CN206855451U - 一种非人形服务机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种非人形服务机器人，包括机器人底盘，所述底盘上具有机器人外壳，所述机器人外壳为流线型，外壳顶部设置有稳定重心的托盘装置，外壳表面具有赋予机器人人形特征的LED灯光系统，外壳前部设置有用于人机交互的显示屏。具有如下技术效果：采用重心稳定的非人形设计，机器人外壳顶部设置的稳定重心的托盘装置，相比于人形机器人采用两臂运送物品，提高了机器人运动的稳定性；机器人外壳为流线型，还设计了人形化的动态灯光系统，通过灯光系统的灯效组合和动态显示与机器人运行状态相映射，赋予了机器人的人形生命特征，增强了机器人的观赏性，并实现报警信息的显示提醒。

Description

一种非人形服务机器人

技术领域

本实用新型属于服务机器人技术领域，特别是涉及一种非人形服务机器人。

背景技术

随着科技的发展，机械电子及软件工程等相关技术的进步，促进了机器人技术的发展。近年来，社会劳动力成本走高，一些基础服务行业劳动力不足，通过服务机器人替代人类进行重复性劳动已经成为一种需求，同时成为一种可能。我国的机器人行业发展迅速，在全球机器人产业飞速发展的影响下，以及劳动力成本日益增高的情况下，推动了机器人在各个领域的应用。在送餐服务领域，已经开始有专门的送餐服务机器人的研究与应用。

针对在餐厅服务的送餐服务机器人，现有的送餐服务机器人通常是具有人形外壳，两臂悬挂餐盘进行送餐，这样机器人的重心会受到餐盘的重量影响，有运动失重的危险；并且人机交互性差，智能感差，机器人运动路径单调，无法按最优路径进行循线和送餐。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种非人形服务机器人，采用重心稳定的非人形设计，提高了机器人运动的稳定性；通过人形化的动态灯光系统，赋予了机器人的人形生命特征，增强了机器人的观赏性。

本实用新型的技术方案是：

1.一种非人形服务机器人，其特征在于，包括机器人底盘，所述底盘上具有机器人外壳，所述机器人外壳为流线型，外壳顶部设置有稳定重心的托盘装置，外壳表面具有赋予机器人人形生命特征的LED灯光系统，外壳前部设置有用于人机交互的显示屏。

2.所述机器人外壳上具有LED灯光系统，所述LED灯光系统包括前襟衣领灯区，心灯心环灯区，两翼灯区，脚步灯区，前向灯区，分别抽象映射机器人的运动特征；包括前向灯映射机器人的行进路线，脚步灯映射机器人的行进状态与停止状态；两翼灯映射机器人的运行正常与否，心灯心环灯映射机器人急停状态和电量状态，前襟衣领灯区映射机器人的行进过程的呼吸状态，还具有托盘烘托灯用于烘托托盘上的物品。

3.所述机器人底盘上设置有主控模块，所述主控模块连接控制LED灯光系统的LED灯电路板，通过LED灯电路板控制LED灯的开/关以及在灯光运行时产生不同颜色、不同亮度和不同频率，以产生各种动态效果。

4.所述机器人外壳顶部宽度与底部宽度之比以及底部宽度与机器人外壳高度之比皆符合黄金比例。

5.所述显示屏为7寸工业级串口屏，也与主控模块连接，包括人脸表情显示界面与交互控制界面；通过点击人脸表情显示界面的鼻子，由主控模块控制切入到交互控制界面进行控制参数和指令的设置及输入。

6.所述机器人还包括运动机构，驱动模块，激光循迹定位模块，无线通讯模块；所述主控模块实时采集激光循迹定位模块的相关数据，进行数据处理和输出控制信号，通过驱动模块控制运动机构，实现机器人运动控制和自主定位；所述无线通讯模块用于实现主控模块与上位机的通讯。

7.所述运动机构包含左右两个带编码器的直流伺服电机、两个驱动轮和两个万向轮，所述两个直流伺服电机分别通过锥齿轮与两个驱动轮连接，安装于机器人主体的底盘后侧，两个万向轮安装在所述底盘前侧；所述驱动模块包括直流电机控制器，所述控制器与主控模块和电机连接，主控模块采集电机编码器信息通过控制器控制电机输出合适的速度，两个电机驱动两个驱动轮的运动，通过差速方式实现运动与转向。

8.所述外壳上具有超声测距模块，通过超声波传感器探测采集前后左右障碍物距离的超声波测距信息，发送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制机器人停止或转弯。

9.所述托盘上具有与主控模块连接的压力检测模块，通过压力传感器采集托盘负重信息，判断托盘上是否存在物品。

10.所述机器人底盘上还包括电源模块，所述电源模块包括电源及与电源连接的电源转换电路，所述电源转换电路通过整流模块及电压转换电路分别输出24V电压、12V电压和5V电压，所述24V电压分别給电机控制器和电机供电，所述12V电压给显示屏供电，所述5V电压分别给主控模块，激光循迹定位模块，压力检测模块，超声测距模块，LED灯电路板，无线通讯模块供电。

