CN207120235U - 自主移动式机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种自主移动式机器人，包括：底盘；支撑臂，支撑臂绕第一枢转轴线可上下摆动地设置在底盘上；头部，设置在支撑臂上；障碍物检测单元，用于检测支撑臂和头部所在的竖直方向上的障碍物，并输出检测信号。本公开的技术方案有效地解决了相关技术中自主移动式机器人移动避障的问题，该自主移动式机器人具有可回收和外摆的支撑臂，并且能够检测支撑臂和头部范围的障碍物。

Description

自主移动式机器人

技术领域

本公开涉及自主移动式机器人领域，具体而言，涉及一种自主移动式机器人。

背景技术

近年来，机器人已经在我们的生活中得到了广泛的利用。比如，在博物馆中进行讲解的机器人，在餐馆里负责送餐的机器人，室内清洁机器人(也称为扫地机)，以及可以陪伴人聊天的机器人等等。但相关技术中的机器人功能单一，无法满足多种多样的用户需求。此外，具有语音交互的机器人一般比较高，机器人占用了大量的空间，不便于收纳。

实用新型内容

本公开旨在提供一种自主移动式机器人。该自主移动式机器人包括：底盘，底盘上设置有行走机构；支撑臂，支撑臂绕第一枢转轴线可上下摆动地设置在底盘的顶部，其中，支撑臂具有回收位置以及至少一个外摆位置；头部，设置在支撑臂上；障碍物检测单元，用于检测支撑臂和头部所在的竖直方向上的障碍物，并输出检测信号。

非限制性的，该自主移动式机器人具有可回收和外摆的支撑臂，并且能够检测支撑臂和头部范围的障碍物。进一步地，可根据障碍物调整支撑臂，使得自主移动式机器人能够穿过不同高度的障碍物，可以完成更多任务。

在某些实施例中，障碍物检测单元检测到障碍物时发出用于变更支撑臂和/或头部位置的信号，以调整自主移动式机器人的高度从而使自主移动式机器人便于从障碍物下穿过。

在某些实施例中，自主移动式机器人还包括计算平台，与障碍物检测单元耦合，用于响应障碍物检测单元的检测信号，控制支撑臂绕第一枢转轴线摆动，以调整所述自主移动式机器人的高度从而使所述自主移动式机器人便于从障碍物下穿过。

在某些实施例中，头部绕第三枢转轴线可上下摆动地设置在支撑臂上，头部能够绕第四枢转轴线左右摆动；其中，头部的上下和/或左右摆动，用以使支撑臂和头部便于从检测到的障碍物下穿过。计算平台还用于控制头部的上下和/或左右摆动。

在某些实施例中，自主移动式机器人还包括：导航装置，用于引导自主移动式机器人在地上移动。

在某些实施例中，自主移动式机器人还包括：表面处理器具，设置在底盘10底部，用于清理地上的灰尘。

在某些实施例中，支撑臂10在表面处理时设置在回收位置。

在某些实施例中，自主移动式设备还包括：第一驱动机构，设置在底盘内或者设置在支撑臂内，第一驱动机构驱动支撑臂，以使支撑臂具有回收位置及外摆位置。

在某些实施例中，第一驱动机构包括第一电机及第一传动机构，第一电机的输出轴的延伸方向垂直于第一枢转轴线，第一电机通过第一传动机构驱动支撑臂。

在某些实施例中，第一驱动机构设置在底盘内，第一传动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆以及与蜗轮同轴转动的第一传动轴，蜗杆被第一电机的输出轴驱动，第一传动轴的转动带动支撑臂摆动。

在某些实施例中，第一驱动机构设置在底盘内，第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮以及与第二锥齿轮同轴转动的第一传动轴，第一锥齿轮被第一电机的输出轴驱动，第一传动轴的转动带动支撑臂摆动。

在某些实施例中，第一驱动机构设置在支撑臂内，第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮和第二锥齿轮以及与第二锥齿轮同轴连接的定轴，第一锥齿轮被第一电机的输出轴驱动，定轴相对底盘固定设置。

在某些实施例中，支撑臂包括第一支撑臂和第二支撑臂，第一支撑臂的第一端绕第一枢转轴线可摆动地设置在底盘上并被第一驱动机构驱动，第二支撑臂的第一端绕第二枢转轴线可摆动地设置在第一支撑臂的第二端上，头部设置在第二支撑臂的第二端上。

在某些实施例中，自主移动式机器人还包括：第二驱动机构，设置在第一支撑臂内或者设置在第二支撑臂内，第二驱动机构驱动第二支撑臂，以使第二支撑臂摆动。

在某些实施例中，第二驱动机构包括第二电机及第二传动机构，第二电机的输出轴的延伸方向垂直于第二枢转轴线，第二电机通过第二传动机构驱动第二支撑臂。

在某些实施例中，第二驱动机构设置在第一支撑臂内，第二传动机构包括相互啮合的第三锥齿轮和第四锥齿轮以及与第四锥齿轮同轴转动的第二传动轴，第三锥齿轮被第二电机的输出轴驱动，第二传动轴的转动带动第二支撑臂摆动。

