一种轮形机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种轮形机器人。

背景技术：

在社会和科技不断发展的时代下，机器人已经广泛的应用到各行各业；机器人是模拟人类行为或思想、或是模拟其他生物的机械，是整合机械、电子、信息、工业设计等领域的技术。目前机器人已广泛的运用在各种领域中，特别是高危险、高负担、高精细、反复性高的工作，例如制造业的生产线使用工业机器人来生产产品。近年来，机器人除了前述应用之外，其应用层面亦深入于一般家庭或人们的日常生活中最近几年，机器人正朝着智能化方向发展，开始具有语音识别等功能，因此能够与人交流的家庭陪伴型机器人逐渐成为可能。

目前家庭陪伴型机器人能够与人类进行简单的互动，例如动作的模仿和声音的模仿，但是其互动行为与真实的宠物相比还相去甚远。尤其是，多数机器人机械机构较为复杂，其需要感知外界复杂参数，自动化程度低，无法较好的实现自主定位与导航避障，而且绝大多数机器人智能性能较低，在速度方面有待提升，且动作方面都需要依靠语音识别技术，因而进行互动和处理的能力还比较弱。

技术实现要素：

本发明针对现有方式的缺点，提出一种轮形机器人，用以解决现有技术存在的上述问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种轮形机器人，包括主体和连接于所述主体两侧的两个驱动轮组件；

每个所述驱动轮组件均包括轮子、连接所述主体的内盖、连接所述轮子和内盖且用于驱动所述轮子转动的电机、分别连接所述电机的扬声器、灯罩和第一灯板、及设于所述扬声器上的前音盖；其中，所述电机、扬声器、灯罩及第一灯板均设于所述轮子内；

所述电机与设于主体内部的驱动板连接，所述驱动板与设于主体内部的电池组连接，所述驱动板与设于主体内部的cpu板连接；

所述cpu板上设有中心控制器、平衡系统和连接于所述中心控制器且用于连接服务器的网络模块；

所述主体外壁上设有光线传感器和距离传感器；所述主体内壁上设有麦克风阵列。

进一步的，所述距离传感器为激光传感器；

所述激光传感器包括用于发射激光发射器和用于接收激光的接收器。

进一步的，所述主体的外壁上还设有灯镜片和第二灯板；

所述光线传感器有多个且至少有一个所述光线传感器分别设在灯镜片下面和第二灯板上。

进一步的，所述麦克风阵列包括多个麦克风，，所述麦克风阵列连接所述中心控制器；

所述麦克风设于麦克风板上，所述麦克风板设于主体内壁上，所述麦克风板连接麦克风板固定块，所述麦克风板固定块设于所述主体外壁上以固定所述麦克风板。

进一步的，所述主体外壁还设有用于测量机器人倾斜角度的电子陀螺仪和/或电子加速度计，所述电子陀螺仪和/或电子加速度计连接所述平衡系统，所述平衡系统连接所述中心控制器以传输数据信息。

进一步的，所述中心控制器与设于主体内部的开关板连接；

所述开关板分别连接所述麦克风阵列和驱动板；所述开关板上设有按键。

进一步的，所述电机包括中心轴，所述扬声器、灯罩和第一灯板分别设在所述中心轴上；

所述前音盖通过螺丝和/或卡扣固定在所述扬声器上。

优选的，所述中心控制器是指嵌入式计算机芯片。

进一步的，所述中心控制器包括语音识别模块、语言处理模块、人脸识别模块及视觉导航模块以通过网络模块连接服务器获取目标服务，所述目标服务至少包括音乐播放服务、综艺节目播放服务、知识问答播放服务、定制闹钟服务及设定行动轨迹。

根据本发明的第二个方面，提供了一种服务器，至少包括网络单元和数据库以连接如上所述的一种轮形机器人以用于交换数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的轮形机器人仅包括主体、驱动轮组件及设于主体的内部和外壁上的元器件，结构较为简单；且轮形机器人通过相关传感器、电路、平衡系统及中心控制器中的语音识别模块、语言处理模块、人脸识别模块及视觉导航模块以通过网络模块连接服务器提供给用户预订的服务，从而通过驱动板驱动电机带动轮子运动到目的地点以实现机器人自主灵活移动、录制视频及自主完成部分控制指令等功能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的一种轮形机器人的爆炸图；

图2为本发明实施例的一种轮形机器人的侧视图之一；

图3为本发明实施例的一种轮形机器人的侧视图之二；

图4为本发明实施例的一种轮形机器人的部分组件的结构图；

图5为本发明实施例中的中心控制器的工作示意图；

图6为本发明实施例的一种终端的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分例，实施而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例一

