CN214238266U - 一种自适应调整运动姿态的外卖机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，其特征包括交错式排轮、扶正机械臂、车体、保温容纳箱、激光雷达、外伸型地形检测传感装置、可调节悬挂摇臂，可调节悬挂摇臂上安装有交错式排轮，并可利用电动机驱动交错式排轮，车体两侧各有4个交错式排轮，可以提升车体行进的稳定性和通过能力，车体两侧装有扶正机械臂，可在车体侧向倾覆后将车子扶正至正常工作姿态，车体前部还有外伸型地形检测传感装置，用以检测车子前方及侧下方的地形平整度。本实用新型能提升外卖机器人的行进平稳性、规避障碍能力以及提供自动排障的功能，极大地减少了人为干预，为使用外卖机器人的商家提供更好的服务体验。

Description

一种自适应调整运动姿态的外卖机器人

技术领域

本实用新型涉及机械自动化技术领域，尤其是涉及一种自适应调整运动姿态的外卖机器人。

背景技术

近年来，随着电商平台的日趋成熟，以及现代人快节奏的生活方式，外卖成了许多人不可或缺的一种点餐方式。目前外卖的配送主要还是由人工进行，数据显示：2019年中国的外卖员人数已超过700万。但人工送餐方式存在如下弊端： 1.增加了商家的人工成本；2.外卖员自身也会存在交通意外风险。

当今，送餐服务机器人主要为餐厅的室内送餐机器人，负责将顾客点的菜送至相应的餐桌，但针对固定区域的外卖机器人很少投入使用。主要因为外部交通环境比室内环境复杂得多，充满了不确定性，在复杂地形中运输菜品会遇到各种问题，比如路面的颠簸、上下斜坡导致的菜品、汤汁和饮料的翻洒，小车的侧翻等问题，大大影响了外卖机器人的普及。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，用于解决路面的颠簸、上下斜坡导致的菜品、汤汁和饮料的翻洒，小车的侧翻等问题。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，包括车体、舵机、可调节悬挂摇臂，所述可调节悬挂摇臂由舵机控制，安装在车体两侧，舵机主动旋转，带动可调节悬挂摇臂的上下摆动以完成对车体姿态的调整，确保车体的位置始终处于水平状态。同时，舵机通电后具有的阻尼效应使可调节悬挂摇臂在遇到起伏的地形时能够上下摆动，从而完成减震的行程；所述车体两侧的第一对和最后一对悬挂摇臂内还各自安有直流电动机，直流电动机分别驱动第一对交错式排轮母轮和最后一对交错式排轮公轮；所述的直流电动机共有4个，每个均独立工作，4个电动机独立带动车轮旋转，并利用差速转向原理实现外卖机器人的前进、后退、左转、右转和原地转向。

所述的交错式排轮分为交错式排轮公轮和交错式排轮母轮，分别安装在对应的可调节悬挂摇臂的末端，交错式排轮的设计使得轴距大大缩小，提升了外卖机器人的通过能力和转向灵活性。同时，由于交错式排轮的公轮与母轮是交错排列的，所以在外卖机器人的前进方向上，相邻两轮与地面的接触点之间的间距相较于传统的多轮机器人小很多，提升了行走机构的稳定性和减震机构的响应灵敏度，使外卖机器人的运动更加平稳。

所述的车体两侧还安装有扶正机械臂，在外卖机器人发生倾覆后，扶正机械臂的支撑托紧贴地面，接着，液压缸推动的扶正机械臂会自动调整姿态，通过几组预设的动作，以倒地侧的车轮轮缘为支点，配合可调节悬挂摇臂的动作改变车体姿态，将车体扶正至正常工作状态。

所述的车体内安装有保温容纳箱，保温容纳箱分为两仓，顶部安装有箱盖，箱盖在接到顾客手机的开箱指令后可以自动打开。

所述的车体内含有水平传感器、振动监测传感器，GPS，能感知车体的行进姿态，在遇到恶意伤害后自动报警并发送实时位置信息；所述的车体前部底端安有低位超声波传感器阵列以探测较低的障碍物，车体前部安有主超声波传感器阵列和广角双目视觉传感器，用来感知前方的障碍物；主超声波传感器阵列在恶劣气象条件下和能见度很低的场景中，能保障外卖机器人获得正确的交通、地形信息；广角双目视觉传感器能识别交通信号灯的状态，并识别行人与移动的车辆；所述车体侧面安有侧面超声波传感器阵列，能判断侧面与障碍物的距离和避开侧面而来的移动物体；所述车体顶部安装有360°探测的激光雷达，用于局部路线规划。

