CN209273446U - 一种跟随式机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种跟随式机器人，包括壳体、跟随识别模块、跟随执行模块和控制模块，控制模块封装于壳体内部，跟随识别模块固定于壳体外表面，跟随执行模块固定于壳体下表面，跟随识别模块和所述跟随执行模块均与控制模块连接；跟随识别模块包括摄像头和定位单元，摄像头固定于所述壳体的外表面，外表面的朝向与跟随式机器人的运动方向保持一致，定位单元固定于所述壳体的内表面，摄像头和定位单元均与控制模块连接。与现有技术相比，本实用新型具有不易丢失跟随目标、易于实现以及节约成本等优点。

Description

一种跟随式机器人

技术领域

本实用新型涉及人工智能领域，具体是指一种跟随式机器人。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

随着人工智能领域的飞速发展，协助人类搬运物品的跟随式机器人越来越广泛的应用于人们的生活之中，现有的跟随式机器人的跟随功能大部分是通过设置的摄像头来实现的，跟随式机器人通过摄像头对目标对象进行识别，从而完成对目标对象的自动跟随。然而在人员复杂的场合，或是目标对象移动范围较大的场合中，仅仅通过摄像头跟随目标对象，会十分容易发生目标对象的丢失，从而导致跟随失败的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种不易丢失跟随对象且易于实现的跟随式机器人。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种跟随式机器人，包括壳体、跟随识别模块、跟随执行模块和控制模块，所述控制模块封装于壳体内部，所述跟随识别模块固定于壳体外表面，所述跟随执行模块固定于壳体下表面，所述跟随识别模块和所述跟随执行模块均与控制模块连接；所述跟随识别模块包括摄像头和定位单元，所述摄像头固定于所述壳体的外表面，所述外表面的朝向与跟随式机器人的运动方向保持一致，所述定位单元固定于所述壳体的内表面，所述摄像头和所述定位单元均与所述控制模块连接。

优选地，所述定位单元包括蓝牙信标和传感定位子单元，所述蓝牙信标和所述传感定位子单元均固定于所述壳体的内表面，所述蓝牙信标和所述传感定位子单元均与所述控制模块连接。

优选地，所述传感定位子单元包括GPS定位器和惯性测量仪，所述GPS定位器和所述惯性测量仪均固定于所述壳体的内表面，所述GPS定位器和所述惯性测量仪均与所述控制模块连接。

优选地，所述跟随执行模块包括电机和滚轮，所述电机固定于壳体下表面并与所述控制模块连接，所述滚轮位于电机下方并与电机的输出轴连接，所述电机的数量与所述滚轮的数量相互匹配。

优选地，所述滚轮的数量为2～4个。

优选地，所述控制模块包括上位机，所述上位机封装于壳体内部，并分别与所述跟随识别模块和所述跟随执行模块连接。

优选地，所述跟随识别模块还包括毫米波雷达，所述毫米波雷达固定于所述外表面，并与所述控制模块连接。

优选地，还包括置物篮，所述置物篮固定于壳体的上表面。

优选地，还包括供电模块，所述供电模块封装于壳体内部，分别与所述跟随识别模块、所述跟随执行模块和所述控制模块连接。

优选地，所述供电模块包括供电电池。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提出的跟随式机器人，通过设置与控制模块连接的跟随识别模块，来对目标对象进行识别从而完成跟随，跟随识别模块中除了包括摄像头可以对目标对象进行图像识别以外，还设置了定位单元，便于在摄像头对目标对象图像识别失败导致控制的那样无法确定跟随的目标对象时，通过定位单元辅助控制模块对目标对象进行定位，从而避免了跟随目标的丢失，提高跟随的准确程度，同时摄像头固定于与跟随执行模块运动方向一致的外表面，而定位单元固定于与外表面相邻的内表面，这样既可以最大程度的让摄像头充分识别目标对象，不让定位单元对摄像头产生干扰，同时定位单元设置的位置与摄像头相邻，也可以大限度的保证定位单元的准确程度，提高跟随准确度。

(2)定位单元包括蓝牙信标和传感定位子单元，蓝牙信标方便于在人员密集的场合和目标对象身上佩戴的部分相互配合，从而在人员密集的场合也可以对目标对象实现定位，而传感定位子单元则可以在空旷的场合下对目标对象实现准确定位，通过二者的紧密配合，可以在大部分场合都对目标对象实现高准确度的跟随。