本实用新型的技术效果：

本实用新型提供的一种非人形服务机器人，具有以下特点：

1.针对服务机器人的特点，采用重心稳定的非人形设计，机器人外壳顶部设置有稳定重心的托盘装置，相比于人形机器人采用两臂运送物品，提高了机器人运动的稳定性；通过人形化的动态灯光系统，赋予了机器人的人形生命特征，增强了机器人的观赏性。

2.机器人外壳为流线型，顶部宽度与底部宽度之比以及底部宽度与机器人外壳高度之比皆符合黄金比例，黄金比例被公认为是最能引起美感的比例；还设计了人形化的动态灯光系统并实现灯光效果控制，通过灯光系统的灯效组合和动态显示与机器人运行状态相映射，赋予机器人生命体征，增强美观，动态灵性，提高机器人和送餐过程的观赏性；并实现报警信息的显示提醒。

3.运动控制方式，采用激光循迹定位方式，实现了机器人运动的循线调整与运动控制，拥有很强的抗干扰能力，灵敏度高，运行稳定性高；提高了机器人使用的便捷性。

4.本实用新型的非人形服务机器人还包括超声测距模块、压力检测模块，实现了机器人自主避障，自动返回的控制。采用超声波传感器探测运动轨迹上的障碍物距离信息，反馈给主控模块，由主控模块产生相应的控制信号，控制运动机构实现自主避障；采用压力传感器采集机器人托盘负重信息，通过采集压力传感器信息判断机器人托盘是否存在餐品，可实现物品取走后自动返回。

5.本实用新型设计的触摸屏，提供人机交互，设计了人脸表情显示界面，开机动画显示，以及人脸表情显示界面与交互控制界面的切换；通过点击人脸表情显示界面的鼻子，可切入到交互控制界面进行控制参数和指令的设置及输入。

附图说明

图1为本实用新型的非人形服务机器人正视图。

图2为本实用新型的非人形服务机器人侧视图。

图3为本实用新型功能模块组成示意图。

图4为电源模块的电源分配示意图。

附图标记列示如下：1-机器人外壳，2-托盘装置，3-显示屏，4-衣领灯区，5-心灯心环灯区，6-两翼灯区，7-脚步灯区，8-前向灯区，9-托盘烘托灯。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例做进一步的详细说明。

如图1、2所示，为本实用新型的非人形送餐机器人正视图、侧视图。本实施例的机器人为非人形设计，机器人主体包括托盘，外壳和底盘。一种非人形送餐机器人，包括机器人底盘，底盘上具有机器人外壳1，所述机器人外壳为流线型，外壳顶部设置有稳定重心的托盘装置2，外壳前部设置有用于人机交互的显示屏3，所述托盘装置的重心与机器人整体的重心重合，使机器人运行稳定，不易倾斜。托盘装置的托盘采用钢化玻璃，简约风格，为一平面，上有防滑垫，使物品在运动过程中不易滑落。机器人外壳顶部宽度与底部宽度之比以及底部宽度与机器人外壳高度之比皆符合黄金比例，增强了机器人的美感。机器人外壳表面设计有赋予机器人人形生命特征的LED灯光系统，包括前襟衣领灯区4，心灯心环灯区5，两翼灯区6，脚步灯区7，前向灯区8，分别抽象映射机器人的运动状态；例如前向灯映射机器人的行进路线，脚步灯映射机器人的行进状态与停止状态；两翼灯映射机器人的运行正常与否，心灯心环灯映射机器人急停状态和电量状态，前襟衣领灯区映射机器人的行进过程的呼吸状态，还具有托盘烘托灯9用于烘托托盘上的物品。其中，心灯心环灯区5处于整个机器人高度的黄金分割点，且心灯可作为急停按钮被按下。机器人底盘上设置有主控模块，主控模块通过LED灯电路板控制LED灯的开/关以及在灯光运行时产生不同颜色、不同亮度和不同频率，以产生各种动态效果。在无灯效时，灯光系统与机器人外壳为一体颜色，在灯光运行时产生不同颜色、亮度和闪烁，而且以各种动态效果呈现，如流水闪烁，渐变呼吸，频闪等，LED灯光的组合还可实现报警显示提醒。