在某些实施例中，第二驱动机构包括第三电机，第三电机设置在第二支撑臂内，第三电机的输出轴的轴线与第二枢转轴线重合，第三电机的输出轴与第一支撑臂连接。

在某些实施例中，第一支撑臂为相对设置的两个，第二支撑臂为一个并设置在两个第一支撑臂之间。

在某些实施例中，第一支撑臂和第二支撑臂均包括骨架及设置在骨架外部的外壳，第二支撑臂的骨架为镂空网格状结构。

在某些实施例中，自主移动式设备具有人机交互功能，头部被布置成在实现人机交互功能时产生摇头或者点头动作。

在某些实施例中，头部上设置有显示部件和扬声器，显示部件和扬声器被配置为显示使用状态或者与人交流。

在某些实施例中，底盘上设置有容纳支撑臂和头部的容纳槽，支撑臂处于回收位置时支撑臂和头部回收至容纳槽内并不突出于底盘的上表面。

在某些实施例中，头部绕第三枢转轴线可上下摆动地设置在支撑臂上，头部能够绕第四枢转轴线左右摆动。

在某些实施例中，头部包括基座及头部本体，基座绕第三枢转轴线可摆动地设置在支撑臂上，头部本体沿第四枢转轴线可转动地设置在基座上。

在某些实施例中，基座包括连接座及设置在连接座上的第一舵机，头部本体可转动地设置在连接座上。

在某些实施例中，头部本体包括外壳、设置在外壳上的显示部件及设置在外壳内的第二舵机，外壳通过第二舵机与连接座连接。

在某些实施例中，头部还包括触敏装置，用于采集触摸介质的触摸信号；触敏装置采集到触摸信号时发出控制支撑臂和/或头部的位置变更的信号。

在某些实施例中，自主移动式机器人还包括声源定位装置，用于采集语音交互对象的位置信息，声源定位装置采集到位置信息时发出控制支撑臂和/或头部的位置变更的信号。

在某些实施例中，用于控制支撑臂和/或头部以调整图像采集的视角的驱动信号，基于采集到的图像中的对象的位置产生。

在某些实施例中，表面处理器具包括：灰尘箱，设置在底盘内，用于存储灰尘；以及刷单元，用于将地上的灰尘清扫到灰尘箱中。

在某些实施例中，自主移动式设备包括：无线通信装置，用于发射和/或接收无线信号。

在某些实施例中，自主移动式设备包括：测距传感器，设置用于采集设备所处空间的用于建立地图的环境数据。

在某些实施例中，自主移动式设备包括：障碍物检测单元，用于检测支撑臂和头部所在的竖直方向上的障碍物，并输出检测信号。

在某些实施例中，障碍物检测单元包括红外传感器、超声波传感器、或光学图像传感器中至少之一或者任意组合。

在某些实施例中，障碍物检测单元设置在底盘的行进方向所在的前侧；障碍物检测单元设置在底盘，并布置为朝向外侧且与支撑臂和头部所在的所述竖直方向存在预定夹角；和/或，障碍物检测单元布置在支撑臂和/或头部上，且布置为覆盖支撑臂和/或头部的范围。

在某些实施例中，自主移动式设备包括：设置在头部上的用于显示可视元素的显示装置。

在某些实施例中，自主移动式设备包括：导航装置，用于在图像采集时调整设备在空间中的位置，以调整图像采集的位置。

在某些实施例中，自主移动式设备包括：生命体检测传感器，用于检测生命体信号，生命体检测传感器采集到生命体信号时发出控制支撑臂和/或头部的位置变更的信号，以调整图像采集的视角和/或传声器的声音信号采集方向。

在某些实施例中，自主移动式设备包括：导航装置，导航装置在安防功能时调整设备在所处空间中的位置，以调整图像采集的位置；和/或，导航装置在清洁功能时调整设备在所处空间中的位置，以清洁多个位置；和/或，导航装置在交互功能时调整设备在所处空间中的位置，以调整交互位置。

通过本公开的技术方案，自主移动式机器人具有可回收和外摆的支撑臂，并且能够检测支撑臂和头部范围的障碍物。进一步地，可根据障碍物调整支撑臂，使得自主移动式机器人能够穿过不同高度的障碍物，可以完成更多任务。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本公开的自主移动式机器人的实施例一的立体结构示意图；

图2示出了图1的自主移动式机器人的侧视示意图；

图3示出了图1的自主移动式机器人的支撑臂、第一驱动机构及第二驱动机构的配合状态示意图；

图4示出了图1的自主移动式机器人的头部的结构示意图；

图5示出了图4的头部的基座的结构示意图；

图6示出了图4的头部与支撑臂之间的安装套筒的结构示意图；

图7示出了根据本公开的自主移动式机器人的实施例二的支撑臂、第一驱动机构及第二驱动机构的配合状态示意图；

图8示出了根据本公开的自主移动式机器人的实施例四的部分结构示意图；

图9示出了根据本公开的自主移动式机器人的实施例五的部分结构示意图；

图10示出了图9的第二电机和第一支撑臂配合状态的剖视示意图；

图11示出了根据本公开的自主移动式机器人的实施例的头部的结构示意图；以及

图12示出了根据本公开的自主移动式机器人的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、底盘；11、容纳槽；20、支撑臂；21、第一支撑臂；22、第二支撑臂；221、骨架； 30、头部；31、基座；311、连接座；312、第一舵机；32、头部本体；40、第一驱动机构；41、第一电机；42、第一锥齿轮；43、第二锥齿轮；44、第一传动轴；45、定轴；50、第二驱动机构；51、第二电机；52、第三锥齿轮；53、第四锥齿轮；54、第二传动轴；55、第三电机； 61、第一电位器；62、备用电位器；63、第二电位器；70、安装套筒；80、光学图像传感器； S1、第一枢转轴线；S2、第二枢转轴线；S3、第三枢转轴线；S4、第四枢转轴线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

