CN218698875U - 一种陪跑机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种陪跑机器人，包括机器人本体，在该机器人本体上设有电池、控制器以及可探测与操作者相对位置的定位系统，在所述机器人本体上设有可转动的环形轮体，该环形轮体的下侧位于所述机器人本体底部之外；所述电池设于所述机器人本体的下部，该机器人本体的重心位于所述环形轮体的轴心以下；在所述机器人本体上还设有陀螺仪传感器，该陀螺仪传感器将机器人本体的倾斜角度数据传输给控制器；在该机器人本体上还设有动力机构，该动力机构接收控制器传送过来的控制信号，为本陪跑机器人提供行走推力以及垂直于所述环形轮体的作用力。本实用新型具有结构布局合理、通过性能较好的优点。

Description

一种陪跑机器人

技术领域

本实用新型涉及一种陪跑机器人，属于机器人设备制造技术领域。

背景技术

随着社会的不断发展，物质生活的不断满足，人们开始越来越重视身体健康，快走、跑步、骑车等作为广大人民普遍参与的健身活动，参与者都希望有陪伴者增加自己的竞争意识，达到更好的锻炼效果，带来更多的锻炼乐趣，陪跑工具应运而生。现有的陪跑工具存在结构复杂、通过性能差等缺点。

因此，亟需一种结构布局合理、通过性能较好的陪跑机器人。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构布局合理、通过性能较好的陪跑机器人，以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种陪跑机器人，包括机器人本体，在该机器人本体上设有电池、控制器以及可探测与操作者相对位置的定位系统，该定位系统将位置数据传输给所述控制器，在所述机器人本体上设有可转动的环形轮体，该环形轮体的下侧位于所述机器人本体底部之外；所述电池设于所述机器人本体的下部，该机器人本体的重心位于所述环形轮体的轴心以下，以使得所述机器人本体不会随所述环形轮体的转动而旋转；在所述机器人本体上还设有陀螺仪传感器，该陀螺仪传感器将机器人本体的倾斜角度数据传输给控制器；在该机器人本体上还设有动力机构，该动力机构接收控制器传送过来的控制信号，为本陪跑机器人提供行走推力以及垂直于所述环形轮体的作用力。

进一步优化的，所述机器人本体的外边缘为圆形，所述环形轮体套设于所述机器人本体的外边缘上且可自由转动。

进一步优化的，所述机器人本体为环形支撑架，所述电池位于该环形支撑架的底部内侧。

进一步优化的，所述环形轮体与所述机器人本体之间通过滚珠或齿轮的方式连接，在所述电池的上方设有载物架。

进一步优化的，在所述机器人本体的顶部设有沿径向向下延伸的连接部，所述控制器、陀螺仪传感器均位于该连接部上。

进一步优化的，所述动力机构包括设于所述连接部底部的第一舵机，以及由该第一舵机控制转动角度的第一电动机，在该第一电动机的输出轴上设有第一螺旋桨，该第一电动机的输出轴与所述连接部垂直，所述第一舵机、第一电动机均由控制器进行控制。

进一步优化的，所述动力机构包括设于所述连接部上的平衡装置，以及设于所述机器人本体上的推动装置。

进一步优化的，所述平衡装置包括设于所述连接部底端的第二电动机，该第二电动机的输出轴垂直于所述环形轮体，在该第二电动机的输出轴上设有第二螺旋桨；所述推动装置包括设于所述机器人本体上的第三电动机，在该第三电动机的输出轴上固定有可为所述机器人本体提供行走推力的第三螺旋桨。

进一步优化的，所述平衡装置包括设于所述连接部底部的第二舵机，以及由该第二舵机调整摆动角度的摆臂，该摆臂可在垂直于所述环形轮体的平面内摆动；所述推动装置包括设于所述机器人本体上的第四电动机，在该第四电动机的输出轴上连接有驱动轮，该驱动轮与所述环形轮体抵接。

