一種家用機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種家用機(jī)器人，包括本體，所述本體的兩側(cè)分別設(shè)置有手臂，所述本體的內(nèi)部設(shè)置有控制模塊、視覺模塊、聽覺模塊、通訊模塊以及電機(jī)驅(qū)動模塊；所述手臂包括固定座、導(dǎo)桿、活動座、螺桿以及關(guān)節(jié)電機(jī)，所述關(guān)節(jié)電機(jī)安裝在所述固定座上，所述活動座上固定安裝有第一關(guān)節(jié)板，所述關(guān)節(jié)板上轉(zhuǎn)動連接有第二關(guān)節(jié)板，所述第二關(guān)節(jié)板與所述活動座之間還連接有連桿，且所述連桿、所述活動座與所述第二關(guān)節(jié)板之間相互形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，所述第二關(guān)節(jié)板上還安裝有夾持組件。由于手臂關(guān)節(jié)的運(yùn)動是通過關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動，使得活動座在導(dǎo)桿上滑動，進(jìn)而驅(qū)動曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單，動作更加穩(wěn)定，對電機(jī)的負(fù)載要求更低。
【專利說明】一種家用機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械裝置，尤其是一種家用機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人技術(shù)作為戰(zhàn)略高科技技術(shù)，深受世界各國的重視，而服務(wù)性機(jī)器人作為前沿高科技研宄最活躍的一個領(lǐng)域，更是備受關(guān)注，現(xiàn)在市場上家用服務(wù)類機(jī)器人功能比較單一，主要是一些清潔型機(jī)器人，并不能滿足用戶需要。
[0003]申請?zhí)枮閆L201410145576.7的中國發(fā)明專利申請說明書中公開了一種智能家用機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、移動底盤以及機(jī)器人頭部，所述機(jī)器人本體設(shè)置在所述移動底盤上，所述機(jī)器人頭部設(shè)置在所述機(jī)器人本體上部并通過其內(nèi)設(shè)置的第一電機(jī)和第二電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人頭部左右以及上下運(yùn)動，所述移動底盤通過其內(nèi)設(shè)置的第三電機(jī)和第四電機(jī)進(jìn)行移動，其中，所述機(jī)器人本體內(nèi)部包括主控制模塊、電機(jī)控制模塊、視覺模塊、語音采集模塊以及自動充電模塊。該家用機(jī)器人通過設(shè)置視覺模塊、語音模塊等功能性模塊，在一定程度上可以提供家用機(jī)器人的智能化和人性化，但是該家用機(jī)器人并沒有手臂，使得該家用機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)的功能受到限制。
[0004]目前市場上也有一些具有手臂的家用機(jī)器人，但是這寫機(jī)器人的手臂一般采用電機(jī)直接驅(qū)動手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、且對電機(jī)負(fù)載的要求較高，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)器人成本較高，仍有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有手臂，且手臂結(jié)構(gòu)簡單、動作穩(wěn)定、對電機(jī)負(fù)載要求較低的家用機(jī)器人。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種家用機(jī)器人，包括本體，所述本體的頂部具有機(jī)械頭，所述本體的兩側(cè)分別設(shè)置有手臂，下端設(shè)置有行走組件，所述本體的內(nèi)部設(shè)置有控制模塊、視覺模塊、聽覺模塊、通訊模塊以及用于控制所述手臂和所述行走組件運(yùn)動的電機(jī)驅(qū)動模塊；
[0008]所述手臂包括安裝在所述本體上的固定座、水平安裝在所述固定座上的導(dǎo)桿、可在所述導(dǎo)桿上滑動的活動座、用于帶動所述活動座滑動的螺桿以及用于驅(qū)動所述螺桿轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)電機(jī)，所述關(guān)節(jié)電機(jī)安裝在所述固定座上，所述活動座上固定安裝有第一關(guān)節(jié)板，所述第一關(guān)節(jié)板上轉(zhuǎn)動連接有第二關(guān)節(jié)板，所述第二關(guān)節(jié)板與所述活動座之間還連接有連桿，且所述連桿、所述活動座與所述第二關(guān)節(jié)板之間相互形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，所述第二關(guān)節(jié)板上還安裝有夾持組件，所述關(guān)節(jié)電機(jī)與所述電機(jī)驅(qū)動模塊連接。
