易修复性强，能够在车间环境里帮助工人减轻劳动负担，检测工作环境情况，危险环境下进行智能探测，实现安全防范和进行车间智能服务。

Description

车间智能服务机器人

技术领域

本实用新型涉及服务机器人领域，特别涉及一种车间智能服务机器人。

背景技术

目前各种工业机器人在工厂生产线中的应用越来越广泛，如焊接机器人、装配机器人和喷涂机器人等，这些机器人大大提高了生产效率和生产精度，但它们只是在固定生产线中重复进行某些操作，不能满足车间人员其他方面的需求。比如，车间工程师在工厂里维修和维护设备的时候，往往需要背着沉重的工具包、润滑油等材料，这成为了工程师的一个负担；有些车间存在潜在的危险，车间人员不能及时察觉；机器设备出现故障时，对于很多狭小的地方，工程师很难进去查看具体情况。因此，工厂车间急需一种智能服务机器人，协助车间人员完成设备维护、车间巡视等工作。

实用新型内容

本实用新型整合了现有技术资源，提供了一种智能化程度高、使用方便、能够在工厂车间中扮演多种角色的智能服务机器人。

为了更好的服务车间人员，解决上述技术问题，本实用新型的车间智能服务机器人包括以下内容。

主构件单元，主要由机身、竖直下摆臂、竖直上摆臂、水平摆臂和四个舵机构成。其中，所述机身用于支撑机器人，机身上面还用于放置工具包、润滑油等物品，机身内部用于固定放置控制单元；机身前端中间位置固定安装了一个舵机Ⅰ，舵机Ⅰ的输出轴和一个舵盘固连，竖直下摆臂通过螺钉固定连接于舵机Ⅰ输出轴端的舵盘上；竖直下摆臂上端固定安装了一个舵机Ⅱ，竖直上摆臂通过螺钉固定连接于舵机Ⅱ输出轴端的舵盘上；竖直上摆臂上端固定安装了一个舵机Ⅲ，水平摆臂通过螺钉固定连接于舵机Ⅲ输出轴端的舵盘上；机身后端中间位置固定安装舵机Ⅳ。

行进单元，由4个直流电机、4个减速器、四个驱动轮、1个直流电机驱动器构成。其中，所述4个减速器分别与4个驱动轮连接，所述4个驱动轮分别独立的安装在车间机器人机身底部的前左方、前右方、后左方和后右方，每一个驱动轮分别与一个减速器相连，每一个减速器还分别与一个直流电机连接，四个直流电机都连接在直流电机驱动器上，直流电机驱动器放在机身内，并与控制单元连接。

监测单元，主要包括用于拍摄车间视频的摄像头、监测人体位置的热释电人体红外传感器、监测距离的超声波传感器、监测烟雾和火灾的火焰传感器、用于监测车间环境温度的温度传感器、用于监测车间易燃气体的可燃气体传感器。其中，所述摄像头与舵机Ⅳ固定连接，人体红外传感器安装于竖直下摆臂的中间位置，四个超声波传感器水平分布安装在水平摆臂上，火焰传感器、温度传感器和可燃气体传感器安装在机身的侧面。

控制单元，主要包括微处理器、晶振及复位电路、存储模块、WIFI无线传输模块、舵机控制模块、图像处理模块、数据采集模块、报警器、供电电池等。其中，所述微处理器、晶振及复位电路、存储模块集成在一个电路板上。图像处理模块连接摄像头，数据采集模块连接热释电人体红外传感器、超声波传感器、火焰传感器、温度传感器、可燃气体传感器。所述的所有舵机都与舵机控制模块相连，电路板、舵机控制模块、WIFI无线传输模块、图像处理模块、数据采集模块和供电电池均安装在机身内部；供电电池为可充电电池，为电路板供电。所述的微处理器与直流电机驱动器通讯，可以控制行进单元的行进和转向。所述的微处理器与数据采集模块和图像处理模块通讯，采集传感器数据或视频数据，并保存在存储装置中。报警器安装在机身的侧面，并与微处理器相连，当微处理器采集的温度数据超过设定阈值或采集到车间中有可燃气体或火焰，将与报警器通讯，发出报警声音。所述的微处理器与WIFI无线传输模块通讯，接收或发送各种无线控制信号。所述的微处理器能够与舵机控制模块进行通讯，控制所有舵机的顺时针或逆时针旋转，舵机Ⅰ、舵机Ⅱ和舵机Ⅲ的旋转角度均为90度，舵机Ⅳ可以在0-60度范围内任意旋转。舵机Ⅰ旋转后，竖直下摆臂可转到水平位置；舵机Ⅱ旋转后，竖直上摆臂可转到水平位置；舵机Ⅲ旋转后，水平摆臂可转到竖直位置。当本实用新型的车间智能服务机器人，需要到车间内的狭小空间进行探测和巡视时，舵机Ⅰ、舵机Ⅱ和舵机Ⅲ将旋转90度。舵机Ⅰ、舵机Ⅱ和舵机Ⅲ旋转后，竖直下摆臂、竖直上摆臂和水平摆臂可以折叠，水平叠放在所述的机身上面。舵机Ⅳ旋转时，摄像头相应旋转，增加拍摄范围。

