一种多功能家用机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种多功能家用机器人。

背景技术：

随着人们生活水平的提升，家用机器人的研究已经成为机器人领域的研究热点。目前，家用机器人的研发主要集中于家政和一些具有特定功能的服务，如扫地、巡逻等，但是现有的家用机器人处理过程依然还很单一，无法满足复杂的执行过程。特别是家里面出现火灾的情况，传统的室内灭火依赖于固定的消防管道或者消防员外部射水灭火，但是在家里无人的情况下，则很难在火灾刚发生时进行处理，以至于增加火灾带来的损失，另外固定的消防管道灭火存在很多的死角，并且不能进行精准的灭火，在火势范围大时，固定灭火装置全面打开状态下，水流量分散，灭火效果会急剧下降。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多功能家用机器人，该家用机器人的功能多，可实现多种复杂操作。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多功能家用机器人，包括行走底盘、机械手臂、喷射系统和数据处理中心，所述行走底盘上安装有机械手臂，机械手臂后侧设有喷射系统，机械手臂上设有抗压管，所述喷射系统的出口通过阀门与抗压管连接，抗压管的出水端连接有出水喷头，所述数据处理中心用于接收数据并对接收的数据进行处理，用于生成控制机器人工作的指令，并将该指令发送到机器人的各个执行终端。

所述行走底盘包括大梁总成、减震轴承、铰接臂、减震臂、换向减速机、驱动电机和行进轮，所述大梁总成由四根支撑条围成，大梁总成中部向下突出，使大梁总成形成两端高中部低的凹型结构，大梁总成四角安装有减震轴承，大梁总成两侧底部的侧壁上铰接有与减震轴承铰接的铰接臂，大梁总成两侧顶部的侧壁上铰接有与减震轴承铰接的减震臂，所述减震轴承上安装有换向减速机，换向减速机的输出轴可转动地安装在减震轴承上，且穿过减震轴承与行进轮连接，换向减速机的输入轴上安装有竖直的驱动电机。

所述行进轮包括支撑盘、摩擦齿和推杆，支撑盘有两个，且同轴设置，两个支撑盘之间通过固定柱连接，相邻固定柱之间的支撑盘支架铰接有多个摩擦齿，所述摩擦齿外壁轮廓与支撑盘外圆轮廓适配，摩擦齿外壁与相邻摩擦齿之间的支撑盘上均安装有橡胶片，所述摩擦齿内壁与对应的固定柱之间铰接有推杆，摩擦齿可在推杆的作用下旋出支撑盘，所述减震轴承上套装有电滑环给推杆提供电量。

所述行走底盘外侧包裹有保护壳，保护壳四周安装有摄像头。

所述机械手臂包括转盘、支架、一级支撑臂、折叠臂、二级支撑臂、机械爪、单目摄像机、照明灯和舵机，所述转盘可转动地安装在行走底盘上，转盘表面中部安装有支架，所述一级支撑臂的两端、二级支撑臂的两端和转盘内均安装有舵机，一级支撑臂一端通过舵机可转动的安装在支架上，一级支撑臂的另一端通过舵机与折叠臂的一端连接，二级支撑臂的一端通过舵机与折叠臂远离一级支撑臂的一端连接，二级支撑臂的另一端通过舵机与机械爪连接，机械爪下方的二级支撑臂上安装有用于捕捉和识别目标的单目摄像机，二级支撑臂两侧设有照明灯，二级支撑臂顶部安装有与机械爪对齐的出水喷头。

所述一级支撑臂和二级支撑臂两侧加工有条形通槽。

所述抗压管沿长度方向绕置在机械手臂上，所述出水喷头包括直流喷头、花流喷头和电动推杆，所述直流喷头固定在二级支撑臂上，直流喷头的出口端铰接有花流喷头，所述电动推杆固定在直流喷头上，电动推杆的伸出端与花流喷头铰接，用于带动花流喷头套装在直流喷头上。

所述喷射系统包括蓄水箱、灭火罐、驱离罐、取水接头、高压泵和电磁四通阀，所述蓄水箱安装在行走底盘上，蓄水箱两侧还设有灭火罐和驱离罐，所述蓄水箱上设有取水接头，蓄水箱上方设有高压泵，高压泵的进液口处连接有电磁四通阀，电磁四通阀的三个进口分别与蓄水箱、灭火罐和驱离罐连通，电磁四通阀的一个通口与高压泵的进口连接，高压泵的出口与抗压管连通。

