CN211061899U - 一种自主定位导航机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种自主定位导航机器人。该自主定位导航机器人包括：底座轮组以及设置于所述底座轮组上部的机器人本体；所述机器人本体上设置有阵列麦克风；所述阵列麦克风中包括按照设定方式排列的多个麦克风；所述机器人本体上还设置有控制器，所述控制器与所述阵列麦克风电连接；所述底座轮组上设置有位置传感器；所述控制器还分别与所述位置传感器和所述底座轮组电连接。本实用新型实施例的技术方案可以根据唤醒人的声源信号获取唤醒人的角度信息，可以根据角度信息和位置探测信号确定唤醒人所在的位置，并控制机器人本体移动至唤醒人所在的位置。

Description

一种自主定位导航机器人

技术领域

本实用新型实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种自主定位导航机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人越来越多的被应用在各个领域。机器人作为新型智能人机交互设备，可以通过语音、手势以及图像等不同交互方式，为用户提供服务。

现有技术中，用户一般需要主动走近机器人，才能通与机器人进行人机交互，获取服务信息。特别的，现有的机器人可以在与用户没有交互的时候，自动进入休眠状态，在用户说出唤醒词时自动进行唤醒，而无法移动至唤醒人所在位置，智能度不高，交互性差。

实用新型内容

本实用新型提供一种自主定位导航机器人，可以实现机器人被唤醒后，自动移动至唤醒人所在位置。

本实用新型实施例提供了一种自主定位导航机器人，包括：底座轮组以及设置于所述底座轮组上部的机器人本体；

机器人本体上设置有阵列麦克风；阵列麦克风中包括按照设定方式排列的多个麦克风；

机器人本体上还设置有控制器，控制器与阵列麦克风电连接；

底座轮组上设置有位置传感器；控制器还分别与位置传感器和底座轮组电连接。

进一步的，所述阵列麦克风为：六线阵列麦克风。

进一步的，所述位置传感器为激光雷达，所述激光雷达具有360度旋转探头。

进一步的，所述机器人本体具体包括：头部组件以及躯干组件，所述躯干组件通过连接杆与所述头部组件机械连接，所述连接杆上设置有硅胶套；

所述头部组件的顶部设置有头盖帽，所述阵列麦克风紧贴所述头盖帽设置，所述阵列麦克风的设置平面与水平面平行。

进一步的，所述底座轮组通过顶面上设置的第一数量的支撑柱与所述机器人本体的底面相连，所述机器人本体的底面与所述底座轮组的顶面之间具有设定的间隙，所述第一数量大于等于4；

所述激光雷达，设置于所述底座轮组的正上方，所述旋转探头的设置位置高于所述底座轮组的顶面，且位于所述间隙内。

进一步的，在所述头部组件的面部区域内设置有体感模组，所述体感模组设置于所述阵列麦克风的下部，并紧贴所述阵列麦克风设置，所述体感模组与所述控制器电连接。

进一步的，所述体感模组具体包括：沿水平方向并排设置的高清摄像头和红外摄像头，所述高清摄像头和红外摄像头分别与所述控制器电连接。

进一步的，在所述躯干组件的背部还设置有摄像头，所述摄像头与所述控制器电连接。

进一步的，在所述底座组件的外表面还设置有第二数量的激光传感器和第三数量的超声波传感器，所述第二数量大于等于4，所述第三数量大于等于4；

其中，各所述激光传感器以及各所述超声波传感器分别均匀设置在与水平面平行的一个平面内；各所述激光传感器以及各所述超声波传感器分别与所述控制器电连接。

进一步的，在所述躯干组件的正面，且靠近所述躯干组件的中间位置，设置有打印机，所述打印机与所述控制器电连接。

本实用新型实施例的技术方案，通过阵列麦克风根据唤醒词唤醒控制器，并将唤醒人的角度信息传输给控制器，控制器在被唤醒后，根据阵列麦克风传输的角度信息，以及位置传感器传输的位置探测信号确定唤醒人所在的位置，并生成移动控制指令发送至底座轮组，底座轮组根据移动控制指令，带动机器人本体移动至唤醒人所在的位置，可以根据唤醒人的声源信号获取唤醒人的角度信息，可以根据角度信息和位置探测信号确定唤醒人所在的位置，并控制机器人本体移动至唤醒人所在的位置。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种自主定位导航机器人的主视图；