如图1和图2所示，实施例一的自主移动式机器人包括：底盘10、支撑臂20、头部30以及第一驱动机构40。支撑臂20绕第一枢转轴线S1可上下摆动地设置在底盘10上，该支撑臂20具有回收位置及外摆位置。头部30设置在支撑臂20上，该头部30上可以设置显示部件、或扬声器等部件，显示部件可以显示可视元素，例如自主移动式机器人的使用状态等或者便于与人进行交流的元素。第一驱动机构40设置在底盘10内，第一驱动机构40驱动支撑臂20，以使支撑臂20具有回收位置及外摆位置。

应用实施例一的技术方案，支撑臂20在第一驱动机构40的驱动下具有回收位置及外摆位置。设置在支撑臂20上的头部30也会随着支撑臂20移动。当自主移动式机器人部分处于工作状态时，比如人机交互或者监控状态时通过第一驱动机构驱动支撑臂20处于外摆位置，当自主移动式机器人处于部分工作状态时，比如扫地状态时或者不工作状态时通过第一驱动机构驱动支撑臂20处于回收位置。支撑臂20处于回收位置时使得自主移动式机器人的占用空间明显减小，这样便于收纳及存放。第一驱动机构40设置在底盘10内，这样有效地利用了自主移动式机器人自身的空间，使得自主移动式机器人整体结构更加紧凑、美观。

为了更加合理地利用空间，使得自主移动式机器人结构更加紧凑，如图3所示，在实施例一的自主移动式机器人中，第一驱动机构40包括第一电机41及第一传动机构，第一电机 41的输出轴的延伸方向垂直于第一枢转轴线S1，第一电机41通过第一传动机构驱动支撑臂 20。在市场上能够购买到的电机一般成长筒状或者长方形状，其轴向尺寸较大。为了兼顾制造成本及自主移动式机器人小型化的要求，第一驱动机构40的整体布局需要更加合理。在实施例一中，第一电机41的输出轴的延伸方向垂直于支撑臂20的第一枢转轴线S1，通过第一传动机构传递第一电机41的动力至支撑臂20。上述第一驱动机构40不论设置在底盘10内或者设置在支撑臂20内都能布置紧凑，节约空间。

如图3所示，在实施例一中，第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮42和第二锥齿轮 43以及与第二锥齿轮43同轴转动的第一传动轴44，第一锥齿轮42被第一电机41的输出轴驱动，第一传动轴44的转动带动支撑臂20摆动。第一电机41的输出轴通过相互啮合的第一锥齿轮42和第二锥齿轮43将动力传递给第一传动轴44并通过第一传动轴44带动支撑臂20 摆动。优选地，第一传动轴44与支撑臂20之间可以通过紧固件连接在一起，比如螺钉。当然，第一传动轴44也可以不直接与支撑臂20连接，而是通过一个中间件与支撑臂20连接，只需要满足第一传动轴44能够带动支撑臂20摆动即可，具体的连接关系并不限于上述列举到的方式。

支撑臂20的具体结构可以有多种形式，支撑臂可以仅为一节或者可以包括相互连接的多节。本领域技术人员知道，支撑臂的具体节数可以根据实际需要来选择。如图3所示，在实施例一中，支撑臂20包括第一支撑臂21和第二支撑臂22，第一支撑臂21的第一端绕第一枢转轴线S1可摆动地设置在底盘10上并被第一驱动机构40驱动，第二支撑臂22的第一端绕第二枢转轴线S2可摆动地设置在第一支撑臂21的第二端上，头部30设置在第二支撑臂22的第二端上。实施例一的支撑臂20具有运行稳定，活动范围大等优点。优选地，第二支撑臂22内形成有空腔，该空腔用于布置电路板，第二支撑臂22上设置有过线孔。

如图3所示，在实施例一中，自主移动式机器人还包括第二驱动机构50。该第二驱动机构50设置在第一支撑臂21内，第二驱动机构50驱动第二支撑臂22，以使第二支撑臂22摆动。在本实施例中，通过第二驱动机构50驱动第二支撑臂22使其摆动，这样可以使第一支撑臂21和第二支撑臂22分别控制，这样使得支撑臂20的控制更加灵活。当然，图中未示出的其他实施方式中，第二支撑臂22也同样可以通过第一驱动机构40进行驱动，此时需要在第二支撑臂22与第一传动轴44之间增加适当的传动机构即可。

为了更加合理地利用空间，使得自主移动式机器人结构更加紧凑，如图3所示，在实施例一中，第二驱动机构50包括第二电机51及第二传动机构，第二电机51的输出轴的延伸方向垂直于第二枢转轴线S4，第二电机51通过第二传动机构驱动第二支撑臂22。同理于第一驱动机构的设计原理，实施例一的第二驱动机构50具有整体布局更加合理的优点，这样能够满足自主移动式机器人小型化的要求。

如图3所示，在实施例一中，第二传动机构包括相互啮合的第三锥齿轮52和第四锥齿轮 53以及与第四锥齿轮53同轴转动的第二传动轴54，第三锥齿轮52被第二电机51的输出轴驱动，第二传动轴54的转动带动第二支撑臂22摆动。第二电机51的输出轴通过相互啮合的第三锥齿轮52和第四锥齿轮53将动力传递给第二传动轴54并通过第二传动轴54带动第二支撑臂22摆动。优选地，第二传动轴54与第二支撑臂22之间可以通过紧固件连接在一起，比如螺钉。当然，第二传动轴54也可以不直接与第二支撑臂22连接，而是通过一个中间件与第二支撑臂22连接，只需要满足第二传动轴54能够带动第二支撑臂22摆动即可，具体的连接关系并不限于上述列举到的方式。

