CN208147861U - 一种无水洗车智能交互机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无水洗车智能交互机器人，包括机器人底盘、设置在机器人底盘上的六自由度机器臂和附属在机器臂末端的清洗擦头、一个搭载深度摄像头的摄像头支架、以及相应的清洁工具；所述的智能交互机器人还包括运动控制模块、感知模块、碰撞检测模块、无限通信模块以及人机交互模块。本实用新型可以自动清洗，清洗机器人占用地方小；清洗机器人体积小且具有流动性，不需要局限一个固定的地方，可流动洗车，如停车场，道路旁停车位；智能性和可移动性使得机器人可以用极少量的水完成清洗，减少水污染的同时节约水；可人工干预针对难以清洗的污渍针对性清洗，确保车身能够清洗干净。

Description

一种无水洗车智能交互机器人

技术领域

本实用新型涉及人工智能技术领域，具体涉及一种无水洗车智能交互机器人。

背景技术

随着时代的发展，科学技术的进步，服务机器人已经逐步走进普通大众的生活之中。机器人的多模态融合，交互性强交互方式更加自然的智能机器人是未来服务机器人发展的重要方向。例如，中国实用新型专利“CN201710027018.4”所述的一种基于云信息库的服务机器人抓取系统以及其控制方法，描述了一种新型服务机器人的抓取系统；以及在中国实用新型专利“CN201610889923.6”描述了一种用于服务机器人的无线通信方法。

首先，聚焦当前洗车店以及一些汽车4S店给汽车洗车方式都是使用大型水枪对汽车车身进行冲洗，这样子洗车一方面会造成大量的水资源浪费，洗车之后的水也会污染现有水资源。另一方面这样洗车必须得把车开到专门的场所去才能完成洗车，而如果在小区或者商场的停车场就能够洗车就会使用车人感到更加方便。

其次，在洗车机器人开始工作的第一步，如何检测工作目标汽车是一个关键问题，这里涉及到三维扫描注册技术。紧接着，在洗车机器人工作时，机器臂会在工作区域内活动，为了安全起见需要防止机器臂与人类发生碰撞，机器臂的碰撞检测和碰撞避免有待进一步加强。最后，机器人与人类如何进行交互，人类如何对正在进行工作当中的机器人进行调控，人机交互的准确性和自然性有待进一步的改进和加强。

实用新型内容

鉴于面临上述实际问题的需要以及所涉及的现有技术，本实用新型的目的在于提供一种能够无水洗车的智能交互服务机器人。本实用新型的机器人能够运行在停车场或是宽敞道路等车辆经常停放之处，使用适量的水和清洁剂完成对汽车车身的清洗，减少水污染的同时节约了用车人的时间，与此同时，本实用新型强调了人机交互的自然性和准确性能够。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种无水洗车智能交互机器人，所述的交互机器人包括移动底盘、设置在移动底盘上的六自由度机器臂和附属在机器臂末端的清洗擦头、设置在移动底盘上的清洗桶、设置在移动底盘上的摄像头支架和固定在摄像头支架上的深度摄像头，所述的交互机器人还包括中央处理单元，该中央处理单元包括中央处理器以及分别与其相连的运动控制模块、感知模块、碰撞检测模块、无线通信模块、人机交互模块；

其中，所述的感知模块分别与深度摄像头、深度摄像头上的麦克风阵列、移动底盘上测距模块相连；利用机器人搭载的深度摄像头感知到需要清洗的目标车，感知车身上污渍比较严重的区域，利用测距模块探索目标车与清洗机器人的距离，利用麦克风阵列感知交互者发出的语音信息，所述的感知模块同时与碰撞检测模块以及人机交互模块相连；

其中，所述的运动控制模块包括底盘运动控制器、机器臂运动控制器、摄像头控制器和清洗擦头控制器，其中，所述的底盘运动控制器与移动底盘相连，用于调控机器人机身进行全方位的移动，使得机器人在最佳的工作位置进行作业；所述的机器臂运动控制器与六自由度机器臂相连，用于协调附属在机器臂末端的清洗擦头一同对目标车身进行擦洗；所述的摄像头控制器与深度摄像头相连，用于控制摄像头的旋转速度及调节摄像头直接高度；所述的清洗擦头控制器与清洗擦头相连，用于控制机器臂末端清洗擦头的擦洗频率。

