CN207810375U - 一种智能垃圾桶机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能垃圾桶机器人技术领域，现有的智能垃圾桶机器人对声源方向辨别的准确率较低；本实用新型提供了一种智能垃圾桶机器人，包括机体以及机器人控制系统，机体包括底盘、内桶、内胆、外壳以及上盖，底盘包括盘体、驱动轮和与驱动轮连接的伺服电机；内桶的下端固定于盘体上，内胆放置于内桶中；外壳呈环状，其上端口套接于内桶外，其下端口与圆形板材状的盘体外缘连接；上盖包括中间设有垃圾投放口的盖体和设于盖体上的中盖；中盖一端与盖体铰接并在绕此端转动时于投放口上开、闭合；盖体下端套接于内桶外壁且与内桶的开口相扣合；方便倾倒内胆内的垃圾且提高了对声源方向辨别的准确率。

Description

一种智能垃圾桶机器人

技术领域

本实用新型涉及智能垃圾桶机器人技术领域，更具体地说是一种智能垃圾桶机器人。

背景技术

目前，市场上的智能垃圾桶包括机体和设置于机体上的各种电子元器件，机体包括底盘、设于底盘上的内桶和套与内桶外的外壳以及上盖。

为了在满载后方便将内桶内的垃圾取出，上盖可拆卸设置，若干麦克风在外壳上圆周均布。离声源近的麦克风直接接收声源，离声源远的麦克风位于机器人另一侧，在声源穿透机器人后才被接收到。若用户呼叫机器人的声音较小，声音传递过程中穿透机器人，机器人内中空的内桶和内桶内的垃圾可能会吸收部分声音，会影响远离声源那一侧麦克风的接收，甚至会降低机器人对声源方向辨别的准确率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种智能垃圾桶机器人，既方便倾倒垃圾，又提高了对声源方向辨别的准确率。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案得以实现：一种智能垃圾桶机器人，包括机体以及设于机体上的机器人控制系统，所述机体包括底盘、内桶、用于放垃圾的内胆、套于内桶外的外壳以及套接于内桶上的上盖，所述底盘包括盘体、驱动轮和与驱动轮连接的伺服电机；所述内桶的下端与设于盘体上的铝板固定，内胆放置于内桶中；外壳呈环状，其上端口套接于内桶外，其下端口与圆形板材状的盘体外缘连接；所述上盖包括中间设有垃圾投放口的盖体和设于盖体上的中盖；所述中盖一端与盖体铰接并在绕此端转动时于投放口上开、闭合；所述盖体下端套接于内桶外壁且与内桶的开口相扣合；所述控制系统包括，传感器检测装置，用于检测前行路径上的障碍物距离并收集障碍物距离信息；语音接收装置，用于采集周围的语音信息并接收用户语音指令，包括至少三个于中盖上呈圆周均布的麦克风；通信装置，用于与用户使用的移动终端通信连接，接收用户遥控指令；控制装置，设置于盘体上，与传感器检测装置信号连接，通过设于盖体与内桶相接处的插拔式接线端头与麦克风信号连接，与伺服电机控制连接，接收各装置的电信号并通过控制伺服电机的正反转，使机器人按预设指定或预设检测条件完成移动动作；所述电信号包括用于记载障碍物距离信息、遥控指令和语音指令的信号。

采用上述技术方案，上盖可拆卸安装，方便倾倒内胆内的垃圾；而将多个麦克风集成到中盖上，当用户在发出语音指令时，多个麦克风之间没有阻挡物，声音强度的衰减只受传递距离影响过程中，因此能提高对声源方向辨别的准确率。

本实用新型进一步优选方案为：所述盖体内设有用于驱动中盖开、闭合的开盖电机；所述中盖上还设有用于检测开盖手势的开盖传感器，所述开盖传感器采用红外传感器，其与控制装置信号连接；当用户在盖体上挥手时，被开盖传感器识别并产生开盖信号，所述控制装置接收并响应于开盖信号，控制开盖电机的启闭将中盖开启或闭合。