所述的车体前部包括交互显示器，为顾客显示信息；车体内装载嵌入式芯片，并接入互联网，为顾客提供取餐提醒，取餐等待，扫码开箱取餐等功能。

所述的外伸型地形检测传感装置包括：外伸型地形检测传感装置小臂、外伸型地形检测传感装置大臂和红外测距传感器阵列，外伸型地形检测传感装置大臂安装在外伸型地形检测传感装置舵机上，在舵机控制下实现转动，外伸型地形检测传感装置小臂与外伸型地形检测传感装置大臂由外伸型地形检测传感装置关节连接，小臂受舵机控制转动扩大探测范围；外伸型地形检测传感装置小臂末端安装有红外测距传感器阵列，红外测距传感器阵列能探测到地面的距离，若测量距离超过设定范围或测量结果存在超过阈值的高度差，将视地面为凹坑，外卖机器人将自动重新规划路线，避开障碍。

本实用新型专利的有益效果为：一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，能通过特定的辅助装置保持车体始终水平和提高机器人的运动平稳性，能减少菜品和汤类在保温容纳箱内的摇晃，有效阻止菜品、汤汁的翻倒和溢出，从而为顾客提供更好的送餐服务。本外卖机器人具有自动排障功能，自动恢复工作姿态，减少了人力维护成本。

附图说明

图1为本实用新型的外型轮廓的轴测图。

图2为本实用新型卸下交错式排轮的侧视图。

图3为本实用新型的仰视图。

图4为本实用新型展开扶正机械臂的正视图。

图5为本实用新型侧翻后的正侧视图。

图6为本实用新型扶正过程中的正视图。

图7为本实用新型打开箱盖后的俯侧视图。

图8为车体前面板的正视图。

图9为本实用新型传感器分布的正视图。

图10为外伸型地形检测传感装置的俯视图。

图11为外伸型地形检测传感装置的仰侧视图。

图中：1.交错式排轮母轮，2.交错式排轮公轮，3.扶正机械臂，4.车体， 5.箱盖，6.激光雷达，7.外伸型地形检测传感装置，8.车体前面板，9.可调节悬挂摇臂，10.舵机，11.水平传感器，12.交错式可调节悬挂前摇臂，13.交错式可调节悬挂后摇臂，14.扶正机械臂大臂，15.支撑托，16.扶正机械臂小臂，17.小型液压缸，18.轮缘摩擦带，19.保温容纳箱隔板，20.保温容纳箱，21.低位超声波传感器阵列，22.广角双目视觉传感器，23.侧面超声波传感器阵列，24.交互显示器，25. 主超声波传感器阵列，26.外伸型地形检测传感装置小臂，27.外伸型地形检测传感装置大臂，28.红外测距传感器阵列，29.外伸型地形检测传感装置关节，30.外伸型地形检测传感装置舵机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

如背景技术所述的，现有的外卖机器人种类很少，且不具备自主排除侧翻故障和平稳运输菜品的能力，难以保证送餐服务的质量。

因此，在机器人技术领域时，为了解决上述问题，本实用新型提供了一种自适应调整运动姿态的外卖机器人。

参阅图1，本实用新型主要包括交错式排轮母轮1，交错式排轮公轮2，扶正机械臂3，车体4，箱盖5，激光雷达6，外伸型地形检测传感装置7，车体前面板8，可调节悬挂摇臂9。所述可调节悬挂摇臂9一端与车体连接，另一端装有交错式排轮，交错式排轮母轮1与交错式排轮公轮2交错排列，减少了外卖机器人在前进方向上两个相邻轮子与地面接触点的间距，提升悬挂反馈的灵敏度，带来更强的运动平稳性；所述车体4两侧安装有扶正机械臂3，可以在车子侧翻后自行扶正车体，使外卖机器人重新回归正常工作的姿态；所述激光雷达6能实时探测外卖机器人周围的地形信息，为外卖机器人的自主规划路径提供数据；所述外伸型地形检测传感装置7能探测车体前部以及车体侧面的地形信息和高度信息，以便外卖机器人避开较大的凹坑和较高的台阶，防止倾翻；所述的车体前面板8内安装有各类传感器和交互显示器，各类传感器为外卖机器人提供外界的地形和交通信息，交互显示器则为顾客提供了相关信息和操作界面，方便顾客取餐。