为了兼顾结构稳定性及运动稳定性，如图3所示，在实施例一中，第一支撑臂21为相对设置的两个，第二支撑臂22为一个并设置在两个第一支撑臂21之间。在本实施例中，第一驱动机构40驱动其中一个第一支撑臂21，另一个第一支撑臂21通过转轴与底盘10配合。当然，作为本领域技术人员知道，第一支撑臂21和第二支撑臂22的数量并不限于此，第一支撑臂21和第二支撑臂22也可以均为一个，或者第一支撑臂21为一个而第二支撑臂22为相对设置的两个。第一支撑臂21和第二支撑臂22的数量及布置方式可以根据实际需要灵活设置。

在实施例一中，第一电机41和第二电机51均为自锁电机。如图3所示，为了便于对第一电机41进行控制，可以设置第一电位器61，通过第一电位器61判断第一支撑臂21的转动角度。进而根据第一电位器61的信号对第一电机41进行控制。在实施例一中，第一电位器61设置在不与第一驱动机构40配合的第一支撑臂21的转轴上。为了保险起见，可以在第一传动轴44上设置备用电位器62。同样道理，为了便于对第二电机51进行控制，同样可以设置第二电位器63，通过第二电位器63判断第二支撑臂22的转动角度。该第二电位器63设置在第二传动轴54上。当然，本领域技术人员知道，作为可行的实施方式，第一电机41和第二电机51也可以采用舵机等其他驱动结构。当第一电机41和第二电机51为舵机时，第一驱动机构40和第二驱动机构50的位置需要进行适应性地调整。

如图1所示，在实施例一中，底盘10上设置有容纳支撑臂20和头部30的容纳槽11，支撑臂20处于回收位置时支撑臂20和头部30回收至容纳槽11内并不突出于底盘10的上表面。上述结构使得结构美观。优选地，支撑臂20处于回收位置时，支撑臂20和头部30与底盘10 的上表面位于同一平面内，这样使得自主移动式机器人的外观美观，提高了用户体验。

如图1和图2所示，在实施例一中，头部30绕第三枢转轴线S3可上下摆动地设置在支撑臂20上，头部30能够绕第四枢转轴线S4左右摆动。上述结构使得头部30能够上下摆动同时也可以左右摆动。这样，当自主移动式机器人实现人机交互功能时，可以实现点头或者摇头的动作，进而有效地提高了用户体验。

为了简化结构，同时考虑到减少自主移动式机器人在不工作时的空间占用，如图1所示，在实施例一中，第一枢转轴线S1、第二枢转轴线S2以及第三枢转轴线S3相互平行。上述结构也能够提高整体结构的稳定性。

如图4所示，在实施例一中，头部30包括基座31及头部本体32，基座31绕第三枢转轴线S3可摆动地设置在支撑臂20上，头部本体32沿第四枢转轴线S4可转动地设置在基座31上。上述结构能够实现头部30的上下摆动及左右摆动，并且结构简单，容易实现。

如图5所示，在实施例一中，基座31包括连接座311及设置在连接座311上的第一舵机 312，头部本体32可转动地设置在连接座311上。连接座311能够支撑第一舵机312，并且连接座311对应第一舵机312输出轴的位置设置有连接轴。这样，连接座311与第一舵机312能够一同绕第三枢转轴线S3可摆动地设置在支撑臂20上，进而能够实现头部30的上下摆动。设置连接座311使得头部30结构更加稳定。当然，作为可行的实施方式，基座可以仅包括舵机，此时，头部本体可转动地设置在舵机上。这样也需要对舵机稍加改动即可。

在实施例一中，头部本体32包括外壳、设置在外壳上的显示部件及设置在外壳内的第二舵机，外壳通过第二舵机与连接座311连接。第二舵机的设置能够实现头部30的左右摆动，并且结构简单容易实现。

需要说明的是，上述的第一舵机312和第二舵机的安装方式可参见现有技术。具体来说，以第一舵机312的安装方式为例。如图6所示，第二支撑臂22与第一舵机312的连接处设置有安装套筒70，该安装套筒70与第二支撑臂22固定设置。该安装套筒70的内壁上设置有止转切面，安装套筒70的筒底具有通孔。第一舵机312的输出轴的端部设有螺孔，该第一舵机 312的输出轴端部穿设至上述安装套筒70内并具有与止转切面配合的受限切面。止转切面与受限切面之间配合使得第一舵机312的输出轴与安装套筒70之间不会发生相对转动。在安装套筒70的通孔内和第一舵机312的输出轴的螺孔内穿设螺钉使第一舵机312固定在安装套筒 70内。这样，当第一舵机312启动时其主体部分会与连接座311一同摆动。第二舵机的安装方式与第一舵机的安装方式相似，将安装套筒固定在连接座311上，并将第二舵机的输出轴安装在上述安装套筒内即可。

作为本领域技术人员知道，第一舵机312和第二舵机的位置并不限于上述描述的内容，第一舵机312还可以设置在第二支撑臂22内，第二舵机还可以设置在基座31内。此外，实现头部30的上下摆动及左右摆动的方式并不局限于采用舵机，通过电机驱动也是可以是现实的，只需要对电机的位置进行适应性地调整即可。