如图1至图3所示，提供了本发明实施例的一种轮形机器人，包括主体1和连接于主体1两侧的两个驱动轮组件，每个驱动轮组件均包括轮子2、连接主体1的内盖3、连接轮子2和内盖3且用于驱动轮子2转动的电机5、分别连接电机5的扬声器4、灯罩6和第一灯板7、及设于扬声器4上的前音盖8；其中，扬声器4、电机5、灯罩6及第一灯板7设于轮子内。

内盖3通过螺丝(未示出)和/或卡扣(未示出)固定在主体1上。

电机5包括中心轴(未示出)，且扬声器4、灯罩6和第一灯板7及分别设在中心轴上；电机5与设于主体1内部的驱动板9连接，驱动板9分别与设于主体1内部的电池组10和cpu板11连接。

前音盖8通过螺丝(未示出)和/或卡扣(未示出)固定在所述扬声器4上。

cpu板11连接电路板12，电路板12为pcb板；cpu板11包括中心控制器11及连接于中心控制器11的用于平衡机器人的平衡系统(未示出)和用于连接服务器的网络模块；平衡系统连接用于测量机器人倾斜角度的电子陀螺仪(未示出)和/或电子加速度计(未示出)，电子陀螺仪和电子加速度计设于主体1的外壁上，平衡系统通过电子陀螺仪与电子加速度计来测量机器人往前或往后的倾斜角度，平衡系统连接中心控制器11以传输机器人倾斜角度的数据信息，中心控制器11再通过驱动板9来控制电机5转动以实现动态平衡。

电子陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。在其它实施方式中，可以使用利用其他原理制成的角运动检测装置替代电子陀螺仪。

电子加速度计用于测量加速度。借助一个三轴加速度计可以测得一个固定平台相对地球表面的运动方向，但是一旦平台运动起来，情况就会变得复杂的多。如果平台做自由落体，加速度计测得的加速度值为零。如果平台朝某个方向做加速度运动，各个轴向加速度值会含有重力产生的加速度值，使得无法获得真正的加速度值。

中心控制器11是指嵌入式计算机芯片，如图5所示，具体是指是一个运行在嵌入式计算机芯片里面的操作系统及其相关软件，是机器人的控制中心，它负责信息处理与指令发出。中心控制器11包括语音识别模块、语言处理模块、人脸识别模块及视觉导航模块以通过网络模块(未标示)连接服务器获取目标服务，目标服务至少包括音乐播放服务、综艺节目播放服务、知识问答播放服务、定制闹钟服务及设定行动轨迹；中心控制器11还包括处理数据的阵列算法模块、进行声音信号匹配的语音库、播放音频数据的播放器、传输指令的指令传输器及用于音频压缩的压缩器；中心控制器11与设于cpu板11上的用于连接服务器的网络模块连接。

嵌入式计算机芯片又称微控制单元(microcontrollerunit；mcu)，又称单片微型计算机(singlechipmicrocomputer)或者单片机，是把中央处理器(centralprocessunit；cpu)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(timer)、usb、a/d转换、uart、plc、dma等周边接口，甚至lcd驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。

语音识别模块，语音识别模块识别语音的过程如下：获取语音信号，对该语音信号进行预处理，再进行特征识别，将语音信号与预存在语音库中语音进行对比并给出匹配度，若匹配度不小于预设的匹配度阈值即可进行识别后的处理。

语言处理模块，这里主要涉及自然语言处理，其过程如下：输入数据，将输入的数据与预存的数据库进行对比以判断输入的数据是否包括与预存数据库中数据，若包括，则执行语言处理后的指令。

人脸识别模块，其识别人脸的过程如下：在获取到启动数据后，开始接收图像数据流并检测每一帧图像，再对每一帧图像中人脸数据进行特征分析，并通过人脸数据库进行人脸身份识别以获取识别结果，再根据识别结果执行人脸识别后的指令。

视觉导航模块，其过程如下：原始输入图像是经图像采集卡a/d变换之后得到的连续数字图像。工作时，首先，图像预处理模块对原始输入图像进行平滑滤波，去除噪音点，并进行阈值分割，挑选出对机器人有用的目标点(即引导线)；然后，路径跟踪模块根据检测到的路径信息，做出策略分析，并对机器人发送相应的运动指令。