进一步优化的，所述定位系统包括第一超声波传感器与第二超声波传感器，以及处于操作者位置的第一超声波发射源，在所述连接部上设有一可转动调节且分别向左右两侧伸出的横杆，所述第一超声波传感器与第二超声波传感器分别固定于该横杆的两端；在所述连接部上还设有遥控接收模块，接收外界遥控器的信号，之后将该信号传输给所述控制器；在所述机器人本体的顶部设有一向上延伸的支撑杆，该支撑杆的顶端绕过所述环形轮体后位于该环形轮体的上方，在该支撑杆的顶端设有可将图像信号传输给外界终端的摄像头；在所述横杆或支撑杆上设有第二超声波发射源，该第二超声波发射源与所述第一超声波传感器、第二超声波传感器组成避障系统，该避障系统与所述定位系统交替运行。

本实用新型的有益效果是：

1、该定位系统探测陪跑机器人与操作者之间的相对位置，并将该位置数据传输给所述控制器，该控制器处理分析后可向所述动力机构发出控制信号，从而使得本陪跑机器人始终伴随在操作者的周围。

2、相较于传统的三轮或三轮以上的陪跑工具，本陪跑机器人仅设有环形轮体，且该环形轮体的半径相对较大，提高了其通过能力；所述电池设于所述机器人本体的下部位置，且该机器人本体的重心位于所述环形轮体的轴心以下，以使得所述机器人本体不会随所述环形轮体的转动而旋转，并进一步提高了本陪跑机器人的行走稳定性；此外，如此设置也使得本陪跑机器人的结构更为简单，体积相对较小，便于携带，也降低了制造成本。

3、所述动力机构不但为本陪跑机器人提供水平方向移动的推力，还可提供垂直于所述环形轮体的作用力。当所述机器人本体向一侧倾斜时，所述陀螺仪传感器会将该倾斜角度传递给所述控制器，控制器控制该动力机构为所述机器人本体提供反向的推力，从而使本实用新型始终处于竖立状态。本陪跑机器人不同于三轮及以上的陪跑工具，当其转向时，需向一侧倾斜，所述动力机构在控制器的控制下，可使其具备一定的倾斜角度，进而实现陪跑机器人的转向动作。

综上，本实用新型具有结构布局合理、通过性能较好的优点，适于广泛推广应用。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的立体结构示意图；

图中：1为机器人本体，2为电池，3为控制器，4为定位系统，5为环形轮体，6为陀螺仪传感器，7为滚珠，8为载物架，9为连接部，10为第一舵机，11为第一电动机，12为第一螺旋桨，13为第二电动机，14为第二螺旋桨，15为第三电动机，16为第三螺旋桨，17为第二舵机，18为摆臂，19为第四电动机，20为驱动轮，21为第一超声波传感器，22为第二超声波传感器，23为横杆，24为遥控接收模块，25为支撑杆，26为摄像头，27为第二超声波发射源。

具体实施方式

为能清楚说明本技术方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

实施例一

一种陪跑机器人，包括机器人本体1，在该机器人本体1上设有电池2、控制器3以及可探测与操作者相对位置的定位系统4，该定位系统4将位置数据传输给所述控制器3，在所述机器人本体1上设有可转动的环形轮体5，该环形轮体5的下侧位于所述机器人本体1底部之外；所述电池2设于所述机器人本体1的下部，该机器人本体1的重心位于所述环形轮体5的轴心以下，以使得所述机器人本体1不会随所述环形轮体5的转动而旋转；在所述机器人本体1上还设有陀螺仪传感器6，该陀螺仪传感器6将机器人本体1的倾斜角度数据传输给控制器3；在该机器人本体1上还设有动力机构，该动力机构接收控制器3传送过来的控制信号，为本陪跑机器人提供行走推力以及垂直于所述环形轮体5的作用力。所述机器人本体1的外边缘为圆形，所述环形轮体5套设于所述机器人本体1的外边缘上且可自由转动。所述机器人本体1为环形支撑架，所述电池2位于该环形支撑架的底部内侧。所述环形轮体5与所述机器人本体1之间通过滚珠7的方式连接，在所述电池2的上方设有载物架8。在所述机器人本体1的顶部设有沿径向向下延伸的连接部9，所述控制器3、陀螺仪传感器6均位于该连接部9上。