本实用新型进一步优选方案为：所述外壳上设有喇叭，喇叭与控制装置连接；所述中盖内侧设有用于检测内胆内垃圾是否满载的满载检测传感器，所述满载检测传感器为超声波传感器或红外传感器，其与控制装置信号连接；在垃圾满载时被满载传感器检测到，并产生满载信号，所述控制装置接收并响应于满载信号，控制喇叭发出语音提示以提醒用户及时倾倒垃圾。

本实用新型进一步优选方案为：所述传感器检测装置包括激光雷达、超声波传感器，以及若干红外测距传感器；所述激光雷达设置于盘体前部的外缘，所述外壳上设有一左右贯穿的凹槽，激光雷达置于凹槽内；所述超声波传感器设置于外壳上；所述红外测距传感器位于外壳上的靠近底盘位置设置；激光雷达和超声波传感器相互配合，可减少机器人前方探测盲区并提高机器人对障碍物检测精度。

本实用新型进一步优选方案为：所述通信装置用于与用户手机移动终端无线连接，在接收移动终端发出的导航建图指令后，控制装置控制机器人按照预设的巡航路径移动，并收集激光雷达传回路径上的障碍物距离信息后完成地图构建；在地图构建完成后，设置工作路径以及标定充电栓位置。

本实用新型进一步优选方案为：所述通信装置用于与用户手机移动终端无线连接，在接收移动终端发出的导航建图指令后，控制装置控制机器人按照预设的巡航路径移动，并收集激光雷达传回路径上的障碍物距离信息后完成地图构建；在地图构建完成后，设置工作路径以及标定充电栓位置。

本实用新型进一步优选方案为：所述外壳的上端口和所述盖体的下端均设有用于与内桶缓冲的缓冲垫。

本实用新型进一步优选方案为：所述盖体两侧外壁各设有用于快速将盖体从内桶上卸下的侧耳。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：相比于现有技术，上盖可拆卸安装，方便倾倒内胆内的垃圾；而将多个麦克风集成到中盖上，当用户在发出语音指令时，多个麦克风之间没有阻挡物，声音强度的衰减只受传递距离影响过程中，能提高对声源方向辨别的准确率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的内部结构示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是图2中B处的放大图；

图5是本实用新型中内筒的结构示意图；

图6是本实用新型中驱动轮在盘体上的结构示意图；

图7是本实用新型背面的结构示意图。

图中：1、机体；11、底盘；111、盘体；1111、通孔；1112、安装板；1113、竖直板；1114、水平板；1115、弹性件；1116、圆孔；1117、辅助轮；112、驱动轮；113、伺服电机；114、铝板支架；12、内桶；121、限位部；122、斜面；13、内胆；14、外壳；141、检修盖；15、上盖；151、盖体；152、中盖；153、投放口；154、开盖电机；155、触控按钮；156、满载检测传感器；16、缓冲垫；2、控制装置；3、传感器检测装置；31、激光雷达；32、超声波传感器；33、红外测距传感器；4、语音接收装置；5、通信装置；6、电池；61、充电装置；62、红外对管传感器；7、散热风扇；8、喇叭。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1-7所示，示出了一种智能垃圾桶机器人，包括机体1以及设于机体1上的机器人控制系统，机器人控制系统包括控制装置2、传感器检测装置3、语音接收装置4、通信装置5、触控按钮155和电池6。