进一步地，所述的移动底盘的侧面等间隔地设置有一定数量的红外测距模块，用于测量机器人周边的障碍物，并反馈数据实现避障功能。

进一步地，所述的摄像头支架装有高度升降器用于自主调节高度，所述的摄像头支架的末端装有可转动转盘用于控制深度摄像头旋转，以获取不同方位的数据。

进一步地，所述的深度摄像头配备有麦克风阵列，该麦克风阵列的阵列式麦克风单元将采集所处交互环境的声音源信息，传送至感知模块进行处理。

进一步地，所述的无线通信模块用Wifi信号与远程控制端相连，使得远程控制端可实时操纵机器人以免清洗机器人发生意外，配合搭载在机器人身上的GPS，防止机器人发生意外。

进一步地，所述的碰撞检测模块用于检测所搭载的机器臂末端是否与目标车的车身发生接触，并协同运动控制模块一起调整接触面从而达到洗车的效果；同时在机器人工作的时候防止所搭载的机器臂与工作区域内的人体碰撞，并协同机器人的感知模块和运动控制模块感知周围行人并进行碰撞避免。

进一步地，所述的人机交互模块使得机器人能够与交互者进行实时的交互，当用户用手势指向目标车需要清洗的部位，人机交互模块就会识别指令并协同运动控制模块驱动机器人前往需要清洗的位置。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1)本实用新型所描述的无水洗车智能交互服务机器人可以自主的完成简单的洗车任务，能够运行在停车场或者宽敞的街道上，作业地点多样化给与车主更多的便利。

2)通过采用特殊的机器臂末端进行洗车，相比于目前的洗车方式一方面节约了水资源，另一方面减少了水污染。

3)一方面融合了最新的人机交互技术和感知技术，使得机器人能够有效的感知并且识别人类的意图并完成进一步的洗车工作；另一方面，能够使机器人容易的感知周围的目标车辆。

4)本实用新型服务机器人加入了碰撞检测模块，该模块在机器人开机之后自动运行一方面防止机器人与人类或者其他物体发生意外碰撞导致机器人受损或者人类受伤；另一方面该模块可以检测机器人末端刷头是否与车身有接触，以确保洗车工作得以完成。

5)目前将GPS装在机器人内部用于确保机器人位置，本实用新型主要利用GPS无线通信模块，将机器人位置与相关联移动终端的位置有机关联起来，让机器人可以自主的对两者之间的距离信息、位置信息等进行分析，从而根据距离、运动趋势等相关信息，执行相应的任务。

附图说明

图1是本实用新型中无水洗车智能交互服务机器人的结构示意图；

图2是本实用新型中无水洗车智能交互服务机器人的控制原理图；

图中：1---移动底盘，2---清洗桶，3---附属在机器臂末端的清洗擦头， 4---六自由度机器臂，5---摄像头支架，6---深度摄像头。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实施例公开了一种无水洗车智能交互服务机器人，包括清洗机器人的特殊结构以及中央处理单元，该中央处理单元包括：中央处理器、运动控制模块、感知模块、碰撞检测模块、无线通信模块、人机交互模块。本实用新型可以在停车场等车辆经常停放的场所使用少量水完成对车身的清洗。

有关于一种无水洗车智能交互服务机器人的结构参见图1，本实用新型具体包括移动底盘1，在底盘侧面等间隔的装有8个红外测距模块，设置在移动底盘1上的六自由度机器臂4，以及附属在机器臂末端的清洗擦头3，安装在机器人移动底盘之上的清洗桶2，安置在机器人底盘上的摄像头支架5以及深度摄像头6，该摄像头支架5装有高度升降器可以自主的调节高度，摄像头支架5的末端装有旋转盘可以控制深度摄像头6旋转，可以全方位移动的移动底盘1有助于机器人可以在任何水平面上移动。附属在机器臂末端的清洗擦头3以及清洗桶2中的适量清洁剂可以同来完成洗车工作，有别于目前的洗车技术采用本实用新型无水洗车智能交互服务机器人可以在仅仅使用适量水资源的前提下将车身清洗干净，并且不会有水滴落地面。