所述动力机构包括设于所述连接部9底部的第一舵机10，以及由该第一舵机10控制转动角度的第一电动机11，在该第一电动机11的输出轴上设有第一螺旋桨12，该第一电动机11的输出轴与所述连接部9垂直，所述第一舵机10、第一电动机11均由控制器3进行控制。

所述定位系统4包括第一超声波传感器21与第二超声波传感器22，以及处于操作者位置的第一超声波发射源（图中未示出），在所述连接部9上设有一可转动调节且分别向左右两侧伸出的横杆23，所述第一超声波传感器21与第二超声波传感器22分别固定于该横杆23的两端；在所述连接部9上还设有遥控接收模块24，接收外界遥控器（图中未示出）的信号，之后将该信号传输给所述控制器3；在所述机器人本体1的顶部设有一向上延伸的支撑杆25，该支撑杆25的顶端绕过所述环形轮体5后位于该环形轮体5的上方，在该支撑杆25的顶端设有可将图像信号传输给外界终端（图中未示出）的摄像头26；在所述支撑杆25上设有第二超声波发射源27，该第二超声波发射源27与所述第一超声波传感器21、第二超声波传感器22组成避障系统，该避障系统与所述定位系统交替运行。

所述电池2为本陪跑机器人提供电量，支撑所述控制器3、定位系统4、陀螺仪传感器6、第一舵机10、第一电动机11、遥控接收模块24、摄像头26以及避障系统等的运行。所述控制器3接收来自定位系统4、陀螺仪传感器6、遥控接收模块24以及避障系统等的输入信号，经PID算法处理分析后向所述动力机构等发出动作信号。所述定位系统4包括第一超声波传感器21与第二超声波传感器22，以及处于操作者位置的第一超声波发射源（图中未示出），如此构成三角定位系统，所述横杆23的设置，可使得所述第一超声波传感器21与第二超声波传感器22分别位于所述机器人本体1的左右两侧，避免其接收超声波受到遮挡，影响其功能的发挥；所述横杆23的转动调节，可初步实现本陪跑机器人与操作者之间相对位置的调整与设置。进一步的，操作者也可通过遥控器向所述遥控接收模块24发送指令，进一步调整本陪跑机器人与操作者之间的相对位置。

所述支撑杆25的设置，使得所述摄像头26以及第二超声波发射源27处于高位，便于摄像头26拍摄图像，也便于所述第二超声波发射源27向外界发射超声波。所述第一超声波传感器21、第二超声波传感器22会接收所述第二超声波发射源27发出反射回来的超声波，从而实现避障功能。由于所述第一超声波传感器21、第二超声波传感器22为定位系统4、避障系统所共用，所以，需所述避障系统与所述定位系统交替运行，如此可节省制造成本。

由于所述机器人本体1为环形支撑架，所述环形轮体5套于其外侧，使得本陪跑机器人的环形轮体5尺寸较大，具有更强的通过性。所述电池2位于所述机器人本体1的底部内侧，一般情况下，电池的重量较大，如此设置，可进一步使得本陪跑机器人的重心下移，不但使得所述机器人本体1不会随所述环形轮体5的转动而旋转，还可增加本陪跑机器人的行走稳定性。所述环形轮体5与所述机器人本体1之间通过滚珠7的方式连接，可减小二者之间的摩擦力，降低本陪跑机器人的行走阻力。相较于三轮或以上的陪跑工具，本实用新型仅有一个环形轮体5，可使其在具有较好的通过性的前提下，还具备体积小、重量轻、便于携带的优点。