机体1包括底盘11、内桶12、内胆13、外壳14和上盖15。

底盘11包括盘体111、驱动轮112和与驱动轮112连接的伺服电机113（或采用步进电机）。盘体111呈圆形板材状，其上开有两相对设置且用于容纳驱动轮112的通孔1111。通孔1111靠近盘体111外侧，在盘体111内侧设有用于固定驱动轮112的安装板1112。安装板1112由一竖直板1113和水平板1114相连而成。水平板1114贴合盘体111，其一端与盘体111铰接，可于竖直方向上绕此端转动，另一侧通过一弹性件1115与盘体111紧触；本实施例中采用拉伸弹簧，拉伸弹簧的一端与水平板1114的另一端连接，拉伸弹簧的另一端与设于盘体111上的连接柱连接，通过拉伸弹簧的拉力将水平板1114扣于盘体111上。竖直板1113与水平板1114相互垂直，伺服电机113和驱动轮112分别设于竖直板1113两侧并与竖直板1113固定，在竖直板1113中间开有供伺服电机113的电机轴穿过的轴孔，供伺服电机113的电机轴与驱动轮112相连，两驱动轮112的轮轴共线。

盘体111上还开有圆孔1116，圆孔1116与设于盘体111上的脚轮支架间形成用于放置辅助轮1117的圆腔。辅助轮1117为万向轮，设有四个，分别位于两驱动轮112的两侧均布；辅助轮1117置于圆腔中，其上部与脚轮支架固定连接。两个驱动轮112和四个于盘体111外侧呈圆周均布。

盘体111上设有铝板支架114，铝板支架114包括上方水平放置的铝板以及下方若干用于支撑铝板的角铝。内桶12呈圆筒状或为截面呈圆形的套筒，本实施例中内筒为套筒，内胆13呈圆筒状，内桶12的底部固定于铝板上，内胆13放置于内桶12中。内桶12内壁设有用于防止内胆13晃动的限位部121，限位部121与内胆13外径相适配，限位部121可以是内桶12内壁上至少三个呈圆周分布的限位凸起，或是内桶12内壁上环形凸肋；限位部121还可以是内桶12内壁上与底面相连的环形凸台。限位部121上设有用于方便将内胆13放入内桶12底部的斜面122。

在本实施例中限位部121为4个扇环形的限位凸起，限位凸起于内桶12的内壁圆周均布。

除去上述实施方式，限位部121还可以设置于内胆13的外壁，可以设为限位凸起或环形的凸肋，限位部121与内桶12的内径相配合；此处不再一一详述。

外壳14呈环状，其上端口套于内桶12外，其下端口与圆形板材状的盘体111外缘连接。上盖15包括中间设有垃圾投放口153的盖体151和设于盖体151上的中盖152；中盖152一端与盖体151铰接，可于竖直方向上绕此端转动并于投放口153上开、闭合；在闭合时中盖152完全覆盖于投放口153上。盖体151下端套于内桶12外壁且正好与内桶12的开口相扣合。

为了方便用户投放垃圾，实现中盖152自动开盖，盖体151包括相连接的上半部和下半部，上半部中设有用于容纳驱动中盖152开、闭合的开盖电机154，开盖电机154与中盖152传动连接，通过带传动或者连杆机构连接；上部还布置有操控面板，触控按钮155设置于操控面板上，用于控制中盖152开启或闭合。下半部的开口内外包覆一圈截面呈U形的缓冲垫16；外壳14的上端口内外壁也包覆一圈截面呈U形的缓冲垫16。两缓冲垫16用于外壳14与内桶12外壁、下半部与内桶12外壁之间的缓冲，并在上盖15从内桶12由上往下扣合时两缓冲垫16相触可抵消部分冲击。缓冲垫16与内桶12外壁紧密贴合，使得内桶12与外壳14之间无间隙，防止灰尘杂物水分进入机器人内而引起电子元器件损坏或造成电路故障。