手持单元，用于和控制单元进行无线通讯，主要包括一个智能手机和手机端APP软件，其中，所述APP软件能实现车间服务机器人的方向控制，也能显示机器人所采集的视频、传感器参数等信息。通过控制单元中的WIFI无线传输模块，控制单元和手持单元建立无线通讯，传输控制信号和数据信息。

本实用新型的车间智能服务机器人，包括两种控制模式：遥控模式和自动跟踪模式。在遥控模式下，车间智能服务机器人的方向控制由APP软件按钮操控；在自动跟踪模式下，所述的微处理器通过读取人体红外传感器、四个超声波传感器的反馈信号，实现车间智能服务机器人的自动跟踪人的行走路线。

本实用新型的车间智能服务机器人的操作包括以下步骤。

（1）当需要车间智能服务机器人载物跟随人行走时，首先打开手机端APP软件的自动跟踪模式控制按钮，控制单元通过与4个超声波传感器和1个人体红外传感器通讯，使机器人载着物品跟随使用者。

（2）当需要车间智能服务机器人帮助车间人员探测拍照或者车间某地方发生危险不方便进入的时候，打开手机端APP软件的遥控模式控制按钮，可以用手机端APP软件控制机器人行走并且实时的取像，机器人自身带的传感器也可以把里面的环境数据传输到手机中。在遥控模式下，操作人员远程操作而不必进入现场，安装于车身尾部的高清摄像头与舵机相连，为摄像头提供一定角度范围内的旋转，并与传感器一起将实时数据传输到手机单元。

（3）当需要车间智能服务机器人进入车间的狭小空间进行探测和拍照时，打开手机端APP软件的遥控模式控制按钮，可以用手机端APP软件控制舵机Ⅰ、舵机Ⅱ和舵机Ⅲ的旋转，使竖直下摆臂、竖直上摆臂和水平摆臂水平叠放在机身上。

（4）车间智能服务机器人还会时刻对车间环境进行检查，超过设定范围的时候，机器人上的报警器就会响起。

与现有技术相比，本实用新型的车间智能服务机器人智能化程度高，功能强大，易修复性强，能够在车间环境里帮助工人减轻劳动负担，检测工作环境情况，危险环境下进行智能探测，实现安全防范和进行车间智能服务。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的主视图。

图3为本实用新型的左视图。

图4为本实用新型折叠后的结构示意图。

图5为本实用新型的控制系统结构原理图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

本实用新型的车间智能服务机器人同时包括：主构件单元，用于支撑及安装设备；行进单元，用于实现机器人行进及转向；监测单元，用于实现对周围环境的监测；控制单元，用于数据存储、分析和执行；手持单元，用于和控制单元进行无线通讯。