如图3所示，为本实用新型功能模块组成示意图。包括主控模块、显示屏、LED灯电路板，主控模块连接LED灯电路板，通过LED灯电路板控制LED灯光系统的运行；显示屏也与主控模块连接，提供人机交互窗口，为7寸工业级串口屏，包括人脸表情显示界面与交互控制界面；开机时播放开机动画，开机完成后可显示人脸表情显示界面，通过点击人脸表情显示界面的鼻子，可以切入到交互控制界面，由主控模块控制进行控制参数和指令的设置及输入。串口屏可与主控模块通讯，发送或接受相关指令，并实现音频播放与输出。还包括运动机构，驱动模块，激光循迹定位模块，无线通讯模块；主控模块实时采集激光循迹定位模块的相关数据，进行数据处理和输出控制信号，通过驱动模块控制运动机构，实现机器人运动控制和自主定位；无线通讯模块用于实现主控模块与上位机的通讯。其中，运动机构包含左右两个带编码器的直流伺服电机、两个驱动轮和两个万向轮，两个直流伺服电机分别通过锥齿轮与两个驱动轮连接，安装于机器人主体的底盘后侧，两个万向轮安装在所述底盘前侧；驱动模块包括直流电机控制器，控制器与主控模块和电机连接，主控模块采集电机编码器信息通过控制器控制电机输出合适的速度，左右电机驱动两个驱动轮的运动，通过差速方式实现运动与转向。另外，机器人外壳上设置有超声测距模块，本实施例在外壳的前后左右设置四个超声波传感器，通过超声波传感器探测采集前后左右四路障碍物距离的超声波测距信息，发送给主控模块，由主控模块产生相应的控制信号，控制运动机构停止或转弯，实现自主避障。另外，托盘上具有与主控模块连接的压力检测模块，通过压力传感器采集机器人托盘负重信息，判断机器人托盘是否存在物品，实现物品取走后自动返回。

所述机器人主体还包括电源模块，用于为机器人主体的各个模块供电。图4为电源模块的电源分配示意图。电源模块包括电源及与电源连接的电源转换电路，本实施例电源采用24V锂电池，电源转换电路包括稳流模块及24V～12V电压转换电路、24V～5V电压转换电路，24V锂电池经稳流模块及24V～12V电压转换电路、24V～5V电压转换电路分别输出24V电压、12V电压和5V电压，24V电压分别給电机控制器和电机供电，12V电压给显示屏供电，5V电压分别给主控模块，激光循迹定位模块，压力检测模块，超声测距模块，无线通讯模块，LED灯电路板供电。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种非人形服务机器人，其特征在于，包括机器人底盘，所述底盘上具有机器人外壳，所述机器人外壳为流线型，外壳顶部设置有稳定重心的托盘装置，外壳表面具有赋予机器人人形生命特征的LED灯光系统，外壳前部设置有用于人机交互的显示屏。

2.根据权利要求1所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述LED灯光系统包括前襟衣领灯区，心灯心环灯区，两翼灯区，脚步灯区，前向灯区，分别抽象映射机器人的运动特征；包括前向灯映射机器人的行进路线，脚步灯映射机器人的行进状态与停止状态；两翼灯映射机器人的运行正常与否，心灯心环灯映射机器人急停状态和电量状态，前襟衣领灯区映射机器人的行进过程的呼吸状态，还具有托盘烘托灯用于烘托托盘上的物品。

3.根据权利要求2所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述机器人底盘上设置有主控模块，所述主控模块连接控制LED灯光系统的LED灯电路板，通过LED灯电路板控制LED灯的开/关以及在灯光运行时产生不同颜色、不同亮度和不同频率，以产生各种动态效果。

4.根据权利要求1所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述机器人外壳顶部宽度与底部宽度之比以及底部宽度与机器人外壳高度之比皆符合黄金比例。

5.根据权利要求3所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述显示屏为7寸工业级串口屏，也与主控模块连接，包括人脸表情显示界面与交互控制界面；通过点击人脸表情显示界面的鼻子，由主控模块控制切入到交互控制界面进行控制参数和指令的设置及输入。

6.根据权利要求3所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述机器人还包括运动机构，驱动模块，激光循迹定位模块，无线通讯模块；所述主控模块实时采集激光循迹定位模块的相关数据，进行数据处理和输出控制信号，通过驱动模块控制运动机构，实现机器人运动控制和自主定位；所述无线通讯模块用于实现主控模块与上位机的通讯。

7.根据权利要求6所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述运动机构包含左右两个带编码器的直流伺服电机、两个驱动轮和两个万向轮，所述两个直流伺服电机分别通过锥齿轮与两个驱动轮连接，安装于机器人主体的底盘后侧，两个万向轮安装在所述底盘前侧；所述驱动模块包括控制器，所述控制器与主控模块和电机连接，主控模块采集电机编码器信息通过控制器控制电机输出合适的速度，两个电机驱动两个驱动轮的运动，通过差速方式实现运动与转向。

8.根据权利要求7所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述外壳上具有超声测距模块，通过超声波传感器探测采集前后左右障碍物距离的超声波测距信息，发送给主控模块，由主控模块给驱动模块发出控制信号，控制机器人停止或转弯。

9.根据权利要求3所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述托盘上具有与主控模块连接的压力检测模块，通过压力传感器采集托盘负重信息，判断托盘上是否存在物品。

10.根据权利要求9所述的非人形服务机器人，其特征在于，所述机器人底盘上还包括电源模块，所述电源模块包括电源及与电源连接的电源转换电路，所述电源转换电路通过整流模块及电压转换电路分别输出24V电压、12V电压和5V电压，所述24V电压分别給控制器和电机供电，所述12V电压给显示屏供电，所述5V电压分别给主控模块，激光循迹定位模块，压力检测模块，超声测距模块，LED灯电路板，无线通讯模块供电。