图2为本实用新型实施例提供的一种自主定位导航机器人的分解结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种自主定位导航机器人的后视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1为本实用新型实施例提供的一种自主定位导航机器人的主视图。图2为本实用新型实施例提供的一种自主定位导航机器人的分解结构示意图。如图1和图2所示，自主定位导航机器人包括：底座轮组1以及设置于底座轮组1上部的机器人本体(图1和图2中未示出机器人本体)；机器人本体上设置有阵列麦克风8；阵列麦克风8中包括按照设定方式排列的多个麦克风；机器人本体上还设置有控制器(图1和图2中未示出控制器)，控制器与阵列麦克风8电连接(图1和图2中未示出电连接关系)；底座轮组1上设置有位置传感器(图1和图2中未示出位置传感器)；控制器还分别与位置传感器和底座轮组1电连接(图1和图2中未示出电连接关系)。

其中，阵列麦克风8，用于根据唤醒词唤醒控制器，并将唤醒人的角度信息传输给控制器；位置传感器，用于获取周围环境的位置探测信号，传输给控制器；控制器，用于在被唤醒后，根据角度信息和位置探测信号确定唤醒人所在的位置，并生成移动控制指令发送至底座轮组1；底座轮组1，用于根据移动控制指令，带动机器人本体移动至唤醒人所在的位置。

进一步的，在机器人移动至唤醒人作在的位置后，该阵列麦克风8可以继续获取唤醒人输入的用户语音，并将该用户语音发送至控制器，由控制器根据用户语音去识别用户意图，并基于用户意图执行相应的人机交互服务。

具体的，唤醒人即为需要自主定位导航机器人提供服务的用户。阵列麦克风8自动捕捉唤醒人的包含唤醒词的声源信号，根据唤醒词唤醒控制器，并将唤醒人的角度信息传输给控制器。控制器在被唤醒后，根据阵列麦克风8传输的角度信息，以及位置传感器传输的位置探测信号确定唤醒人所在的位置，并生成移动控制指令发送至底座轮组1。底座轮组1根据移动控制指令，带动机器人本体移动至唤醒人所在的位置。

具体的，控制器，可以在被阵列麦克风8唤醒后，向位置传感器发送检测指令。位置传感器，可以在接收到检测指令后，向周围环境发射目标检测信号，并接收与目标检测信号对应的反馈信号作为位置探测信号发送至控制器，以使得控制器根据阵列麦克风8传输的角度信息，以及位置传感器传输的位置探测信号确定唤醒人所在的位置。

具体的，该控制器可以为单片机、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)或者DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)等具有数据处理功能的器件，本实施例对此并不进行限制。

另外，需要说明的是，根据角度信息以及位置探测信号确定唤醒人所在的位置的算法为比较成熟的计算算法，这里并不进行赘述。

具体的，底座轮组1中可以包括在至少两个方向上移动的程控马达，以及该程控马达与控制器电连接，并根据该控制器发送的移动控制指令，带动轮组朝向唤醒人所在位置移动。

本实施例提供的一种自主定位导航机器人，通过阵列麦克风根据唤醒词唤醒控制器，并将唤醒人的角度信息传输给控制器，控制器在被唤醒后，根据阵列麦克风传输的角度信息，以及位置传感器传输的位置探测信号确定唤醒人所在的位置，并生成移动控制指令发送至底座轮组，底座轮组根据移动控制指令，带动机器人本体移动至唤醒人所在的位置，可以根据唤醒人的声源信号获取唤醒人的角度信息，可以根据角度信息和位置探测信号确定唤醒人所在的位置，并控制机器人本体移动至唤醒人所在的位置。

在本实用新型一个具体实施方式中，阵列麦克风8可以为：六线阵列麦克风。六线阵列麦克风利用麦克风的空域滤波特性，对换醒人进行角度定位，获取唤醒人的角度信息。其中，六线阵列麦克风自带唤醒功能，并能够在唤醒后，获取唤醒人作为位置的角度信息。一般来说，用户通过对该六线阵列麦克风进行配置，可以自由设定各种唤醒词，以满足自定义的唤醒需求。