[0009]采用上述技術(shù)方案，通過設(shè)置手臂使得機(jī)器人可以在控制模塊的控制下實(shí)現(xiàn)更多的功能，同時，由于手臂關(guān)節(jié)的運(yùn)動是通過關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動，使得活動座在導(dǎo)桿上滑動，進(jìn)而驅(qū)動曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)簡單，與傳統(tǒng)機(jī)械手臂使用電機(jī)直接驅(qū)動手臂關(guān)鍵轉(zhuǎn)動的技術(shù)方案相比，動作更加穩(wěn)定，對電機(jī)的負(fù)載要求更低。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述夾持組件包括手爪電機(jī)以及相互配合的第一手爪和第二手爪，所述第一手爪上安裝有主動齒輪，所述第二手爪上安裝有與所述主動齒輪配合的從動齒輪，所述主動齒輪與所述手爪電機(jī)的輸出軸連接，所述手爪電機(jī)與所述電機(jī)驅(qū)動模塊連接。通過上述改進(jìn)，使得一個電機(jī)可以驅(qū)動兩個手爪進(jìn)行夾持動作。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述第一手爪和/或所述第二手爪上安裝有壓力傳感器，所述壓力傳感器的信號輸出端與所述控制模塊連接。通過上述改進(jìn)，壓力傳感器可以使得手爪具有感知功能。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述行走組件為履帶行走機(jī)構(gòu)，所述行走組件上還設(shè)置有用于探測障礙物的超聲波模塊，所述超聲波模塊同時與所述控制模塊連接。通過上述改進(jìn)，可以使得機(jī)器人在行走過程中可以主動避讓障礙物。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選，所述控制模塊包括用于發(fā)出操作命令的上位機(jī)和分別與所述視覺模塊、所述聽覺模塊、所述通訊模塊和所述電機(jī)驅(qū)動模塊連接的下位機(jī)。
[0014]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選，所述視覺模塊包括位于所述機(jī)械頭內(nèi)的攝像頭。
[0015]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選，所述聽覺模塊包括設(shè)置在所述本體上的立體麥克風(fēng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型家用機(jī)器人的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型家用機(jī)器人本體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中對應(yīng)標(biāo)示如下:
[0019]1-本體；2-機(jī)械頭；
[0020]3_手臂；31-固定座；
[0021]32-導(dǎo)桿；33-活動座；
[0022]34-螺桿；35-關(guān)節(jié)電機(jī)；
[0023]36-第一關(guān)節(jié)板；37-第二關(guān)節(jié)板；
[0024]38-連桿；4-行走組件；
[0025]5-夾持組件；51-手爪電機(jī)；
[0026]52-第一手爪；53-第二手爪；
[0027]54-主動齒輪；55-從動齒輪；
[0028]6-超聲波模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明。
[0030]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供的一種家用機(jī)器人，包括本體1，本體I整體呈圓柱狀，其頂部具有機(jī)械頭2，機(jī)械頭2呈半球形。本體I的兩側(cè)分別設(shè)置有手臂3，下端設(shè)置有行走組件4，行走組件4可以是常規(guī)的形狀組件4，優(yōu)選為履帶行走機(jī)構(gòu)，因?yàn)槁膸凶呖梢赃m應(yīng)相對復(fù)雜的環(huán)境，穩(wěn)定性也相對較好。
[0031]本體I的內(nèi)部設(shè)置有控制模塊、視覺模塊、聽覺模塊、通訊模塊以及用于控制手臂3和行走組件4運(yùn)動的電機(jī)驅(qū)動模塊?？刂颇K包括用于發(fā)出操作指令的上位機(jī)和分別與視覺模塊、聽覺模塊、通訊模塊和電機(jī)驅(qū)動模塊連接的下位機(jī)，上位機(jī)和下位機(jī)可以是現(xiàn)有技術(shù)中存在的上位機(jī)和下位機(jī)，在本實(shí)施例中，上位機(jī)為PC，負(fù)責(zé)完成機(jī)器人的運(yùn)動路線規(guī)劃、傳感器信息融合控制算法、視覺處理、人機(jī)接口及遠(yuǎn)程處理等任務(wù)，下位機(jī)為STC89C52單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，STC公司對該內(nèi)核做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)單片機(jī)不具備的功能，下位機(jī)負(fù)責(zé)完成電機(jī)伺服控制、反饋處理、圖像處理、語音識別和通信接口等功能。
[0032]視覺模塊可以采用常規(guī)的視覺模塊，也可以采用新型的視覺模塊。在本實(shí)施例中，視覺模塊包括位于機(jī)械頭2內(nèi)的攝像頭以及連接攝像頭和控制模塊的視覺傳輸線路，攝像頭可以只有一個，也可以設(shè)置多個，具體設(shè)置數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。