进一步的，参阅图2与图3，外卖机器人的自适应调整姿态依靠2对可调节悬挂摇臂9、1对交错式可调节悬挂前摇臂12、1对交错式可调节悬挂后摇臂13 和独立工作的舵机10实现，总计8个摇臂和舵机，其中车体每一侧的第一个交错式排轮母轮1和最后一个交错式排轮公轮2为主动轮，负责提供动力，其余交错式排轮母轮1和交错式排轮公轮2为从动轮，交错式可调节悬挂前摇臂12和交错式可调节悬挂后摇臂13交叉排布，能更好地分配轮子的位置、分担外卖机器人的重量和保持静态姿态稳定。正常情况下，舵机10处于限位阻尼模式，当受到起伏路面带来的冲击力时，可调节悬挂摇臂9、交错式可调节悬挂前摇臂12、交错式可调节悬挂后摇臂13会上下摆动，而舵机10的阻尼效应会阻碍其摆动，从而达到避震的作用，能通过电机电流的调节改变阻尼大小，从而改变悬挂结构的刚性，带来针对不同路面的不同减震效果。在上下坡时，外卖机器人的处理器将收到水平传感器 11的信号，针对前后和左右的高度差进行反馈，运算完成后向舵机10发送指令，通过每个独立的舵机10进行角度调整，可调节悬挂摇臂9、交错式可调节悬挂前摇臂12、交错式可调节悬挂后摇臂13得以独立地上下运动，从而改变车体4的各个位置的离地高度，确保车体4始终处于水平的位置，这样可以保证保温容纳箱20内安放的菜品和汤类的稳定，而不翻洒。四轮独立运行，上坡时车体4两侧的前三对舵机10顺时针旋转，带动前两对可调节悬挂摇臂9和交错式可调节悬挂前摇臂12上移，可调节悬挂摇臂9和交错式可调节悬挂前摇臂12的上移幅度不同，以保证车体4能够处于水平位置不变，最后一对舵机10逆时针旋转，带动交错式可调节悬挂后摇臂13下移，直到水平传感器11反馈车体水平后停止运动，达到自适应平衡的状态；下坡则与上述动作相反。

进一步的，参阅图3，所述的交错式排轮母轮1与交错式排轮公轮2交错排列，交错式排轮母轮1轮毂中间部分的圆周直径要小于两侧的圆周直径，交错式排轮公轮2可以在交错式排轮母轮1的两侧大圆周所夹的中间区域内上下、前后移动，使得在可调节悬挂摇臂9、交错式可调节悬挂前摇臂12、交错式可调节悬挂后摇臂13工作时，交错式排轮母轮1与交错式排轮公轮2之间不会互相干涉；这样排列减少了轴距，提升了车辆灵活性，同时，在外卖机器人前进的方向上，减小了两相邻轮子与地面的接触点的间距，提升了悬挂动作的灵敏度，使得外卖机器人能行驶得更加平稳。

进一步的，参阅图4至图6，从三个视图描述所说的扶正机械臂3。

参阅图4，所述轮缘摩擦带18由高摩擦系数的材料制成，贴于交错式排轮母轮1的轮缘外侧；所述的扶正机械臂3通过外侧的小型液压缸17带动扶正机械臂小臂16向外伸，同时内侧的小型液压缸17带动扶正机械臂大臂14向外伸，产生的支持力将推动车体推离地面，再以轮缘摩擦带18为支点，通过杠杆原理使车辆实现自动扶正。同时，舵机10也会工作，驱动两侧的可调节悬挂摇臂9运动，翻倒后，上侧的可调节悬挂摇臂9全部伸到最长位置，依靠车轮的重量提供扶正需要的转矩，翻倒下侧的可调节悬挂摇臂9全部内收，减小轮缘摩擦带18到支撑托 15的距离，以减少扶正机械臂3伸直后所需的长度；由于所需扶正机械臂3需要与车体长度协调，由现实和美观的角度出发，将扶正机械臂3分为二段式结构，通过液压传动。

参阅图5，在小车发生倾覆时，由传感器数据判定车辆处于倒地倾覆状态；倾覆着地侧轮胎通过舵机10驱动使可调节悬挂摇臂9做径向运动，向车顶方向收缩到最高位置，缩短了支撑托15到轮缘摩擦带18的距离，减小力臂长度，从而减少扶正机械臂3所需长度；支撑托15在倾覆时底面水平贴地，支撑托底面附有摩擦层，可以增加摩擦力，防止打滑。

参阅图6所示，外侧的小型液压缸17开始工作，使扶正机械臂小臂16与扶正机械臂大臂14间距增加，即具有抬高车体上部分与地面距离的作用；在外侧的小型液压缸17到达限位点后，内测的小型液压缸17开始工作，直到扶正机械臂 3达到最大伸长极限。扶正期间若小车回复正常位置，扶正系统自动停止并收回扶正机械臂3；若小车仍处于倾覆状态，再继续重复扶正系统，5次仍无效后发送错误报告回指挥中心等待救援。

