CN209112319U - 阵列模块、防压脚防跌落的机器人底盘及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种阵列模块。该阵列模块包括MCU单元、通信单元、测距传感器和电源单元，其中MCU单元用于接收并分析测距传感器的传感信息，得到处理数据；通信单元用于实现MCU单元与上位机之间的通信连接。本申请还提供了一种防压脚防跌落的机器人底盘及机器人，其包括底盘主体和阵列模块，其中阵列模块设置有多个且分布在底盘主体的边缘；测距传感器设置在底盘主体的底部且探测方向倾斜向下朝向底盘主体的四周。通过测距传感器获取各测距传感器所在位置的前方地面是否有障碍或坑洼，进而由MCU单元通过通信单元将上述信息传递给上位机，由上位机判断后控制机器人的运动姿态，防止机器人压到障碍或跌落到坑洼中，避免了机器人跌倒受到损害的风险。

Description

阵列模块、防压脚防跌落的机器人底盘及机器人

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种阵列模块，还涉及包含了该阵列模块的防压脚防跌落的机器人底盘及机器人。

背景技术

随着机器人技术的迅速发展，机器人应用越来越广泛，例如，迎宾机器人、送餐机器人以及教育机器人、仿生机器人等等。机器人是自动执行工作的机器装置，它可以接受人类指挥，也可以运行预先编排的程序，还可以依据人工智能技术制定的原则行动。然而，机器人在运动的过程中不可避免的遇到高低错落的情况，常遇到的一种情形是机器人走到楼梯附近，有一定概率会摔下楼。目前公司的酒店服务/送餐机器人在运动过程中会跌落楼梯，或者压到人的脚。对于上述的技术问题尚没有可靠的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种机器人产品，以解决相关技术中机器人在运动过程中会跌落楼梯或者压到人的脚的技术问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，本申请提供了一种阵列模块。

该阵列模块包括MCU单元、通信单元、测距传感器和电源单元(104)，其中

所述MCU单元用于接收并分析所述测距传感器的传感信息，得到处理数据；

所述通信单元用于实现所述MCU单元与上位机之间的通信连接。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，本申请还提供了一种防压脚防跌落的机器人底盘。

防压脚防跌落的机器人底盘该包括底盘主体，还包括本申请提供的上述的阵列模块，其中

所述阵列模块设置有多个且分布在所述底盘主体的边缘；

所述测距传感器设置在所述底盘主体的底部且探测方向倾斜向下朝向所述底盘主体的四周；

所述底盘主体的形状为圆形。

进一步的，所述MCU单元与所述测距传感器分离设置，所述MCU单元上设置有信号接口端子，所述测距传感器与所述信号接口端子连接。

进一步的，所述测距传感器的探测方向与水平面之间的夹角为10° -90°。

进一步的，所述测距传感器为红外测距传感器。

进一步的，每个所述阵列模块中测距传感器的数量为2-10个。

进一步的，所述通信单元为蓝牙5.0通信单元或CAN通信单元。

进一步的，所述阵列模块的数量为4个。

为了实现上述目的，根据本申请的再一个方面，本申请还提供了一种机器人。

该机器人包括本申请提供的上述的防压脚防跌落的机器人底盘和上位机，所述阵列模块通过所述无线通信单元与所述上位机连接。

进一步的，所述上位机为工控机或主板。

在本申请实施例提供的阵列模块、机器人底盘和机器人，通过测距传感器获取各测距传感器所在位置的前方地面是否有障碍或坑洼，进而由MCU单元通过无线通信单元将上述信息传递给上位机，由上位机判断实际情况并控制机器人的运动姿态，防止机器人压到障碍或跌落到坑洼中，避免了机器人跌倒受到损害的风险。从而解决了相关技术中机器人在运动过程中会跌落楼梯或者压到人的脚的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例的一种阵列模块的结构示意图；

图2是本申请实施例的一种防压脚防跌落的机器人底盘的结构示意图；

图3是本申请实施例阵列模块防压脚的原理图；以及

图4是本申请实施例阵列模块防跌落的原理图。

图中：

1、阵列模块；101、MCU单元；102、无线通信单元；103、测距传感器；104、电源单元；2、底盘主体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“设有”、“固定”、“封装”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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申请。