[0033]攝像頭將采集到的靜態(tài)和/或動態(tài)圖像通過視覺傳輸線路提供給控制模塊，控制模塊從圖像中獲得所需的信息并構(gòu)造出環(huán)境對象的明確而有意義的描述，并根據(jù)這些描述發(fā)出相應(yīng)的控制指令。
[0034]聽覺模塊可以采用常規(guī)的聽覺模塊，也可以采用新型的聽覺模塊。在本實(shí)施例中，聽覺模塊包括設(shè)置在本體I上的立體麥克風(fēng)和連接立體麥克風(fēng)和控制模塊的音頻傳輸線路，立體麥克風(fēng)可以只有一個，也可以設(shè)置多個，具體設(shè)置數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。
[0035]在本實(shí)施例中，還在本體I上設(shè)置了喇叭，喇叭也是通過聽覺模塊的音頻傳輸線路與控制模塊連接的，為了確保有足夠的電流驅(qū)動喇叭正常工作，最好在喇叭和音頻傳輸線路之間設(shè)置功率放大電路。
[0036]為了降低音頻傳輸線路所占用的帶寬，同時考慮人類聲音的頻率范圍大約是在300Hz 一 3400Hz，在本實(shí)施例中設(shè)置音頻傳輸線路只傳送頻率范圍在1000Ηζ-3000Ηζ的聲音，在這個范圍之外的聲音將會被忽略。
[0037]通訊模塊可以采用常規(guī)的通訊模塊，也可以采用新型的通訊模塊。在本實(shí)施例中，通訊模塊采用R0K101007型藍(lán)牙模塊，R0K101007型藍(lán)牙模塊是愛立信公司推出的適合于短距離通信的無線基帶模塊，它的集成度高、功耗小(射頻功率為ImW)，支持所有的藍(lán)牙協(xié)議，可嵌入任何需要藍(lán)牙功能的設(shè)備中。該模塊包括基帶控制器、無線收發(fā)器、閃存、電源管理模塊和時鐘5個功能模塊，可提供高至HCI (主機(jī)控制接口)層的功能。這樣，通過其他帶有藍(lán)牙功能的設(shè)備就可以對家用機(jī)器人進(jìn)行控制，操作方便。
[0038]電機(jī)驅(qū)動模塊可以采用常規(guī)的電機(jī)驅(qū)動模塊，也可以采用新型的電機(jī)驅(qū)動模塊。在本實(shí)施例中，采用L298驅(qū)動電路對行走組件4上的電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，采用L293驅(qū)動電路對手臂3上的關(guān)節(jié)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，對于手臂3上的手爪電機(jī)則直接通過STC89C52單片機(jī)提供的電流進(jìn)行驅(qū)動。
[0039]本體I兩側(cè)設(shè)置的手臂3包括安裝在本體I上的固定座31、水平安裝在固定座31上的導(dǎo)桿32、可在導(dǎo)桿32上滑動的活動座33、用于帶動活動座31滑動的螺桿34以及用于驅(qū)動螺桿34轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)電機(jī)35。同一個固定座31上設(shè)置的導(dǎo)桿32的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，在本實(shí)施例中，兩只手臂的其中一只手臂上，固定座31上設(shè)置有三根相互平行且位于同一水平面上的導(dǎo)桿32，另一只手臂上，固定座31上設(shè)置有兩根相互平行且位于同一水平面上的導(dǎo)桿32。對于每一只手臂，螺桿34設(shè)置在其中兩根導(dǎo)桿32之間，且螺桿34與導(dǎo)桿32相平行。活動座33上開設(shè)與與螺桿34配合的螺紋孔，螺桿34的一端安裝在該螺紋孔內(nèi)，另一端與關(guān)節(jié)電機(jī)35的輸出軸連接，關(guān)節(jié)電機(jī)35安裝在所述固定座34上，關(guān)節(jié)電機(jī)35優(yōu)選為步進(jìn)電機(jī)，關(guān)節(jié)電機(jī)35還與電機(jī)驅(qū)動模塊連接。
[0040]活動座33上固定安裝有第一關(guān)節(jié)板36，第一關(guān)節(jié)板36上轉(zhuǎn)動連接有第二關(guān)節(jié)板37，第二關(guān)節(jié)板37與活動座33之間還連接有連桿38，且連桿38、活動座33與第二關(guān)節(jié)板37之間相互形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，這樣，通過關(guān)節(jié)電機(jī)35驅(qū)動螺桿34順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，使得活動座33在導(dǎo)桿32上滑動，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將活動座33的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化成第二關(guān)節(jié)板37的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)手臂3的關(guān)節(jié)運(yùn)動功能。
[0041]在本實(shí)施例中，第二關(guān)節(jié)板37上還安裝有夾持組件5。夾持組件5包括手爪電機(jī)51以及相互配合的第一手爪52和第二手爪53，第一手爪52上安裝有主動齒輪54，第一手爪52與主動齒輪54之間固定連接，這樣第一手爪52可以隨著主動齒輪54的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，第二手爪53上安裝有與主動齒輪54配合的從動齒輪55，第二手爪53與從動齒輪55也是固定連接。