阵列算法模块主要是集合了降噪滤波、波束成形、声源定位等一系列的算法以将麦克风阵列获取的声音信号还原成比较纯净的声音信号，并将该纯净的声音信号与语音库中预存的语音数据作匹配对比，若匹配度达到预设阈值，则提取想要的声音信号段，同时定位声音来源的方位。声源定位可以采用磁力计来实现，磁力计的强项在于定位设备的方位，可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。

声音信号匹配成功后，语音库还可以把来自检测的方位的声音做简单的分析，语音库预先把声音命令分为两种，一种本地的较为简单的命令，比如说控制机器人运动的命令，另一种是需要联网获取信息的命令。本地命令经过本地识别后通过传输指令的指令传输器直接发送相应的指令到相应的功能模块去执行，联网命令(比如播放音乐)就通过无线网络发送到服务器，在服务器处理获得到相应的资源信息后再利用网络返回平衡系统，执行相应的动作，如音乐播放服务、综艺节目播放服务、知识问答播放服务及定制闹钟服务。

播放器通常指的播放器是指能播放以数字信号形式存储的视频或音频文件的软件，也指具有播放视频或音频文件功能的电子器件产品。除了少数波形文件外，大多数播放器携带解码器以还原经过压缩媒体文件，播放器还要内置一整套转换频率以及缓冲的算法。

压缩器(compressors)，是一种随着输入信号电平增大而本身增益减少的放大器，实质上改变的就是输入与输出信号的比例。压缩器是两种最常见的用于处理音频信号动态范围的设备之一。

值得注意的是，中心控制器11中的语音识别模块、语言处理模块、人脸识别模块、视觉导航模块、阵列算法模块及播放器及压缩器中的全部或部分是指相关软件算法，且这些软件算法均采用现有技术或现有技术中的相关技术，平衡系统也是用来运行上述给中软件算法的。

中心控制器11连接设于主体1内部的麦克风阵列(未示出)和开关板13；开关板13分别连接麦克风阵列和驱动板9；开关板13上设有用于电源开关和充电的按键14，按键14的设置有两种方式：第一、按键14部分嵌于开关板13上，部分裸露在主体1外壁外；第二、按键14通过螺丝固定在开关板13上，按键14的部分或全部裸露在主体1外壁外。当然开关板13还可部分或全部嵌于主体1上，按键14的部分或全部裸露在主体1外壁外。

主体1外壁上分别设有用于避障与探测悬崖的距离传感器17用于辅助光线传感器(未示出)拍照的灯镜片18和第二灯板19；光线传感器有多个，部分光线传感器设于灯镜片18上，部分光线传感器设于第二灯板19上。光线传感器也叫做亮度感应器，英文名称为light-sensor，它能根据手持设备目前所处的光线亮度，自动调节亮度，以带来最佳的视觉效果。

距离传感器17又叫做位移传感器，是传感器的一种，是利用飞行时间法(flyingtime)的原理来以检测物体的距离，用于感应其与某物体间的距离以完成预设的某种功能。“飞行时间法”(flyingtime)是通过发射特别短的并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离。

距离传感器17根据其工作原理的不同可分为光学距离传感器、红外距离传感器、超声波距离传感器等多种。目前手机上使用的距离传感器大多是红外距离传感器，其具有一个红外线发射管和一个红外线接收管，当发射管发出的红外线被接收管接收到时，表明距离较近，需要关闭屏幕以免出现误操作现象，而当接收管接收不到发射管发射的红外线时，表明距离较远，无需关闭屏幕。其它类型距离传感器的工作原理也大同小异，也是通过某种物质的发射与接受来判断其距离的远近，其发射的物质可以是超声波，光脉冲等等。

具体的，两个距离传感器分别设在主体1的外壁上，且每一个距离传感器17为激光传感器且与驱动板9连接；激光传感器包括用于发射激光发射器和用于接收激光的接收器，利用激光发射出去到接收回来之间的时间差到测算距离，并且距离传感器17还有探测一定范围角度的功能。当机器人在行走的过程中突遇前面有悬崖或障碍物，距离传感器17就会测到距离的突变，距离传感器17将距离突变的信息发送给机器人，机器人就可以采取相应的行动避开。