如图2所示，在本实用新型一个具体实施方式中，位置传感器可以为激光雷达2，激光雷达2具有360度旋转探头。激光雷达2在360度旋转过程中，向周围唤醒发出激光信号，然后收集针对所发射的激光信号的反馈信号作为周围环境的位置探测信号传输给控制器。

如图2所示，在本实用新型一个具体实施方式中，机器人本体具体包括：头部组件6以及躯干组件3，躯干组件3通过连接杆与头部组件6机械连接，连接杆上设置有硅胶套5；头部组件6的顶部设置有头盖帽9，阵列麦克风8紧贴头盖帽9设置，阵列麦克风8的设置平面与水平面平行。

由于麦克风咪头存在角度，所以在设计安装时确保阵列麦克风8的设置平面与水平面平行，角度一致。阵列麦克风8的设置高度取决于机器人，一般置于机器人头部上方，便于更好的收音。

可选的，所述机器人本体上还可以设置有转动控制组件(图中未示出)，所述头部组件6与转动控制组件机械连接，转动控制组件与控制器电连接。

相应的，控制器还可以用于，生成与角度信息匹配的转动控制指令，发送至转动控制组件；转动控制组件，用于根据转动控制指令，控制头部组件6中的面部区域朝向唤醒人所在的位置。这样设置的好处在于：可以控制机器人移动至唤醒人所在位置处后，将面部朝向该唤醒人后与该唤醒人进行后续交互，进一步提高了机器人的智能化和交互性。

在本实用新型一个具体实施方式中，底座轮组1通过顶面上设置的第一数量的支撑柱与机器人本体的底面相连，机器人本体的底面与底座轮组1的顶面之间具有设定的间隙，第一数量大于等于4；激光雷达2，设置于底座轮组1的正上方，旋转探头的设置位置高于底座轮组1的顶面，且位于间隙内。

典型的，支撑柱的数量可以为4个，且该支撑可以均匀分布在底座轮组1的顶面上，支撑柱用于在底座轮组1与机器人本体之间制造设定高度的间隙，以使得激光雷达2的旋转探头能够在该间隙内360度全向旋转，以在机器人周围环境中，进行360度的唤醒人搜索。

示例性的，如图2所示，激光雷达2置于底座轮组1的正上方，距地面垂直高度在20-30公分内，旋转探头的设置位置高于底座轮组1的顶面，底座轮组1通过顶面上设置的4个金属支撑柱与机器人本体的底面相连。

如图2所示，在本实用新型一个具体实施方式中，在头部组件6的面部区域内设置有体感模组7，体感模组7设置于阵列麦克风8的下部，并紧贴阵列麦克风8设置，体感模组7与控制器电连接(图2中未示出电连接关系)。体感模组7自动捕捉接近用户的人脸图像发送至控制器。控制器根据体感模组7发送的人脸图像，控制机器人与接近用户进行交互。

在本实用新型一个具体实施方式中，体感模组7具体包括：沿水平方向并排设置的高清摄像头和红外摄像头(图2中未示出高清摄像头和红外摄像头)，高清摄像头和红外摄像头分别与控制器电连接(图2中未示出电连接关系)。在接近用户靠近时，高清摄像头和红外摄像头可以自动捕捉人脸图像。通过高清摄像头和红外摄像头的共同配合使用，可以在白天或者夜间等环境下无障碍的进行人脸图像的采集，进一步丰富了机器人的适用场景和应用环境。

如图3所示，在本实用新型一个具体实施方式中，在躯干组件3的背部还设置有摄像头10，摄像头10与控制器电连接(图3中未示出电连接关系)。摄像头10采集机器人的背部图像发送至控制器。控制器根据背部图像，向跟随用户提供导引服务。示例性的，机器人在做导引服务时，通过摄像头10捕捉人脸图像来判断跟随用户是否有跟随。

具体的，机器人可以向用户提供导引服务，例如，用户向该机器人询问了某一个导航目的地，该机器人可以引导用户一步步到达该目的地，在机器人提供导引服务时，其应该行走在被引导用户的前面，为了能够观察到用户的跟随情况，在用户没有完全跟随时，进行一定的停顿等待。在本实用新型实施例中增加了一个设置在机器人背部的摄像头10，以使得机器人能够提供更加优质、可靠的导引服务。