本实施例的自主移动式机器人的底盘10上设置有行走机构，行走机构被布置成能够推动自主移动式机器人按照预定要求进行移动。

本实施例的自主移动式机器人可以应用在商用领域及家用领域。

根据本申请的自主移动式机器人的实施例二与上述实施例的区别仅在于：第一驱动机构的设置位置及驱动方式。具体地，如图7所示，在实施例二中，第一驱动机构40设置在其中一个支撑臂20内。第一传动机构包括相互啮合的第一锥齿轮42和第二锥齿轮43以及与第二锥齿轮43同轴连接的定轴45。第一锥齿轮42被第一电机41的输出轴驱动，定轴45相对底盘10固定设置。当第一电机41的输出轴转动时会带动第一锥齿轮42转动，由于第二锥齿轮 43和定轴45相对底盘10固定设置，此时第一锥齿轮42会带动支撑臂20转动。第二驱动机构50设置在另一个支撑臂20内。实施例二的自主移动式机器人的其余部分均与实施例一基本相同，在此不再赘述。

根据本申请的自主移动式机器人的实施例三(图中未示出)与上述实施例的区别在于：第二驱动机构的设置位置及驱动方式。具体地，第二驱动机构设置在第二支撑臂内，该第二驱动机构的具体结构与实施例二的第一驱动机构的设计原理相似，通过电机、两个相互啮合的锥齿轮及定轴实现传动。实施例三的工作原理与上述实施例的工作原理基本相同，在此不再赘述。

如图8所示，根据本申请的自主移动式机器人的实施例四与上述实施例的区别在于：第一驱动机构的结构。具体地，如图8所示，在实施例四中，第一驱动机构40设置在底盘10 内。第一传动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆以及与蜗轮同轴转动的第一传动轴44，蜗杆被第一电机41的输出轴驱动，第一传动轴44的转动带动支撑臂20摆动。上述的蜗轮和蜗杆结构构成蜗轮蜗杆减速箱，可实现自锁，减速比优选设置为1:23，由电位器获得位置参数，并算得角速度值。实施例四的第二驱动机构与实施例一基本相同，采用了1:1传动比的锥齿轮，又称弧齿伞齿轮。由安装于轴端的电位器获得位置参数，并算得角速度值。

在实施例四中，第一支撑臂21和/或第二支撑臂22可包括骨架及设置在骨架外部的外壳。轻量化，降低启动重量，承载传动结构。在某些示例中，骨架可采用铝合金材质，外壳可采用ABS材质。运用CAE工具对骨架进行了有限元分析，对外形尺寸进行了优化减轻重量。如图8所示，第二支撑臂22的骨架221采用镂空网格状结构，主要就是为了减轻基体重量，同时保证强度。

如图9和图10所示，根据本申请的自主移动式机器人的实施例四与上述实施例的主要区别在于：第二驱动机构的结构。具体地，如图9和图10所示，在实施例五中，第二驱动机构50包括第三电机55，第三电机55设置在第二支撑臂22内，第三电机55的输出轴的轴线与第二枢转轴线S2重合，第三电机55的输出轴与第一支撑臂连接。

在实施例五中，去掉了第三锥齿轮和第四锥齿轮，采用电机直接驱动形式。其中，第三电机55优选为行星减速电机。行星减速电机的输出轴通过钢制轴套固定于一个第一支撑臂21 的骨架上，行星减速电机的另一端通过空心连接轴与另一个第一支撑臂21连接。

此外，在实施例五中，另一个区别在于，在行星减速电机的尾端(远离输出轴的一端) 设置有用于张紧的扭转弹簧，通过弹簧提供的扭矩提供与重力矩相同旋向的扭矩。在第二支撑臂22打开过程，随着重力矩减弱，弹簧产生的扭矩呈线性变化。从而，使行星减速电机的齿轮减速箱的齿轮间隙一直压在一侧。即使在电机启动过程中，由于加速度产生的惯性力也不足以使单侧压紧的啮合打开。从而，消除第二支撑臂22在运行中的晃动。

在第二支撑臂22中，空心连接轴的一侧有磁制编码器，其作用为可测量第二支撑臂22 的旋转角度，分辨率优选为1/4096。通过此编码器可获得位置及速度信息，用于第二支撑臂 22的运行控制。

第一支撑臂21采用蜗轮蜗杆减速电机直接驱动。在第一电机与第一支撑臂21之间也设置了扭簧以消除齿隙引起的晃动。在电机输出轴一侧，也装有磁制编码器用于检测第一支撑臂21的位置变化。在另一侧的支座上，有检测0度、90度极限位置的行程开关，避免第一支撑臂21旋转超过限定的角度范围，并设有机械挡。

在某些示例中，自主移动式机器人具有语音交互功能，其中，自主移动式机器人包括：底盘10、表面处理器具、支撑臂20、头部30以及传声器。表面处理器具设置在底盘10底部，用于清理地上的灰尘；支撑臂20绕第一枢转轴线S1可上下摆动地设置在底盘10的顶部；头部30设置在支撑臂20上，其中，头部30包括用于显示可视元素的显示装置；传声器设置在底盘10和/或头部30内，用于语音交互；其中，支撑臂20具有在表面处理时便于在地面穿行的回收位置，支撑臂20还具有在语音交互时绕第一枢转轴线S1摆动的至少一个外摆位置。

上述自主移动式机器人还具有语音交互功能。并且，通过绕第一枢转轴线可上下摆动地设置在底盘上的支撑臂，在清洁时回收支撑臂，使得该自主移动式机器人能够通过诸如沙发、床等低矮空间，保证了清洁范围的全面性；在语音交互时外摆支撑臂，使得该自主移动式机器人具有一定的高度，从而便于语音交互，至少便于查看头部显示装置所显示的可视元素。在传声器设置于头部时，还能调整自主移动式机器人与声源的相对位置，从而便于声音采集。此外，支撑臂回收还便于自主移动式机器人收纳。优选地，传声器为传声器阵列，使得声音的获取更加准确。