为了方便拿起盖体151，盖体151下半部两侧外壁各设有一侧耳，以便快速将盖体151从内桶12上卸下。

以两驱动轮112的轮轴为轴线，轴线一侧为前，另一侧为后。传感器检测装置3，通过对机器人前行路径上的障碍物距离进行检测并收集障碍物距离信息，包括激光雷达31、超声波传感器32和红外测距传感器33。激光雷达31、超声波传感器32和红外测距传感器33均设置于机体1前部，。具体的，激光雷达31设置于盘体111前部的外缘，外壳14上设有一左右贯穿的凹槽，激光雷达31设置于凹槽内，激光雷达31工作时，360°扫描测距，可检测前方180°范围内障碍物。超声波传感器32设置于外壳14上且位于激光雷达31的上方，主要用于短距离（0.2-4m）的障碍物检测，以配合红外测距传感器33在不同水平高度进行障碍物检测。若干红外测距传感器33位于外壳14上的靠近底盘11位置设置，并在外壳14前方扇形区呈等距分布。（超声波传感器32用于检测机器人中部高度的障碍物，防止撞到桌子和椅子，机器人正前方底部的红外测距传感器33用于检测机器底部水平高度的障碍物 0.1-0.8m）

语音接收装置4，用于采集周围的语音信息并接收用户语音指令，包括至少三个设置于机体1上的麦克风。在本实施例中采用六个麦克风，六个麦克风设置于中盖152外侧且呈圆周均布。中盖152内侧设有用于检测内胆13内垃圾是否满载的满载检测传感器156，满载检测传感器156采用超声波传感器或红外传感器，通过检测距离来判断垃圾是否满载。

通信装置5，用于配置无线局域网络并与用户使用的移动终端通信连接，可接收用户遥控指令；本实施例中通信装置5采用路由器。

控制装置2，分别与通信装置5、语音接收装置4、满载检测传感器156、触控按钮155和传感器检测装置3信号连接，与伺服电机113（或步进电机）和盖体151内用于驱动中盖152的电机控制连接，接收各装置的电信号分别控制伺服电机113和开盖电机154的启闭，使机器人按预设指定或预设检测条件完成移动动作、开启或闭合中盖152动作；各装置的电信号包括用于记载障碍物距离信息、遥控指令、语音指令的信号以及开、闭合信号。

为了回应用户，外壳14上还设有喇叭8，喇叭8与控制装置2连接，可在工作时按预设条件发出语音信息，如在垃圾满载时能发出语音提醒。

盘体111后端设有PCB板安装架，控制装置2设置于PCB板上，安装架上还设有散热风扇7。电池6固定安装在铝板支架114上。盖体151下半部设有分别与开盖电机154、语音接收装置4以及满载检测传感器156相连的接线端子（接线端头），内桶12外壁设有沿其轴向的凹槽，内桶12上端内设有接线端头（接点端子），接线端头（接点端子）沿此凹槽布线并分别与控制装置2和电池6相连的，将盖体151由上至下套于内桶12上时，接点端子与接线端头相对接。

为了方便检修，外壳14后端面设有可拆卸安装的检修盖141。外壳14后端还设有与电池6连接的充电装置61，充电装置61上设有用于方便充电装置61与充电桩对接的红外对管传感器62，红外对管传感器62与控制装置2连接。

本实施例具体使用过程如下：

首先配置机器人导航运动；遥控端（手机或平板）连入到机器人路由器创建的无线局域网系统中，使用服务机器人APP控制机器人在工作环境中创建工作环境地图，设定机器人在工作环境中的行走路径，以及自动充电栓。

运行机器人；以办公室环境为例，在已完成上一步的机器人导航运动配置后可按照工作路径运动。

机器人开机运行后，机器人在工作环境中按预设的工作路径来回行走，随时准备收集垃圾，当机器人运行到用户附近区域，行动不便的用户只需使用预设的语音指令呼叫机器人时，机器人的语音接收装置识别并接受用户的语音指令后被唤醒，然后机器人在控制装置的控制下转向用户然后运动到用户面前，此时传感器检测装置（主要是超声波传感器和红外测距传感器）检测到障碍物使机器人停止移动，然后用户手碰触控按钮（或设置停止移动时机器人自动打开盖子），用户将垃圾放入，然后机器人合上盖子，重新回到工作路径中，继续巡逻。