如图3所示，在本实用新型一个具体实施方式中，在底座组件1的外表面还设置有第二数量的激光传感器13和第三数量的超声波传感器14，第二数量大于等于4，第三数量大于等于4；其中，各激光传感器13以及各超声波传感器14分别均匀设置在与水平面平行的一个平面内；各激光传感器13以及各超声波传感器14分别与控制器电连接(图3中未示出电连接关系)。激光传感器13和超声波传感器14将机器人周围环境的障碍物检测信号传输至控制器。控制器根据障碍物检测信号，确定匹配的避障策略进行避障。

如图2所示，在本实用新型一个具体实施方式中，在躯干组件3的正面，且靠近躯干组件3的中间位置，设置有打印机4，打印机4与控制器电连接(图2中未示出电连接关系)。

具体的，基于该机器人的具体应用场景，该打印机可以用来提供优惠券，宣传单等具体信息的打印功能，以向用户提供更加丰富的服务类型。

如图3所示，在本实用新型一个具体实施方式中，在躯干组件3的背部还设置有急停开关11，急停开关11与控制器电连接(图3中未示出电连接关系)。急停开关11，用于被在按下后，向控制器发送急停控制指令，以控制机器人紧急停机。

具体的，基于该机器人的具体应用场景，当机器人出现故障或者其他异常时，急停开关可以用来控制机器人紧急停机，保障用户的人身安全，以及机器人的设备安全。

如图3所示，在本实用新型一个具体实施方式中，在躯干组件3的背部还设置有检修盖板12；其中，控制器设置于集成电路板上，集成电路板设置于躯干组件的内部，设置位置贴近检修盖板12(图3中未示出控制器和集成电路板)。

具体的，基于该机器人的具体应用场景，可以打开检修盖板12，对出现故障的机器人的内部机构进行检修。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种自主定位导航机器人，其特征在于，包括：底座轮组以及设置于所述底座轮组上部的机器人本体；

所述机器人本体上设置有阵列麦克风；所述阵列麦克风中包括按照设定方式排列的多个麦克风；

所述机器人本体上还设置有控制器，所述控制器与所述阵列麦克风电连接；

所述底座轮组上设置有位置传感器；所述控制器还分别与所述位置传感器和所述底座轮组电连接；

所述位置传感器为激光雷达，所述激光雷达具有360度旋转探头；

所述底座轮组通过顶面上设置的第一数量的支撑柱与所述机器人本体的底面相连，所述机器人本体的底面与所述底座轮组的顶面之间具有设定的间隙，所述第一数量大于等于4；

所述激光雷达，设置于所述底座轮组的正上方，所述旋转探头的设置位置高于所述底座轮组的顶面，且位于所述间隙内。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述阵列麦克风为：六线阵列麦克风。

3.根据权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述机器人本体具体包括：头部组件以及躯干组件，所述躯干组件通过连接杆与所述头部组件机械连接，所述连接杆上设置有硅胶套；

所述头部组件的顶部设置有头盖帽，所述阵列麦克风紧贴所述头盖帽设置，所述阵列麦克风的设置平面与水平面平行。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，在所述头部组件的面部区域内设置有体感模组，所述体感模组设置于所述阵列麦克风的下部，并紧贴所述阵列麦克风设置，所述体感模组与所述控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述体感模组具体包括：沿水平方向并排设置的高清摄像头和红外摄像头，所述高清摄像头和红外摄像头分别与所述控制器电连接。

6.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，在所述躯干组件的背部还设置有摄像头，所述摄像头与所述控制器电连接。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，在所述底座轮组的外表面还设置有第二数量的激光传感器和第三数量的超声波传感器，所述第二数量大于等于4，所述第三数量大于等于4；

其中，各所述激光传感器以及各所述超声波传感器分别均匀设置在与水平面平行的一个平面内；各所述激光传感器以及各所述超声波传感器分别与所述控制器电连接。

8.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，在所述躯干组件的正面，且靠近所述躯干组件的中间位置，设置有打印机，所述打印机与所述控制器电连接。

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