支撑臂20包括第一支撑臂21和第二支撑臂22，第一支撑臂21的第一端绕第一枢转轴线 S1可摆动地设置在底盘10上，第二支撑臂22的第一端绕第二枢转轴线S2可摆动地设置在第一支撑臂21的第二端上，头部30设置在第二支撑臂22的第二端上。上述支撑臂20具有运行稳定，活动范围大等优点。优选地，第二支撑臂22内形成有空腔，该空腔用于布置电路板，第二支撑臂22上设置有过线孔。

第一支撑臂21为相对设置的两个，第二支撑臂22为一个并设置在两个第一支撑臂21之间。头部30绕第三枢转轴线S3可上下摆动地设置在支撑臂20上，头部30能够绕第四枢转轴线S4左右摆动；其中，头部30的上下摆动和/或左右摆动用于在语音交互时调整与语音交互对象之间的相对位置。

作为一个示例，表面处理器具包括：灰尘箱，设置在底盘10内，用于存储灰尘；以及刷单元，用于将地上的灰尘清扫到灰尘箱中。

底盘10上设置有容纳支撑臂20和头部30的容纳槽11，支撑臂20处于回收位置时支撑臂20和头部30回收至容纳槽11内并不突出于底盘10的上表面。上述结构使得结构美观，同时能够降低表面处理器具的高度，便于在低矮空间穿行。在语音交互时，通过驱动信号的控制支撑臂20和/或头部30摆动以形成交互动作。

头部30还可包括触敏装置，用于采集触摸介质的触摸信号；触敏装置采集到触摸信号时发出控制支撑臂20和/或头部30的位置变更的信号。当用户的手或者身体中的一部分与触敏装置接触时触敏装置能够采集到触摸信号，这样可以通过接触方式对表面处理器具进行控制。

自主移动式机器人还包括声源定位装置，用于采集语音交互对象的位置信息，声源定位装置采集到位置信息时发出控制支撑臂20和/或头部30的位置变更的信号。上述结构有利于更好地调整支撑臂20和/或头部30的位置。

在某些示例中，传声器为由多个传声器单元组成的传声器阵列。

如图11所示，在某些示例中，自主移动式机器人具有图像采集功能，自主移动式机器人包括：底盘10、表面处理器具、支撑臂20以及头部30。表面处理器具设置在底盘10底部，用于清理地上的灰尘；支撑臂20绕第一枢转轴线S1可上下摆动地设置在底盘10的顶部；头部30设置在支撑臂20上；其中，头部30包括光学图像传感器80，用于采集图像，该图像传感器80前侧可以设置一个透明罩或者半透明罩；其中，支撑臂20具有在表面处理时便于在地面穿行的回收位置，支撑臂20还具有在图像采集时绕第一枢转轴线S1摆动以调整图像采集的视角的至少一个外摆位置。

该自主移动式机器人还具有图像采集功能。并且，通过绕第一枢转轴线可上下摆动地设置在底盘上的支撑臂，在清洁时回收支撑臂，使得该自主移动式机器人能够通过诸如沙发、床等低矮空间，保证了清洁范围的全面性；在图像采集时外摆支撑臂，能够调整光学图像传感器进行图像采集的视角，从而避免了自主移动式机器人低矮的视角，能够采集到适于观看的图像。此外，支撑臂回收还便于自主移动式机器人的收纳。

支撑臂20包括第一支撑臂21和第二支撑臂22，第一支撑臂21的第一端绕第一枢转轴线 S1可摆动地设置在底盘10上，第二支撑臂22的第一端绕第二枢转轴线S2可摆动地设置在第一支撑臂21的第二端上，头部30设置在第二支撑臂22的第二端上。用于控制支撑臂20和/ 或头部30以调整图像采集的视角的驱动信号，基于采集到的图像中的对象的位置产生。

第一支撑臂21为相对设置的两个，第二支撑臂22为一个并设置在两个第一支撑臂21之间。头部30绕第三枢转轴线S3可上下摆动地设置在支撑臂20上，头部30能够绕第四枢转轴线S4左右摆动；其中，头部30的上下摆动和/或左右摆动用于在图像采集时调整图像采集的视角。

在某些示例中，表面处理器具包括：灰尘箱，设置在底盘10内，用于存储灰尘；以及刷单元，用于将地上的灰尘清扫到灰尘箱中。

在某些示例中，自主移动式机器人包括清洁功能、安防功能和交互功能，其中，自主移动式机器人包括：底盘10、表面处理器具、支撑臂20、头部30以及传声器。表面处理器具设置在底盘10底部，用于清理地上的灰尘；支撑臂20绕第一枢转轴线S1可上下摆动地设置在底盘10的顶部，其中，支撑臂20具有回收位置以及至少一个外摆位置；头部30，设置在支撑臂20上；其中，头部30包括：用于采集图像的光学图像传感器；传声器，设置在底盘 10和/或头部30，用于语音交互；其中，自主移动式机器人处于清洁功能时，支撑臂20处于回收位置以便于在地面穿行，自主移动式机器人处于安防功能时，支撑臂20绕第一枢转轴线 S1摆动至预定的一个外摆位置以调整图像采集的视角，自主移动式机器人处于交互功能时，支撑臂20绕第一枢转轴线S1摆动并具有多个外摆位置以调整与语音交互对象之间的相对位置。