实施例1

如图1所示，一种阵列模块包括MCU单元(101)、通信单元(102)、测距传感器(103)和电源单元(104)，其中所述MCU单元(101)用于接收并分析所述测距传感器(103)的传感信息，得到处理数据；所述通信单元(102) 用于实现所述MCU单元(101)与上位机之间的通信连接。

本实施例提供的阵列模块可以应用于酒店服务机器人或送餐机器人等的底盘上，通过测距传感器监测底盘周围是否存在障碍或坑洼，获取机器人的周围环境数据，提供给机器人的控制系统。

实施例2

参见图2至图4，本申请涉及一种防压脚防跌落的机器人底盘，其包括底盘主体2和实施例1所提供的阵列模块1，即防压脚防跌落的机器人底盘包括底盘主体2和设置在底盘主体2上的阵列模块1，阵列模块1包括 MCU单元101、通信单元102、测距传感器103和电源单元104；阵列模块1设置有多个且分布在底盘主体2的边缘；测距传感器103设置在底盘主体2的底部且探测方向倾斜向下朝向底盘主体2的四周；MCU单元101 用于接收并分析测距传感器103的传感信息，得到处理数据；通信单元102 用于实现MCU单元101与上位机之间的通信连接；电源单元104用于为各功能模块或单元提供所需电压。

如图2所示，底盘主体的结构为圆形，如果将阵列模块1中的MCU 单元101、通信单元102、测距传感器103和电源单元104均固定在同一块 PCB板上，其长度会比较长，一般尺寸的圆形结构底盘很难安装，因此可以将MCU单元101与测距传感器103分离设置，MCU单元101上设置有信号接口端子，测距传感器103与信号接口端子连接。

本申请实施例提供的防压脚防跌落的机器人底盘通过测距传感器获取各测距传感器所在位置的前方地面是否有障碍(如人脚)或坑洼(如下楼台阶)，进而由MCU单元通过通信单元将上述信息传递给上位机，由上位机判断实际情况并控制机器人的运动姿态，防止机器人压到障碍或跌落到坑洼中，避免了机器人跌倒受到损害的风险。从而解决了相关技术中机器人在运动过程中会跌落楼梯或者压到人的脚的技术问题。

为了减小探测盲区，获得更大的探测范围，阵列模块1设置有多个且分布在所述底盘主体2的边缘，例如如图2所示，阵列模块1设置有4个，分别指向机器人的前后左右四个方位。

需要说明的是，本申请中仅仅是列出防压脚防跌落的机器人底盘用于防压脚或防跌落的必须结构，但防压脚防跌落的机器人底盘的实际结构并不限于此，例如防压脚防跌落的机器人底盘上还可以设置驱动组件(如驱动电机、转向电机)、运动组件(如轮组)、减震组件及重心调整组件等等用于实现机器人其他功能的必需结构，本领域技术人员可以根据实际需要和现有技术进行选用，本申请不再赘述。

可选的，测距传感器103的包括但不限于红外测距传感器、超声测距传感器和激光测距传感器。在本实施例中，从使用效果和性价比方面考虑，测距传感器103优选为红外测距传感器。

红外测距传感器包括红外发射器和红外接收器，红外发射器可发出红外光线。MCU单元可通过红外线的发射和接收之间的时间差可计算出在红外光线发射方向上底盘与地面之间的距离。

如图3所示，红外测距传感器竖直向下的方向与红外光线发射方向直接形成了一安全区域，具体的该安全区域的范围可以根据实际需要进行调整，例如可以通过改变红外发射器发出红外光线的方向来改变安全区域的范围大小。红外测距传感器的探测方向与水平面之间的夹角可以在10°-90°之间进行选择调整。在一些实施例中，将安全区域在地面上的长度范围确定为20cm较为实用。当检测到有障碍物(例如人脚)进入到安全区域后，MCU单元获得的红外光线发射方向上底盘与地面之间的距离会发生改变，即探测距离会突然变小，MCU单元获得上述信息后通过通信单元传递给机器人的上位机，上位机会根据实际综合情况来调整运动姿态防止压到人脚上。