所述陀螺仪传感器6可将机器人本体1的倾斜角度数据传输给所述控制器3，所述控制器3对所述动力机构发出动作信号，动力机构会为本陪跑机器人提供不同方向的作用力，从而使得所述机器人本体1始终处于竖立状态。当本陪跑机器人需要转向时，其需向一侧倾斜，在控制器3的控制下，所述动力机构会控制所述机器人本体1倾斜一定的角度。

基于操作者通过遥控器-遥控操作模块24向本陪跑机器人下达的指令，或者基于定位系统4反馈给控制器3的位置数据，所述控制器3可通过控制所述动力机构，进一步驱动本陪跑机器人前行、后退或转向。

所述第一舵机10可根据控制器3的控制信号调控所述第一电动机11的转动角度，当本陪跑机器人向左侧倾斜时，在所述第一舵机10的控制下，所述第一电动机11的输出轴会指向左侧，通过所述第一螺旋桨12的旋转为本陪跑机器人提供一个向右的反作用力，从而使得本陪跑机器人“扶正”；同理，当本陪跑机器人向右侧倾斜时，所述第一电动机11的输出轴会指向右侧，通过所述第一螺旋桨12的旋转为本陪跑机器人提供一个向左的反作用力，使得陪跑机器人不再倾斜。当本陪跑机器人需要转向时，在所述控制器3、第一舵机10、第一电动机11的配合下，可使得本陪跑机器人倾斜一定的角度，从而实现转向动作。当所述第一电动机11的输出轴指向后方时，可为本陪跑机器人提供前行的动力；当所述第一电动机11的输出轴指向前方时，可为本陪跑机器人提供后退的动力。进一步的，当本陪跑机器人倒地后，通过调整所述第一电动机11的输出轴指向地面，可通过第一螺旋桨12的反作用力，使得本陪跑机器人恢复竖立状态。

综上，本实施例具有结构布局合理、通过性好、功能齐全的优点。

实施例二

相较于实施例一技术方案，本实施例的动力机构进行了改变，具体为，所述动力机构包括设于所述连接部9上的平衡装置，以及设于所述机器人本体1上的推动装置。所述平衡装置包括设于所述连接部9底端的第二电动机13，该第二电动机13的输出轴垂直于所述环形轮体5，在该第二电动机13的输出轴上设有第二螺旋桨14；所述推动装置包括设于所述机器人本体1上的第三电动机15，在该第三电动机15的输出轴上固定有可为所述机器人本体1提供行走推力的第三螺旋桨16。

由于所述第二电动机13的输出轴垂直于所述环形轮体5，通过控制其驱动所述第二螺旋桨14的正反向旋转，进而为机器人本体1提供左右方向的作用力，从而实现本实用新型的平衡、转向，甚至从倒地到竖直状态功能的实现。在所述第三电动机15与第三螺旋桨16的配合下，可实现本陪跑机器人的前行与后退。

实施例三

相较于实施例一技术方案，本实施例的动力机构进行了改变，具体为，所述动力机构包括设于所述连接部9上的平衡装置，以及设于所述机器人本体1上的推动装置。所述平衡装置包括设于所述连接部9底部的第二舵机17，以及由该第二舵机17调整摆动角度的摆臂18，该摆臂18可在垂直于所述环形轮体5的平面内摆动；所述推动装置包括设于所述机器人本体1上的第四电动机19，在该第四电动机19的输出轴上连接有驱动轮20，该驱动轮20与所述环形轮体5抵接。

为避免本陪跑机器人倾斜倒地，当本陪跑机器人向一侧倾斜时，可通过所述第二舵机17驱动所述摆臂18向另一侧摆动，从而避免整体重心的偏移，实现平衡功能；同理，也可通过摆臂18的摆动，使得整体的重心发生偏移，进而实现转向功能。所述第四电动机19与驱动轮20的配合，也可驱动本陪跑机器人的前进与后退。但本实施例的平衡装置不具备使得本陪跑机器人从倒地恢复至竖直状态的功能。