(3)传感定位子单元包括GPS定位器和惯性测量仪，GPS定位器可以对目标对象实现定位，但是GPS定位器存在精度差和抗干扰能力低的问题，通过惯性测量仪辅助提供角速度和加速度等信息，可以辅助GPS定位器对目标对象实现更高精度的定位，进一步提高跟随的准确程度。

(4)跟随执行模块通过电机和滚轮配合实现，通过二者的配合，可以使得跟随式机器人灵活的根据识别的结果对跟随目标实现跟随，进一步提高跟随精度。

(5)滚轮的数量为2～4个，通过设置多个滚轮，可以提升跟随式机器人的灵活程度，同时滚轮的成本低，且易于安装，可以降低跟随式机器人的成本，提高性价比。

(6)跟随识别模块还包括毫米波雷达，可以识别跟随过程中出现的障碍物，有助于跟随式机器人及时避开路上的障碍，延长机器人的寿命。

(7)跟随式机器人还包括置物篮，便于目标对象将需要搬运的东西放置于置物篮中，提高了跟随式机器人的实用性。

附图说明

图1为跟随式机器人的整体结构示意图；

其中，1为摄像头，2为毫米波雷达，3为蓝牙信标，4为传感定位子单元，5为电机，6为滚轮，7为电池，8为上位机，9为置物篮。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

请参阅图1所示，为本发明跟随式机器人的整体结构示意图。

在一种实施方式中，该跟随式机器人，包括壳体、跟随识别模块、跟随执行模块和控制模块，控制模块封装于壳体内部，跟随识别模块固定于壳体外表面，跟随执行模块固定于壳体下表面，跟随识别模块和所述跟随执行模块均与控制模块连接；跟随识别模块包括摄像头1和定位单元，摄像头1固定于所述壳体的外表面，外表面的朝向与跟随执行模块的运动方向保持一致，定位单元固定于壳体的内表面，摄像头1和定位单元均与控制模块连接。

其中，定位单元包括蓝牙信标3和传感定位子单元4，蓝牙信标3和传感定位子单元4均固定于壳体的内表面，蓝牙信标3和传感定位子单元4均与控制模块连接。传感定位子单元4包括GPS定位器和惯性测量仪，GPS定位器和惯性测量仪均固定于壳体的内表面，GPS定位器和惯性测量仪均与控制模块连接。跟随执行模块包括电机5和滚轮6，电机5固定于壳体下表面并与控制模块连接，滚轮6位于电机5下方并与电机5的输出轴连接，电机5的数量与滚轮6的数量相互匹配。滚轮6的数量为2～4个。控制模块包括上位机8，上位机8封装于壳体内部，并分别与跟随识别模块和跟随执行模块连接。跟随识别模块还包括毫米波雷达2，毫米波雷达2固定于外表面，并与控制模块连接。除此之外，跟随式机器人还包括置物篮9，置物篮9固定于壳体的上表面。还包括供电模块，供电模块封装于壳体内部，分别与跟随识别模块、跟随执行模块和控制模块连接。供电模块包括供电电池7。

在实际应用中，本发明跟随式机器人的具体实现方式，通过以下实施例说明。

实施例1

如图1所示为本实施例中跟随式机器人的整体结构示意图，本实施例中，跟随式机器人主要包含的结构有壳体、摄像头1、毫米波雷达2、蓝牙信标3(Bluetooth beacon)、传感定位子单元4、电机5、滚轮6、电池7、上位机8和置物篮9，从图中可以看出，摄像头1和毫米波雷达2均设置在壳体的外表面上，摄像头1位于毫米波雷达2的上方，上位机8封装在壳体的内部，蓝牙信标3和传感定位子单元4均设置在与外表面相邻的内表面上，电机5和滚轮6相互连接，设置在壳体的下方，置物篮9固定在壳体的上表面，其中传感定位子单元4主要有两部分构成，一是GPS定位器，二是惯性测量仪IMU，通过二者的配合可以对目标对象实现更高精度的定位。各个结构之间的具体连接关系具体如下(图中未标出)：上位机8分别与摄像头1、毫米波雷达2、蓝牙信标3、传感定位子单元4和电机5连接，用于接收摄像头1、毫米波雷达2、蓝牙信标3和传感定位子单元4发送的信号来进行计算，并根据计算结果控制电机5的转动方向，电机5的输出轴连接到滚轮6上，在上位机8的控制下电机5的不同转动方向可以带动滚轮6前进或是后退，从而实现对目标对象的跟随。滚轮6的数量不受具体限定，可以是2～4个，滚轮6可以根据设定的数量均匀的分布在壳体的下方，从而可以帮助跟随式机器人较为稳定的实现跟随功能。如图所示，本实施例中滚轮6的数量为2个，可以较为稳定的带动壳体进行移动，从而实现对目标对象的跟随。从图中可以看出，电池7也封装于壳体内部，具体分别与电机5、毫米波雷达2和上位机8连接，分别为电机5、毫米波雷达2和上位机8供电。