主体1内壁上设有装有用于拾取声音的麦克风阵列的麦克风板16；如图4所示，数个麦克风15分散在多个麦克风板16上，图中为两个，可根据具体应用场景设置不同数量的麦克风板16，图中为两个，可根据具体应用场景设置不同数量的麦克风板16，当然数个麦克风15也可集成在一个麦克风板16上；数个麦克风15排列成规则形状以形成麦克风阵列，麦克风阵列用于拾取声音并通过现有技术中的演算法算出音源入射角，例如六个麦克风15按对称或不对称方式排列成圆形；麦克风阵列通过usb与中心控制器11连接。具体的，若有六个麦克风，主体1的外壁上设置有六个小孔，每个孔的下面都有一个麦克风，以用来拾取外面的声音；若有数个麦克风，则有数个小孔，麦克风和小孔的数量一致。当麦克风阵列拾取到相应路数的声音信号，然后把这多路信号传送给中心控制器11。麦克风板16设于主体内壁上，麦克风板16连接麦克风板固定块20，麦克风板固定块20通过螺丝(未示出)或卡扣(未示出)固定在主体1外壁上以固定所述麦克风板16。

实施例二

提供了本发明实施例的一种服务器，至少包括网络单元和数据库以连接实施例一中所述的轮形机器人以用于交换数据。该服务器可为一种存储服务系统，也可为一种远程终端，当然，服务器还可通过网络单元连接远程终端以连接如上的一种轮形机器人以用于交换数据。

该远程终端可以为包括手机、平板电脑、pda(personaldigitalassistant，个人数字助理)、pos(pointofsales，销售终端)、车载电脑等任意终端设备，以远程终端为手机为例：如图6所示，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。

图6示出的是与本发明实施例提供的终端相关的手机的部分结构的框图。参考图6，手机包括：射频(radiofrequency，rf)电路1510、存储器1520、输入单元1530、显示单元1540、传感器1550、音频电路1560、无线保真(wirelessfidelity，wi-fi)模块1570、处理器1580、以及电源1590等部件。本领域技术人员可以理解，图6中示出的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

下面结合图6对手机的各个构成部件进行具体的介绍：

rf电路1510可用于收发信息或通话过程中接收和发送信号，特别地，接收基站的下行信息后，由处理器1580处理；另外，将设计上行的数据发送给基站。通常，rf电路1510包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(lownoiseamplifier，lna)、双工器等。此外，rf电路1510还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。上述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(globalsystemofmobilecommunication，gsm)、通用分组无线服务(generalpacketradioservice，gprs)、码分多址(codedivisionmultipleaccess，cdma)、宽带码分多址(widebandcodedivisionmultipleaccess,wcdma)、长期演进(longtermevolution，lte)、电子邮件、短消息服务(shortmessagingservice，sms)等。

存储器1520可用于存储软件程序以及模块，处理器1580通过运行存储在存储器1520的软件程序以及模块，从而执行手机的各种功能应用以及数据处理。存储器1520可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器1520可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

输入单元1530可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与手机的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，输入单元1530可包括触控面板1531以及其他输入设备1532。触控面板1531，也称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板1531上或在触控面板1531附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触控面板1531可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器1580，并能接收处理器1580发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板1531。除了触控面板1531，输入单元1530还可以包括其他输入设备1532。具体地，其他输入设备1532可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。

显示单元1540可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单。显示单元1540可包括显示面板1541，可选的，可以采用液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)、有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)等形式来配置显示面板1541。进一步的，触控面板1531可覆盖显示面板1541，当触控面板1531检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器1580以确定触摸事件的类型，随后处理器1580根据触摸事件的类型在显示面板1541上提供相应的视觉输出。虽然在图6中，触控面板1531与显示面板1541是作为两个独立的部件来实现手机的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板1531与显示面板1541集成而实现手机的输入和输出功能。

手机还可包括至少一种传感器1550，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1541的亮度，接近传感器可在手机移动到耳边时，关闭显示面板1541和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于手机还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。

音频电路1560、扬声器1561，传声器1562可提供用户与手机之间的音频接口。音频电路1560可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器1561，由扬声器1561转换为声音信号输出；另一方面，传声器1562将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路1560接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器1580处理后，经rf电路1510以发送给比如另一手机，或者将音频数据输出至存储器1520以便进一步处理。

wifi属于短距离无线传输技术，手机通过wifi模块1570可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图6示出了wifi模块1570，但是可以理解的是，其并不属于手机的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

处理器1580是手机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1520内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器1520内的数据，执行手机的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。可选的，处理器1580可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器1580可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器1580中。

手机还包括给各个部件供电的电池1590(比如电池)，优选的，电池可以通过电池管理系统与处理器1580逻辑相连，从而通过电池管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

尽管未示出，手机还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，模块和相关工作单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的机器人、系统、装置、模块及单元，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的机器人实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块、单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。