当机器人的满载检测传感器检测到垃圾桶中的垃圾满时，会发出相应的语音警报来通知用户来处理垃圾。

当机器人电量过低时，机器人会停止垃圾收集，自动回到充电栓充量，当机器人充好电后，重新回到工作路径收集垃圾。

在机器人在工作环境中沿工作路径运动过程，当发现前方有障碍物时，会自动避开，不会撞到障碍物或人。

充电任务优先级最高，若处于充电状态下，不能进行其它任务。垃圾处理任务的优先级次之。

Claims (7)

1.一种智能垃圾桶机器人，包括机体（1）以及设于机体（1）上的机器人控制系统，所述机体（1）包括底盘（11）、内桶（12）、用于放垃圾的内胆（13）、套于内桶（12）外的外壳（14）以及套接于内桶（12）上的上盖（15），其特征在于：

所述底盘（11）包括盘体（111）、驱动轮（112）和与驱动轮（112）连接的伺服电机（113）；

所述内桶（12）的下端与设于盘体（111）上的铝板固定，内胆（13）放置于内桶（12）中；

外壳（14）呈环状，其上端口套接于内桶（12）外，其下端口与圆形板材状的盘体（111）外缘连接；

所述上盖（15）包括中间设有垃圾投放口（153）的盖体（151）和设于盖体（151）上的中盖（152）；所述中盖（152）一端与盖体（151）铰接并在绕此端转动时于投放口（153）上开、闭合；所述盖体（151）下端套接于内桶（12）外壁且与内桶（12）的开口相扣合；

所述控制系统包括，

传感器检测装置（3），用于检测前行路径上的障碍物距离并收集障碍物距离信息；

语音接收装置（4），用于采集周围的语音信息并接收用户语音指令，包括至少三个于中盖（152）上呈圆周均布的麦克风；

通信装置（5），用于与用户使用的移动终端通信连接，接收用户遥控指令；

控制装置（2），设置于盘体（111）上，分别与传感器检测装置（3）和通信装置（5）信号连接，通过设于盖体（151）与内桶（12）相接处的插拔式接线端头与麦克风信号连接，与伺服电机（113）控制连接，接收各装置的电信号并通过控制伺服电机（113）的正反转，使机器人按预设指定或预设检测条件完成移动动作；

所述电信号包括用于记载障碍物距离信息、遥控指令和语音指令的信号。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述盖体（151）内设有用于驱动中盖（152）开、闭合的开盖电机（154）；所述中盖（152）上还设有用于检测开盖手势的开盖传感器，所述开盖传感器采用红外传感器，其与控制装置（2）信号连接；当用户在盖体上挥手时，被开盖传感器识别并产生开盖信号，所述控制装置（2）接收并响应于开盖信号，控制开盖电机（154）的启闭将中盖开启或闭合。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述外壳（14）上设有喇叭（8），喇叭（8）与控制装置（2）连接；所述中盖（152）内侧设有用于检测内胆（13）内垃圾是否满载的满载检测传感器（156），所述满载检测传感器（156）为超声波传感器或红外传感器，其与控制装置信号连接；在垃圾满载时被满载传感器检测到，并产生满载信号，所述控制装置（2）接收并响应于满载信号，控制喇叭（8）发出语音提示。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述传感器检测装置（3）包括激光雷达（31）、超声波传感器（32），以及若干红外测距传感器（33）；所述激光雷达（31）设置于盘体（111）前部的外缘，所述外壳（14）上设有一左右贯穿的凹槽，激光雷达（31）置于凹槽内；所述超声波传感器（32）设置于外壳（14）上；所述红外测距传感器（33）位于外壳（14）上的靠近底盘（11）位置设置。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于：所述通信装置（5）用于与用户手机移动终端无线连接，在接收移动终端发出的导航建图指令后，控制装置（2）控制机器人按照预设的巡航路径移动，并收集激光雷达（31）传回路径上的障碍物距离信息后完成地图构建；在地图构建完成后，设置工作路径以及标定充电栓位置。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述外壳（14）的上端口和所述盖体（151）的下端均设有用于与内桶（12）缓冲的缓冲垫（16）。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述盖体（151）两侧外壁各设有用于快速将盖体（151）从内桶（12）上卸下的侧耳。