该机器人控制系统可以控制清洗机器人底盘进行全方位移动，以便于调整机器人的位置使得洗车机器人能够全方位的将目标车清洗；控制机身搭载的机器臂在工作范围使得特殊末端可以擦洗车身达到洗车的目的。

机器人的运动控制模块可以细分为底盘运动控制器、机器臂运动控制器及其他控制器。机器人的底盘运动控制器可以调控机器人机身进行全方位的移动，使得机器人在最佳的工作位置进行作业。机器臂运动控制器主要是协调附属在机器臂末端的特殊擦头一同对目标车身进行擦洗。其他控制器诸如包括摄像头控制器，用于控制摄像头的旋转速度及调节摄像头直接高度，其他控制器又诸如包括清洗擦头控制器，用于控制机器臂末端擦洗频率。

机器人的感知模块能够利用机器人搭载的深度摄像头感知到清洗的目标车，探索目标车与清洗机器人的距离，感知车身上污渍比较严重的区域，感知交互者发出的语音信息，其机身上搭载GPS获取清洗机器人的位置信息以免机器人遗失。感知模块可作为碰撞检测模块以及人机交互模块的基础功能模块配合一起工作。

机器人的碰撞检测模块能够检测到所搭载的机器臂末端是否与目标车的车身发生了接触，并协同运动控制模块一起调整接触面达到洗车的效果；同时在机器人工作的时候防止所搭载的机器臂与工作区域内的人体碰撞，并协同机器人的感知模块和控制模块感知周围行人并进行碰撞避免。

碰撞检测模块结合深度摄像头和底盘的8个红外测距仪进行碰撞避免。深度摄像头获取的深度信息可以获知一定高度(与摄像头等高)范围内有没有人类或者其他不明物体，如果有则会驱动控制模块远离人类或者不明物体。装载在机器人底盘的红外测距仪可以检测底部是否有不明物体可能与机器人发生碰撞。

机器人的无线通信模块用Wifi信号与远程控制端相连，使得远程控制端可以实时操纵机器人以免清洗机器人发生意外。配合搭载在机器人身上的GPS，防止机器人发生意外。

机器人的人机交互模块用于机器人能够与交互者进行实时的交互，可以用手势指向目标车需要清洗的部位，人机交互模块就会识别指令并协同运动控制模块驱动机器人前往需要清洗的位置。

当人类需要参与到机器人洗车作业中时，需要首先发出语音指令告诉机器人现在可以进行人机交互。通过感知模块和运动控制模块相结合，机器人在人机环境交互时能够感知人类发出的手势以及语音指令并产生相应的动作。具体实现方式如下：机器人的深度摄像头配备有麦克风阵列，阵列式麦克风单元将采集所处交互环境的生源信息，传送至感知模块进行处理。在机器人的人机交互模块事先设置有一个语音库，用来对比经过识别之后的语音信息，从而生成相应的动作指令驱动机器人运动。深度摄像头作为感知模块的一个重要组成部分，通过摄像头底部的旋转盘以及机器人的移动底盘相联合，可以实时采集大角度的图像数据，通过人形识别算法，利用差分的方式，提取出拥有纯净北京的图像数据，而后将采集的样品图像数据与人体的体型标准模板进行匹配，结合抓取人体型的特征点进行算法分析，从而快速高效的识别出交互环境的人形。同样的在人机交互模块设置了一个交互手势库，用于识别交互者传递来的特殊手势，例如指向特定位置进行清洗和移动到指定位置等。