参阅图7所示，箱体正上方有两个箱盖5，箱盖5前后两端由转轴固定于车体4上，中间用磁电吸附开关固定。车厢内置保温容纳箱20用于储存外卖，其内部贴有隔热性良好的轻质材料，并在表面铺上防水层及防滑层。保温容纳箱隔板 19将保温容纳箱分为两仓，配合上大数据中心的订单分配，使得外卖机器人可以出发一次，完成对两位位置相邻的的顾客送餐工作，提高送餐效率，节约运营成本。所述车体4的四周贴有反光带，在夜间起提醒警示作用；车体4自带报警装置，在遇到非正常撞击及故意损坏时发出警报声，并将由车体前面板8内安装的摄像头拍摄的视频和GPS提供位置信息传回控制中心。车身自带联网控制模块，GPS和摄像头，在必要时刻进行远程操控，并实时传输位置图片信息，若遭到恶意损坏、故障或倾覆无法自行回正时，则向控制中心发送位置信息求救。

参阅图8和图9所示，所述车体前面板8内装有交互显示器24、广角双目视觉传感器22、主超声波传感器阵列25，所述车体前面板8上半部分为交互显示器24，下方为主超声波传感器阵列25和广角双目视觉传感器22。交互显示器 24由可触控电容显示屏幕和身份识别器模块组成，显示屏将显示外卖机器人的编号以便顾客寻找，同时能显示服务界面和订单号等信息方便顾客取餐，身份识别模块用于取餐时身份验证，防止误拿、盗拿外卖。身份识别模块内置蓝牙、NFC模组，利用近场通讯原理进行身份识别，也可通过二维码读取和验证码输入解锁。外卖机器人前端底部安有低位超声波传感器阵列21，用以探测较矮的障碍物；外卖机器人的车体前面板8下半部分安装有广角双目视觉传感器22，可利用机器视觉技术识别正面的障碍物、行人、交通信号灯状态，从而驱使外卖机器人的嵌入式芯片做出正确的路径规划和行动判断；所述的主超声波传感器阵列25使得外卖机器人在恶劣的气象条件下能有探测能力，保证外卖机器人在大雾雨雪天气仍然能够正常运行；车体4的前端两侧还安装有侧面超声波传感器阵列23用以判断外卖机器人与侧面障碍物的距离，从而使得外卖机器人在狭窄或人流多的地形环境中正常行驶；所述的激光雷达6可360°探测，并绘制地图，为外卖机器人的自主路径规划提供地形信息。

参阅图10和图11所示，所述的外伸型地形检测传感装置7由外伸型地形检测传感装置大臂27、外伸型地形检测传感装置小臂26和红外测距传感器阵列28 构成，外伸型地形检测传感装置大臂27与外伸型地形检测传感装置小臂26由外伸型地形检测传感装置关节29连接，外伸型地形检测传感装置关节29由内置的外伸型地形检测传感装置舵机30控制，可以自由转动，扩大探测范围，而红外测距传感器阵列28则负责探测车体前方和侧方一块区域内的地形平整度，对于竖直落差过大的地表，红外测距传感器阵列28会将此信息发送给嵌入式处理器进行处理，从而改变外卖机器人的路径规划，使外卖机器人避开较大的凹坑和人行道的阶梯。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，主要包括：车体(4)、舵机(10)、可调节悬挂摇臂(9)、交互显示器(24)、交错式排轮母轮(1)、交错式排轮公轮(2)、扶正机械臂(3)、外伸型地形检测传感装置(7)和保温容纳箱(20)等结构，其特征在于：所述车体(4)包括两侧安装的舵机(10)，所述舵机(10)连接并控制对应的可调节悬挂摇臂(9)，所述可调节悬挂摇臂(9)末端安装有交错式排轮公轮(2)和交错式排轮母轮(1)；所述车体两侧配有扶正机械臂(3)；所述车体(4)内部设有保温容纳箱(20)；所述车体(4)前部设有交互显示器(24)、广角双目视觉传感器(22)；所述车体(4)侧前方设有外伸型地形检测传感装置(7)；所述车体(4)顶装有激光雷达(6)；所述的车体(4)内含有电路板，包括嵌入式芯片，GPS模块、水平传感器、振动监测传感器及电池。

2.根据权利要求1所述的一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，其特征在于：所述交错式排轮母轮(1)和交错式排轮公轮(2)是交错式排列的。

3.根据权利要求1所述的一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，其特征在于：所述保温容纳箱(20)内分为两仓，内壁材料具有防水，防滑和保温效果。

4.根据权利要求1所述的一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，其特征在于：所述车体(4)外壳四周贴有反光带，所述车体(4)内部含有电池和充电模块。

5.根据权利要求1所述的一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，其特征在于：所述扶正机械臂(3)为二段式结构，通过液压传动，以轮缘摩擦带(18)作为支点，可以将翻倒的车体重新扶正。

6.根据权利要求1所述的一种自适应调整运动姿态的外卖机器人，其特征在于：所述车体(4)、GPS、摄像头，在遇到非正常撞击及故意损坏时将发出警报声，并将位置信息和图像信息回传给控制中心。

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