此外，本陪跑机器人即可作为陪跑使用，也可作为儿童玩具，还可作为跟踪设备以及遛宠物等。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种陪跑机器人，包括机器人本体，在该机器人本体上设有电池、控制器以及可探测与操作者相对位置的定位系统，该定位系统将位置数据传输给所述控制器，其特征在于，在所述机器人本体上设有可转动的环形轮体，该环形轮体的下侧位于所述机器人本体底部之外；所述电池设于所述机器人本体的下部，该机器人本体的重心位于所述环形轮体的轴心以下，以使得所述机器人本体不会随所述环形轮体的转动而旋转；在所述机器人本体上还设有陀螺仪传感器，该陀螺仪传感器将机器人本体的倾斜角度数据传输给控制器；在该机器人本体上还设有动力机构，该动力机构接收控制器传送过来的控制信号，为本陪跑机器人提供行走推力以及垂直于所述环形轮体的作用力。

2.根据权利要求1所述的陪跑机器人，其特征在于，所述机器人本体的外边缘为圆形，所述环形轮体套设于所述机器人本体的外边缘上且可自由转动。

3.根据权利要求2所述的陪跑机器人，其特征在于，所述机器人本体为环形支撑架，所述电池位于该环形支撑架的底部内侧。

4.根据权利要求3所述的陪跑机器人，其特征在于，所述环形轮体与所述机器人本体之间通过滚珠或齿轮的方式连接，在所述电池的上方设有载物架。

5.根据权利要求3所述的陪跑机器人，其特征在于，在所述机器人本体的顶部设有沿径向向下延伸的连接部，所述控制器、陀螺仪传感器均位于该连接部上。

6.根据权利要求5所述的陪跑机器人，其特征在于，所述动力机构包括设于所述连接部底部的第一舵机，以及由该第一舵机控制转动角度的第一电动机，在该第一电动机的输出轴上设有第一螺旋桨，该第一电动机的输出轴与所述连接部垂直，所述第一舵机、第一电动机均由控制器进行控制。

7.根据权利要求5所述的陪跑机器人，其特征在于，所述动力机构包括设于所述连接部上的平衡装置，以及设于所述机器人本体上的推动装置。

8.根据权利要求7所述的陪跑机器人，其特征在于，所述平衡装置包括设于所述连接部底端的第二电动机，该第二电动机的输出轴垂直于所述环形轮体，在该第二电动机的输出轴上设有第二螺旋桨；所述推动装置包括设于所述机器人本体上的第三电动机，在该第三电动机的输出轴上固定有可为所述机器人本体提供行走推力的第三螺旋桨。

9.根据权利要求7所述的陪跑机器人，其特征在于，所述平衡装置包括设于所述连接部底部的第二舵机，以及由该第二舵机调整摆动角度的摆臂，该摆臂可在垂直于所述环形轮体的平面内摆动；所述推动装置包括设于所述机器人本体上的第四电动机，在该第四电动机的输出轴上连接有驱动轮，该驱动轮与所述环形轮体抵接。

10.根据权利要求5所述的陪跑机器人，其特征在于，所述定位系统包括第一超声波传感器与第二超声波传感器，以及处于操作者位置的第一超声波发射源，在所述连接部上设有一可转动调节且分别向左右两侧伸出的横杆，所述第一超声波传感器与第二超声波传感器分别固定于该横杆的两端；在所述连接部上还设有遥控接收模块，接收外界遥控器的信号，之后将该信号传输给所述控制器；在所述机器人本体的顶部设有一向上延伸的支撑杆，该支撑杆的顶端绕过所述环形轮体后位于该环形轮体的上方，在该支撑杆的顶端设有可将图像信号传输给外界终端的摄像头；在所述横杆或支撑杆上设有第二超声波发射源，该第二超声波发射源与所述第一超声波传感器、第二超声波传感器组成避障系统，该避障系统与所述定位系统交替运行。

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