该自主移动式机器人具有清洁功能、安防功能和交互功能，并且通过驱动信号的控制支撑臂绕第一枢转轴线摆动，以使支撑臂处于与自主移动式机器人的功能对应的状态，使得自主移动式机器人的形态能够适应多种功能，在自主移动式机器人上实现了多种功能。此外，支撑臂回收还便于自主移动式机器人收纳。

支撑臂20包括第一支撑臂21和第二支撑臂22，第一支撑臂21的第一端绕第一枢转轴线 S1可摆动地设置在底盘10上，第二支撑臂22的第一端绕第二枢转轴线S2可摆动地设置在第一支撑臂21的第二端上，头部30设置在第二支撑臂22的第二端上。在交互功能时，通过驱动信号的控制支撑臂20和/或头部30摆动以形成交互动作。

第一支撑臂21为相对设置的两个，第二支撑臂22为一个并设置在两个第一支撑臂21之间。头部30绕第三枢转轴线S3可上下摆动地设置在支撑臂20上，头部30能够绕第四枢转轴线S4左右摆动；其中，通过驱动信号的控制头部30绕第三枢转轴线S3上下摆动和/或第四枢转轴线S4左右摆动，以使头部30处于与自主移动式机器人的功能对应的状态。

自主移动式机器人包括：灰尘箱，设置在底盘10内，用于存储灰尘；以及刷单元，用于将地上的灰尘清扫到灰尘箱中。

在某些示例中，自主移动式机器人包括：底盘10、支撑臂20、头部30以及障碍物检测单元。底盘10上设置有行走机构；支撑臂20绕第一枢转轴线S1可上下摆动地设置在底盘10 的顶部，其中，支撑臂20具有回收位置以及至少一个外摆位置；头部30设置在支撑臂20上；障碍物检测单元，用于检测支撑臂20和头部30所在的竖直方向上的障碍物，并输出检测信号。检测信号可调整支撑臂20的位置。

检测信号可包括但不限于：障碍物的高度、障碍物的距离等至少之一或者任意组合。其实现了对支撑臂20和头部30所在的竖直方向上的障碍物的检测。

障碍物检测单元检测到障碍物时可发出用于变更支撑臂和/或头部位置的信号，以调整自主移动式机器人的高度从而使自主移动式机器人便于从障碍物下穿过。

自主移动式机器人，还包括：计算平台，与障碍物检测单元耦合，用于响应障碍物检测单元的信号，控制支撑臂20绕第一枢转轴线S1摆动，以调整支撑臂20和头部30的高度从而便于从检测到的障碍物下穿过。

该自主移动式机器人具有可外摆的支撑臂，并且能够根据障碍物调整支撑臂，使得自主移动式机器人能够通过不同高度的障碍物，可以完成更多的功能。作为一个非限制性示例，障碍物检测单元设置在底盘上的红外传感器或者超声波传感器，上述传感器可布置支撑臂的位于运动方向的前侧。

支撑臂20包括第一支撑臂21和第二支撑臂22，第一支撑臂21的第一端绕第一枢转轴线 S1可摆动地设置在底盘10上，第二支撑臂22的第一端绕第二枢转轴线S2可摆动地设置在第一支撑臂21的第二端上，头部30设置在第二支撑臂22的第二端上。第一支撑臂21为相对设置的两个，第二支撑臂22为一个并设置在两个第一支撑臂21之间。

头部30绕第三枢转轴线S3可上下摆动地设置在支撑臂20上，头部30能够绕第四枢转轴线S4左右摆动；其中，头部30的上下和/或左右摆动，用以使支撑臂20和头部30便于从检测到的障碍物下穿过。计算平台还用于控制头部30的上下和/或左右摆动。

在某些示例中，自主移动式机器人还包括：测距传感器，设置用于采集设备所处空间的用于建立地图的环境数据。

在某些示例中，自主移动式机器人还包括：导航装置，用于引导自主移动式机器人在地上移动。导航装置与障碍物检测单元耦合，用于根据障碍物检测单元的信号，引导自主移动式机器人避开障碍物。

在某些示例中，自主移动式机器人还包括：表面处理器具，设置在底盘10底部，用于清理地上的灰尘。非限制性地，支撑臂10在表面处理时设置在回收位置。

在某些示例中，障碍物检测单元包括红外传感器、超声波传感器、或光学图像传感器中至少之一或者任意组合。

在某些示例中，障碍物检测单元设置在底盘10的行进方向所在的前侧；障碍物检测单元设置在底盘，并布置为朝向外侧且与支撑臂20和头部30所在的所述竖直方向存在预定夹角；和/或，障碍物检测单元布置在支撑臂20和/或头部30上，且布置为覆盖支撑臂20和/或头部 30的范围。

在某些示例中，自主移动式机器人具有语音交互功能，自主移动式机器人包括：底盘10、支撑臂20以及头部30，支撑臂20绕第一枢转轴线S1可上下摆动地设置在底盘10顶部，其中，支撑臂20具有回收位置以及至少一个外摆位置；头部30，头部30可上下摆动和/或左右摆动；以及传声器，设置在底盘10和/或头部30，用于采集声音信号；计算平台，用于控制支撑臂20和/或头部30摆动，以在语音交互中形成机械动作。

自主移动式机器人在保持整体低矮的同时，还能够通过支撑臂和/或头部的摆动产生交互动作，提高了语音交互的生动性。计算平台可根据脚本控制支撑臂20和/或头部30摆动以在语音交互中形成机械动作，脚本可以为预设的一段程序或者配置文件，但不限于此，上述的机械动作可以是拟人的动作。