如图4所示，当红外测距传感器检测到红外光线发射方向上的距离突然增加很多的情况下，那么可以预测在机器人行走路线上有一个大的落差(可能是一个台阶或低洼)，MCU单元获得上述信息后通过通信单元传递给机器人的上位机，上位机会根据实际综合情况来调整运动姿态，防止机器人发生跌落。

如图2所示，为了进一步增大探测范围及探测的精确度，每个所述阵列模块1中测距传感器103的数量可以设置为多个，优选为2～10个，对于常规的机器人，每个阵列模块1中优选设置10个红外测距传感器。

在一些实施例中，本申请中的通信单元102优选为蓝牙5.0通信单元或 CAN通信单元。

阵列模块与上位机之间采用蓝牙传输功能可以很好的简化布线需求，简化防压脚防跌落的机器人底盘的量产组装时的工作量。上位机主要是通过无线通信单元和单个的阵列模块通讯来获取具体的数据，在某些情况下，如果单个阵列模块和上位机之间的无线信号通路被阻隔了，那么直接的无线通讯方式就被中断了，这时蓝牙5.0通信单元的mesh功能将会发挥它强大的作用，任意一个阵列模块都可以作为周围的阵列模块的中继来维持所有阵列模块与上位机的通讯。

此外，阵列模块还可以通过CAN通信单元来代替蓝牙5.0通信单元，可以实现节约成本的目的。

实施例3

本申请实施例提供了一种机器人，包括实施例2提供的防压脚防跌落的机器人底盘。

在本实施例提供的机器人中，还包括上位机，其中阵列模块1通过通信单元102与上位机连接。优选的，上位机包括但不限于工控机或其他自主研发的主板。

本实施例的机器人通过测距传感器获取各测距传感器所在位置的前方地面是否有障碍或坑洼，进而由MCU单元通过通信单元将上述信息传递给上位机，由上位机判断实际情况并控制机器人的运动姿态，防止机器人压到障碍或跌落到坑洼中，避免了机器人跌倒受到损害的风险。从而解决了相关技术中机器人在运动过程中会跌落楼梯或者压到人的脚的技术问题

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

Claims (10)

1.一种阵列模块，其特征在于，包括MCU单元(101)、通信单元(102)、测距传感器(103)和电源单元(104)，其中

所述MCU单元(101)用于接收并分析所述测距传感器(103)的传感信息，得到处理数据；

所述通信单元(102)用于实现所述MCU单元(101)与上位机之间的通信连接。

2.一种防压脚防跌落的机器人底盘，包括底盘主体(2)，其特征在于，还包括权利要求1所述的阵列模块(1)，其中

所述阵列模块(1)设置有多个且分布在所述底盘主体(2)的边缘；

所述测距传感器(103)设置在所述底盘主体(2)的底部且探测方向倾斜向下朝向所述底盘主体(2)的四周；

所述底盘主体(2)的形状为圆形。

3.根据权利要求2所述的防压脚防跌落的机器人底盘，其特征在于，所述MCU单元与所述测距传感器分离设置，所述MCU单元上设置有信号接口端子，所述测距传感器与所述信号接口端子连接。

4.根据权利要求3所述的防压脚防跌落的机器人底盘，其特征在于，所述测距传感器(103)的探测方向与水平面之间的夹角为10°-90°。

5.根据权利要求3所述的防压脚防跌落的机器人底盘，其特征在于，所述测距传感器(103)为红外测距传感器。

6.根据权利要求5所述的防压脚防跌落的机器人底盘，其特征在于，每个所述阵列模块(1)中测距传感器(103)的数量为2～20个。

7.根据权利要求2所述的防压脚防跌落的机器人底盘，其特征在于，所述通信单元(102)为蓝牙5.0通信单元或CAN通信单元。

8.根据权利要求2所述的防压脚防跌落的机器人底盘，其特征在于，所述阵列模块(1)的数量为4个。

9.一种机器人，其特征在于，包括权利要求2-8任一项所述的防压脚防跌落的机器人底盘和上位机，所述阵列模块(1)通过所述通信单元(102)与所述上位机连接。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述上位机为工控机或主板。