[0042]主動齒輪54與手爪電機(jī)51的輸出軸連接，兩者之間的連接方式可以是直接連接，也可以是間接連接。在本實(shí)施例中，主動齒輪54與手爪電機(jī)51的輸出軸間接連接，具體的連接方式(圖1中未顯示具體連接方式)為常規(guī)的方式，如連桿或皮帶連接，此處不再詳述。手爪電機(jī)51也與電機(jī)驅(qū)動模塊連接。
[0043]為了提高家用機(jī)器人的感知能力，本實(shí)施例還在第一手爪52和/或第二手爪53上安裝有壓力傳感器，壓力傳感器的信號輸出端與控制模塊連接。這樣，控制模塊可以根據(jù)壓力傳感器提供的信號判斷夾持組件5是否有夾持到物體以及夾持物體的力度，并根據(jù)這些信息發(fā)出相關(guān)指令。
[0044]作為一種優(yōu)選，在本實(shí)施例中，本體I兩側(cè)的兩個手臂I中，第一手爪52和第二手爪53的運(yùn)動方向是不同的，其中一個手臂I的第一手爪52和第二手爪53是在水平方向運(yùn)動的，另一個手臂I的第一手爪52和第二手爪53是在豎直方向運(yùn)動的，這樣可以使得兩個手臂可以相互配合做更多的動作。
[0045]此外，本實(shí)施例在行走組件4上還設(shè)置有用于探測障礙物的超聲波模塊6，超聲波模塊6同時與控制模塊連接。超聲波模塊6可以使得機(jī)器人在行走過程中可以主動避讓障礙物。
[0046]需要說明的是，在本實(shí)施例中所使用的各個電子元件或電路都是現(xiàn)有技術(shù)中存在的電機(jī)元件或電路。
[0047]上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做了詳細(xì)的說明，但是本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不僅限于上述實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)可以對本實(shí)用新型做出各種變形，如將主動齒輪54和從動齒輪55的安裝位置對調(diào)等，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種家用機(jī)器人，包括本體，其特征在于，所述本體的頂部具有機(jī)械頭，所述本體的兩側(cè)分別設(shè)置有手臂，下端設(shè)置有行走組件，所述本體的內(nèi)部設(shè)置有控制模塊、視覺模塊、聽覺模塊、通訊模塊以及用于控制所述手臂和所述行走組件運(yùn)動的電機(jī)驅(qū)動模塊； 所述手臂包括安裝在所述本體上的固定座、水平安裝在所述固定座上的導(dǎo)桿、可在所述導(dǎo)桿上滑動的活動座、用于帶動所述活動座滑動的螺桿以及用于驅(qū)動所述螺桿轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)電機(jī)，所述關(guān)節(jié)電機(jī)安裝在所述固定座上，所述活動座上固定安裝有第一關(guān)節(jié)板，所述第一關(guān)節(jié)板上轉(zhuǎn)動連接有第二關(guān)節(jié)板，所述第二關(guān)節(jié)板與所述活動座之間還連接有連桿，且所述連桿、所述活動座與所述第二關(guān)節(jié)板之間相互形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，所述第二關(guān)節(jié)板上還安裝有夾持組件，所述關(guān)節(jié)電機(jī)與所述電機(jī)驅(qū)動模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的家用機(jī)器人，其特征在于，所述夾持組件包括手爪電機(jī)以及相互配合的第一手爪和第二手爪，所述第一手爪上安裝有主動齒輪，所述第二手爪上安裝有與所述主動齒輪配合的從動齒輪，所述主動齒輪與所述手爪電機(jī)的輸出軸連接，所述手爪電機(jī)與所述電機(jī)驅(qū)動模塊連接。
3.如權(quán)利要求2所述的家用機(jī)器人，其特征在于，所述第一手爪和/或所述第二手爪上安裝有壓力傳感器，所述壓力傳感器的信號輸出端與所述控制模塊連接。
4.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的家用機(jī)器人，其特征在于，所述行走組件為履帶行走機(jī)構(gòu)，所述行走組件上還設(shè)置有用于探測障礙物的超聲波模塊，所述超聲波模塊同時與所述控制模塊連接。
5.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的家用機(jī)器人，其特征在于，所述控制模塊包括用于發(fā)出操作命令的上位機(jī)和分別與所述視覺模塊、所述聽覺模塊、所述通訊模塊和所述電機(jī)驅(qū)動模塊連接的下位機(jī)。
6.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的家用機(jī)器人，其特征在于，所述視覺模塊包括位于所述機(jī)械頭內(nèi)的攝像頭。
7.如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的家用機(jī)器人，其特征在于，所述聽覺模塊包括設(shè)置在所述本體上的立體麥克風(fēng)。
【文檔編號】B25J18/00GK204263172SQ201420692053
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】楊利, 陳思鑫, 傅立 申請人:福建省泉州市第七中學(xué)