参见图1和图3，所述主构件单元主要由机身1、竖直下摆臂5、竖直上摆臂9、水平摆臂13和四个舵机构成。所述机身1用于支撑机器人，机身1上面还用于放置工具包、润滑油等物品，机身1内部用于固定放置控制单元21及直流电机驱动器20；机身1前端中间位置安装了一个舵机Ⅰ3，所述舵机Ⅰ3通过支架2和螺栓连接固连在机身1上，其输出轴和舵盘4内孔固连，竖直下摆臂5通过螺钉固定连接于舵盘4；竖直下摆臂5上端通过螺栓连接固连了一个支架8，支架8上通过螺栓连接固定安装了一个舵机Ⅱ6，所述舵机Ⅱ6的输出轴和舵盘7内孔固连，竖直上摆臂9下端通过螺钉固定连接于舵盘7；竖直上摆臂9上端通过螺栓连接固定安装了支架10，支架10上通过螺栓连接固定安装了一个舵机Ⅲ11，所述舵机Ⅲ11的输出轴和舵盘12内孔固连，水平摆臂13的中间位置通过螺钉固定连接于舵盘12上。机身1后端中间位置安装了一个舵机Ⅳ19，所述舵机Ⅳ19通过支架18和螺栓固连在机身1上，其输出轴和舵盘17内孔固连。

参见图1和图2，所述行进单元由4个直流电机26、4个减速器27、四个驱动轮25、1个直流电机驱动器20构成。其中，所述4个减速器27分别与4个驱动轮25连接，所述4个驱动轮25分别独立的安装在车间机器人机身1的前左方、前右方、后左方和后右方，每一个驱动轮25分别与一个减速器27相连，每一个减速器27还分别与一个直流电机26连接，四个直流电机26都连接在直流电机驱动器20上，直流电机驱动器20放在机身1内，并与控制单元21连接。

参见图1和图2，所述监测单元包括摄像头16、热释电人体红外传感器15、超声波传感器14、火焰传感器24、温度传感器23、可燃气体传感器22。其中，摄像头16用于拍摄车间视频，热释电人体红外传感器15用于监测人体位置，超声波传感器14用于监测距离，火焰传感器24用于监测火灾险情，温度传感器23用于监测车间内的环境温度，可燃气体传感器22用于监测车间内的易燃气体。

进一步地，所述的摄像头16与舵机Ⅳ19上的舵盘17固定连接，当舵机Ⅳ19输出轴旋转，与其固连的舵盘17带动摄像头16转动。人体红外传感器15安装于竖直下摆臂9上，四个超声波传感器14水平分布安装在水平摆臂13上，火焰传感器24、温度传感器23和可燃气体传感器22安装在机身1的侧面。

参见图1、图4和图5，所述控制单元包括微处理器、晶振及复位电路、存储模块、WIFI无线传输模块、舵机控制模块、图像处理模块、数据采集模块、报警器、供电电池等。其中微处理器、晶振及复位电路、存储模块集成在一个电路板上。图像处理模块连接摄像头16，数据采集模块连接热释电人体红外传感器15、超声波传感器14、火焰传感器24、温度传感器23、可燃气体传感器22。所述的所有舵机都与舵机控制模块相连，电路板、舵机控制模块、WIFI无线传输模块、图像处理模块、数据采集模块和供电电池均安装在机身1内部；供电电池为可充电电池，为电路板供电。所述的微处理器与直流电机驱动器通讯，可以控制行进单元的行进和转向。所述的微处理器与数据采集模块和图像处理模块通讯，采集传感器数据或视频数据，并保存在存储装置中。报警器28安装在机身1的侧面，并与微处理器相连，当微处理器采集的温度数据超过设定阈值或采集到车间中有可燃气体或火焰，将与报警器28通讯，发出报警声音。所述的微处理器与WIFI无线传输模块通讯，接收或发送各种无线控制信号。

进一步地，所述微处理器能够与舵机控制模块进行通讯，控制所有舵机的顺时针或逆时针旋转，舵机Ⅰ3、舵机Ⅱ6和舵机Ⅲ11的旋转角度均为90度，舵机Ⅳ19可以在0-60度范围内任意旋转。当舵机Ⅰ3输出轴旋转，与其固连的舵盘4带动竖直下摆臂5转动，竖直下摆臂5可转到水平位置；当舵机Ⅱ6输出轴旋转，与其固连的舵盘7带动竖直上摆臂9转动，竖直上摆臂9可转到水平位置；当舵机Ⅲ11输出轴旋转，与其固连的舵盘12带动水平摆臂13转动，水平摆臂13可转到竖直位置。舵机旋转后，竖直下摆臂5、竖直上摆臂9和水平摆臂13可以折叠重合，水平叠放在所述的机身1上面。舵机Ⅳ19旋转时，摄像头16相应旋转，增加拍摄范围。本实用新型的车间智能服务机器人通过减小自身体积，可以让机器人进入更狭小的空间去探测和摄像。