支撑臂20包括第一支撑臂21和第二支撑臂22，第一支撑臂21的第一端绕第一枢转轴线 S1可摆动地设置在底盘10上，第二支撑臂22的第一端绕第二枢转轴线S2可摆动地设置在第一支撑臂21的第二端上，头部30设置在第二支撑臂22的第二端上。第一支撑臂21为相对设置的两个，第二支撑臂22为一个并设置在两个第一支撑臂21之间。

头部30还包括：用于采集图像信号的光学图像传感器、和/或用于显示可视元素的显示装置。

在某些示例中，自主移动式设备可包括：无线通信装置，用于发射和/或接收无线信号。

在某些示例中，自主移动式设备可包括：测距传感器，设置用于采集设备所处空间的用于建立地图的环境数据。测距传感器可设置在底盘10上，也可以设置在头部20上，但不限于此。测距传感器可为激光雷达，但不限于此。

在某些示例中，自主移动式设备可包括：障碍物检测单元，用于检测支撑臂20和头部30 所在的竖直方向上的障碍物，并输出检测信号。

在某些示例中，自主移动式设备可包括：设置在头部30上的用于显示可视元素的显示部件。

在某些示例中，自主移动式设备可包括：导航装置，用于在图像采集时调整设备在空间中的位置，以调整图像采集的位置。

在某些示例中，自主移动式设备可包括：生命体检测传感器，用于检测生命体信号，生命体检测传感器采集到生命体信号时发出控制支撑臂和/或头部的位置变更的信号，以调整图像采集的视角和/或传声器的声音信号采集方向。

在某些示例中，自主移动式设备可包括：导航装置，导航装置在安防功能时调整设备在所处空间中的位置，以调整图像采集的位置；和/或，导航装置在清洁功能时调整设备在所处空间中的位置，以清洁多个位置；和/或，导航装置在交互功能时调整设备在所处空间中的位置，以调整交互位置。

如图12所示，作为一个非限制性示例，自主移动式机器人或自主移动式机器人包括：计算平台1201、以及传声器1202、显示部件1203、扬声器1204、无线通信装置1205、障碍物检测单元1206、生命体检测传感器1207、导航装置1208、声源定位装置1209、触敏装置1210、测距传感器1211、一个或多个驱动机构控制器1212中至少部分。

计算平台1201可为存储器和处理器或者FPGA等具有计算能力的硬件和/或硬件与软件的组合。传声器1202可包括一个或多个传声器单元，或者由多个传声器阵列构成的传声器阵列。扬声器1204可将电信号转换成声音信号。无线通信装置1204可接收和/或发送无线信号。障碍物检测单元1206可为一个或多个红外和/或超声波传感器。生命体检测传感器1207可为热释电传感器、光学图像传感器等。导航装置1208具有导航功能。声源定位装置1209可为传声器阵列等。测距传感器1211可为激光雷达传感器。一个或多个驱动机构控制器1212可向驱动机构发送驱动信号。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自主移动式机器人，其特征在于，包括：

底盘(10)，所述底盘(10)上设置有行走机构，所述行走机构被布置成推动所述自主移动式机器人在地上移动；

支撑臂(20)，所述支撑臂(20)绕第一枢转轴线(S1)可上下摆动地设置在所述底盘(10)的顶部，其中，所述支撑臂(20)具有回收位置以及至少一个外摆位置；

头部(30)，设置在所述支撑臂(20)上；

障碍物检测单元，用于检测所述支撑臂(20)和所述头部(30)所在的竖直方向上的障碍物，并输出检测信号。

2.根据权利要求1所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述自主移动式机器人还包括：计算平台，与所述障碍物检测单元耦合，用于响应所述检测信号，控制所述支撑臂(20)绕所述第一枢转轴线(S1)摆动，以调整所述自主移动式机器人的高度从而使所述自主移动式机器人便于从障碍物下穿过。

3.根据权利要求1或2所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述头部(30)绕第三枢转轴线(S3)可上下摆动地设置在所述支撑臂(20)上，所述头部(30)能够绕第四枢转轴线(S4)左右摆动；其中，所述头部(30)的上下和/或左右摆动，用以使所述支撑臂(20)和所述头部(30)便于从检测到的障碍物下穿过。

4.根据权利要求1或2所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述自主移动式机器人还包括：测距传感器，设置用于采集设备所处空间的用于建立地图的环境数据。

5.根据权利要求1或2所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述自主移动式机器人还包括：导航装置，用于引导所述自主移动式机器人在地上移动。

6.根据权利要求1或2所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述自主移动式机器人还包括：表面处理器具，设置在所述底盘(10)底部，用于清理地上的灰尘。

7.根据权利要求6所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述支撑臂(20)在表面处理时设置在所述回收位置。

8.根据权利要求1所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述障碍物检测单元检测到障碍物时发出用于变更所述支撑臂(20)和/或所述头部(30)位置的信号，以调整所述自主移动式机器人的高度从而使所述自主移动式机器人便于从障碍物下穿过。

9.根据权利要求1所述的自主移动式机器人，其特征在于，所述障碍物检测单元包括红外传感器、超声波传感器、或光学图像传感器中至少之一或者任意组合。

10.根据权利要求1或2或9中任一项所述的自主移动式机器人，其特征在于，

所述障碍物检测单元设置在所述底盘(10)的行进方向所在的前侧；和/或

所述障碍物检测单元设置在所述底盘(10)，并布置为朝向外侧且与所述支撑臂(20)和所述头部(30)所在的所述竖直方向存在预定夹角；和/或

所述障碍物检测单元布置在所述支撑臂(20)和/或所述头部(30)上，且布置为覆盖所述支撑臂(20)和/或所述头部(30)的范围。