在本实施例中，该跟随式机器人应用于超市购物场景中，在此场景中，跟随式机器人的工作过程具体如下：首先电池7给电机5、毫米波雷达2、以及上位机8供电，顶部置物篮9中可以放置购买的物品，摄像头1能够进行人脸识别，上位机8根据识别的人员外形特征，控制电机5的转动从而进行自动跟随，一旦跟随过程中目标丢失，蓝牙信标3实现定位，此时被跟随的人员身上所佩戴的模块可以与机器人上的蓝牙信标3进行通信，从而帮助控制模块根据定位找到跟随人员。毫米波雷达2能够识别出前方的障碍物，上位机8可以根据毫米波雷达2反馈的信息控制电机5的转动方向，从而带动滚轮6朝其他方向运动，绕开障碍物。

实施例2

本实施例中的跟随式机器人的结构与实施例1中的结构基本相同，区别在于本实施例中的跟随式机器人应用于高尔夫球场这一场景中，在此场景中，跟随式机器人的工作过程具体如下：首先电池7给电机5、毫米波雷达2、以及上位机8供电，顶部置物篮9中可以放置高尔夫装备，摄像头1能够进行人脸识别，根据识别的人员外形特征，控制电机5的转动从而进行自动跟随，一旦跟随过程中目标丢失，可以根据传感定位单元中GPS定位器和惯性测量仪IMU之间的配合对目标人员实现定位，此时被跟随的人员身上所佩戴的模块可以与机器人上的蓝牙信标3进行通信，从而帮助控制模块根据定位找到主人。摄像头1也可根据高尔夫球的运行轨迹，判断落球的大致位置，从而引导人员在位置周围寻找球，毫米波雷达2能够识别出前方的障碍物，上位机8可以根据毫米波雷达2反馈的信息控制电机5的转动方向，从而带动滚轮6朝其他方向运动，绕开障碍物。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种跟随式机器人，其特征在于，包括壳体、跟随识别模块、跟随执行模块和控制模块，所述控制模块封装于壳体内部，所述跟随识别模块固定于壳体外表面，所述跟随执行模块固定于壳体下表面，所述跟随识别模块和所述跟随执行模块均与控制模块连接；所述跟随识别模块包括摄像头和定位单元，所述摄像头固定于所述壳体的外表面，所述外表面的朝向与所述跟随执行模块的运动方向保持一致，所述定位单元固定于所述壳体的内表面，所述摄像头和所述定位单元均与所述控制模块连接。

2.根据权利要求1所述跟随式机器人，其特征在于，所述定位单元包括蓝牙信标和传感定位子单元，所述蓝牙信标和所述传感定位子单元均固定于所述壳体的内表面，所述蓝牙信标和所述传感定位子单元均与所述控制模块连接。

3.根据权利要求2所述跟随式机器人，其特征在于，所述传感定位子单元包括GPS定位器和惯性测量仪，所述GPS定位器和所述惯性测量仪均固定于所述壳体的内表面，所述GPS定位器和所述惯性测量仪均与所述控制模块连接。

4.根据权利要求1所述跟随式机器人，其特征在于，所述跟随执行模块包括电机和滚轮，所述电机固定于壳体下表面并与所述控制模块连接，所述滚轮位于电机下方并与电机的输出轴连接，所述电机的数量与所述滚轮的数量相互匹配。

5.根据权利要求4所述跟随式机器人，其特征在于，所述滚轮的数量为2～4个。

6.根据权利要求1所述跟随式机器人，其特征在于，所述控制模块包括上位机，所述上位机封装于壳体内部，并分别与所述跟随识别模块和所述跟随执行模块连接。

7.根据权利要求1所述跟随式机器人，其特征在于，所述跟随识别模块还包括毫米波雷达，所述毫米波雷达固定于所述外表面，并与所述控制模块连接。

8.根据权利要求1所述跟随式机器人，其特征在于，还包括置物篮，所述置物篮固定于壳体的上表面。

9.根据权利要求1所述跟随式机器人，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块封装于壳体内部，分别与所述跟随识别模块、所述跟随执行模块和所述控制模块连接。

10.根据权利要求9所述跟随式机器人，其特征在于，所述供电模块包括供电电池。