参见图1和图5，所述手持单元包括一个智能手机和手机端APP软件，其中APP软件能实现车间智能服务机器人的方向控制，也能显示机器人所采集的视频、传感器参数等信息。当需要车间智能服务机器人帮助使用者探测拍照或者车间某地方发生危险不方便进入的时候，打开手机端APP软件的遥控模式控制按钮，可以用手机端APP软件控制机器人行走并且实时的取像，机器人自身带的传感器也可以把里面的环境数据传输到手机中。在遥控模式下，操作人员远程操作而不必进入现场，安装于车身尾部的摄像头16与舵机Ⅳ19相连，为摄像头16提供所有方向的旋转方向，并与传感器一起将实时数据传输到手机单元；当需要车间服务机器人载物跟随人走时，首先打开手机端APP软件的自动模式控制按钮，控制单元通过与4个超声波传感器14和人体红外传感器15通讯，使机器人载着物品跟随使用者。人体红外传感器15使车间智能服务机器人与人保持在一定的距离范围内，当微处理器监测到水平摆臂13右边两个超声波传感器有信号，而左边两个超声波传感器没有信号时，微处理器将通过直流电机驱动器20控制直流电动机26，使机身1右转；当微处理器监测到水平摆臂13左边两个超声波传感器有信号，而右边两个超声波传感器没有信号时，微处理器控制机身1左转；当微处理器监测到4个超声波传感器都有信号时，微处理器控制机身1直走。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，例如，虽然机器人摆臂的旋转利用舵机控制，例（舵机Ⅱ旋转后，竖直上摆臂可转到水平位置），但本申请并不局限于摆臂的旋转只使用舵机控制，采用其它控制电机或者其它能够实现本实用新型的转向功能的结构均属于本实用新型的保护范围。因此，熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，可轻易想到的变化，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种车间智能服务机器人，包括主构件单元、行进单元、监测单元、控制单元和手持单元，其特征在于：

一主构件单元，由机身、竖直下摆臂、竖直上摆臂、水平摆臂和四个舵机构成，竖直下摆臂下端通过舵机固定安装在机身上，竖直上摆臂下端通过舵机固定安装在竖直上摆臂上端，水平摆臂中间位置通过舵机与竖直上摆臂上端固连，机身后端中间位置固定安装一个舵机；

一行进单元，由4个直流电机、4个减速器、4个驱动轮、1个直流电机驱动器构成，4个驱动轮分别独立的安装在车间机器人机身底部的前左方、前右方、后左方和后右方，每一个驱动轮分别与一个减速器相连，每一个减速器还分别与一个直流电机连接，四个直流电机都连接在直流电机驱动器上；

一监测单元，主要包括用于拍摄车间视频的摄像头、监测人体位置的热释电人体红外传感器、监测距离的超声波传感器、监测烟雾和火灾的火焰传感器、用于监测车间环境温度的温度传感器，用于监测车间易燃气体的可燃气体传感器；

一控制单元，主要包括微处理器、晶振及复位电路、存储模块、WIFI无线传输模块、舵机控制模块、图像处理模块、数据采集模块、报警器、供电电池；

一手持单元，包括一个智能手机和手机端APP软件，通过控制单元中的WIFI无线传输模块，控制单元和手持单元建立无线通讯，传输控制信号和数据信息。

2.根据权利要求1所述的车间智能服务机器人，包括遥控模式和自动跟踪模式两种控制模式，在遥控模式下，车间智能服务机器人的方向控制由APP软件按钮操控；在自动跟踪模式下，控制单元控制车间智能服务机器人自动跟踪人的行走路线。

3.根据权利要求1所述的车间智能服务机器人，竖直下摆臂、竖直上摆臂和水平摆臂可以折叠，水平叠放在机身上面，减小自身体积。

4.根据权利要求1所述的车间智能服务机器人，摄像头通过舵机固定安装在机身后侧，摄像头可以在0-60度范围内任意旋转，增加拍摄范围。

5.根据权利要求1所述的车间智能服务机器人，控制单元通过监测4个超声波传感器和1个人体红外传感器的反馈信号，使车间智能服务机器人跟随人的行走路线行走。