下面介绍本实施例公开的无水洗车智能交互机器人的具体示例工作过程如下：

由Wifi连接的远程控制中心发出一条控制命令，要求交互机器人选定目标开始作业。选定目标之后机器人会调用运动控制模块以及感知模块一同寻找需要清洗的目标汽车。选定目标汽车之后，移动机器人会逐渐向目标汽车移动机器人一旦开始运行，直到进入机器人的工作区域。之后机器人调用运动控制模块并协同感知模块和碰撞检测模块的功能一同使用机器臂清洗汽车的车身，然后驱动机器臂使用其末端附属的清洗擦头擦洗车身，每擦洗1分钟会去清洗同理对擦头进行清洗保证擦头相对干净。当对车身进行一遍全方位的清洗之后机器人会通过无线通信模块向控制中心报告，同时开启感知模块的深度摄像头识别功能，识别是否有严重的污渍没有清洗干净，控制中心会实时监控并在适当的时候对机器人发出重点清洗的指令。开始着重清洗之后，交互机器人会在清洗桶中释放清洗液，并控制末端的清洗擦头进入清洗桶蘸取清洗液然后对有严重污渍的位置进行着重清洗，此时深度摄像头会保持监控清洗状态，清洗完毕之后可以报告控制中心完成本次清洗任务。或者在交互机器人工作的时候有工作人员经过机器人附近，可以使用语音交互的方式开启人机交互，然后使用手势指点的方式指定机器人重点清洗某些地方。碰撞检测的功能就会开启保护机器人不会受到损伤同时保护周围的行人不会发生与机器人相撞的意外。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无水洗车智能交互机器人，其特征在于，所述的交互机器人包括移动底盘、设置在移动底盘上的六自由度机器臂和附属在机器臂末端的清洗擦头、设置在移动底盘上的清洗桶、设置在移动底盘上的摄像头支架和固定在摄像头支架上的深度摄像头，所述的交互机器人还包括中央处理单元，该中央处理单元包括中央处理器以及分别与其相连的运动控制模块、感知模块、碰撞检测模块、无线通信模块、人机交互模块；

其中，所述的感知模块分别与深度摄像头、深度摄像头上的麦克风阵列、移动底盘上测距模块相连；利用机器人搭载的深度摄像头感知到需要清洗的目标车，感知车身上污渍比较严重的区域，利用测距模块探索目标车与清洗机器人的距离，利用麦克风阵列感知交互者发出的语音信息，所述的感知模块同时与碰撞检测模块以及人机交互模块相连；

其中，所述的运动控制模块包括底盘运动控制器、机器臂运动控制器、摄像头控制器和清洗擦头控制器，其中，所述的底盘运动控制器与移动底盘相连，用于调控机器人机身进行全方位的移动，使得机器人在最佳的工作位置进行作业；所述的机器臂运动控制器与六自由度机器臂相连，用于协调附属在机器臂末端的清洗擦头一同对目标车身进行擦洗；所述的摄像头控制器与深度摄像头相连，用于控制摄像头的旋转速度及调节摄像头直接高度；所述的清洗擦头控制器与清洗擦头相连，用于控制机器臂末端清洗擦头的擦洗频率。

2.根据权利要求1所述的一种无水洗车智能交互机器人，其特征在于，所述的移动底盘的侧面等间隔地设置有一定数量的红外测距模块，用于测量机器人周边的障碍物，并反馈数据实现避障功能。

3.根据权利要求1所述的一种无水洗车智能交互机器人，其特征在于，所述的摄像头支架装有高度升降器用于自主调节高度，所述的摄像头支架的末端装有可转动转盘用于控制深度摄像头旋转，以获取不同方位的数据。

4.根据权利要求1所述的一种无水洗车智能交互机器人，其特征在于，所述的深度摄像头配备有麦克风阵列，该麦克风阵列的阵列式麦克风单元将采集所处交互环境的声音源信息，传送至感知模块进行处理。

5.根据权利要求1所述的一种无水洗车智能交互机器人，其特征在于，所述的无线通信模块用Wifi信号与远程控制端相连，使得远程控制端可实时操纵机器人以免清洗机器人发生意外，配合搭载在机器人身上的GPS，防止机器人发生意外。

6.根据权利要求1所述的一种无水洗车智能交互机器人，其特征在于，所述的碰撞检测模块用于检测所搭载的机器臂末端是否与目标车的车身发生接触，并协同运动控制模块一起调整接触面从而达到洗车的效果；同时在机器人工作的时候防止所搭载的机器臂与工作区域内的人体碰撞，并协同机器人的感知模块和运动控制模块感知周围行人并进行碰撞避免。

7.根据权利要求1所述的一种无水洗车智能交互机器人，其特征在于，所述的人机交互模块使得机器人能够与交互者进行实时的交互，当用户用手势指向目标车需要清洗的部位，人机交互模块就会识别指令并协同运动控制模块驱动机器人前往需要清洗的位置。