所述喷射系统上方安装有可拆卸的储物箱，储物箱上安装有显示屏。

所述数据处理中心可用于控制机器人的复杂行走、识别目标、控制机械手臂运动，同时还包括拾音器和扬声器，使其具有远程对话以及根据指令执行相应操作的功能。

本发明提供的多功能家用机器人具有的有益效果是：

(1)通过在行走底盘上安装机械手臂和喷射系统，可使机器人在机械手臂的作用下进行多种复杂操作，以满足家庭的多种操作，同时通过出水喷头，可对室内火灾进行精准的定位，以限制火灾损失扩大，有效的保证了安全性能；

(2)通过设置机械手臂，可使机器人执行多种复杂操作，如开门、取物等操作，配合安装在机械手臂上的出水喷头可自动完成浇花、洗车、灭火等操作，以保证家庭的正常实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的行走底盘的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的支撑轮的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的支撑轮与行走底盘的安装示意图。

图5为本发明实施例提供的机械手臂的结构示意图。

图6为本发明实施例提供的喷射系统的结构示意图。

图7为本发明实施例提供的喷射系统中蓄水箱、灭火罐和驱离罐的位置关系示意图。

图8为本发明实施例提供的抗压管的连接示意图。

图9为本发明实施例提供的使用状态示意图一。

图10为本发明实施例提供的使用状态示意图二。

图11为本发明实施例提供的使用状态示意图三。

附图标记：1、行走底盘；11、大梁总成；12、减震轴承；13、铰接臂；14、换向减速机；15、驱动电机；16、行进轮；161、支撑盘；162、摩擦齿；163、推杆；164、橡胶片；165、电滑环；17、减震臂；2、保护壳；3、摄像头；4、机械手臂；41、转盘；42、支架；43、一级支撑臂；44、折叠臂；45、二级支撑臂；46、机械爪；47、单目摄像机；48、照明灯；49、舵机；410、条形通槽；5、喷射系统；51、蓄水箱；52、灭火罐；53、驱离罐；54、取水接头；55、高压泵；6、抗压管；61、电磁阀；62、电磁四通阀；63、出水喷头；631、直流喷头；632、花流喷头；633、电动推杆；7、数据处理中心；8、储物箱；81、显示屏。

具体实施方式

实施例

如图1～图8所示，本实施例提供的多功能家用机器人包括行走底盘1、机械手臂4、喷射系统5和数据处理中心7，所述行走底盘1上安装有可执行多种复杂操作的机械手臂4，机械手臂4后侧设有喷射系统5，喷射系统5包括用于存放水、灭火剂以及驱散剂的三个腔体，机械手臂4上设有抗压管6，抗压管6沿长度方向绕置在机械手臂4上，抗压管66用于传送水、灭火剂和驱散剂，所述喷射系统5的出口通过阀门与抗压管6连接，抗压管6的出口端连接有出水喷头63，所述数据处理中心7用于接收数据并对接收的数据进行处理，用于生成控制机器人工作的指令，并将该指令发送到机器人的各个执行终端，使机器人可执行巡逻、灭火、浇水、开门、洗车、爬楼、交互等多种操作。

如图2所示，为了在满足机器人行走的同时，流出较多的安装空间，所述行走底盘1包括大梁总成11、减震轴承12、铰接臂13、减震臂17、换向减速机14、驱动电机15和行进轮16，所述大梁总成11由四根支撑条围成，大梁总成11中部向下突出，使大梁总成11形成两端高中部低的凹型结构，这种凹型结构的大梁总成11，可使行走底盘1上具有更大的空间来安装设备，从而达到减小体积的目的，大梁总成11四角安装有减震轴承12，大梁总成11两侧底部的侧壁上铰接有与减震轴承12外壁铰接的铰接臂13，大梁总成11两侧顶部的侧壁上铰接有与减震轴承12外壁铰接的减震臂17，通过铰接臂13和减震臂17配合大梁总成11形成一个具有弹性的三角形，可使机器人行驶在不平路段上的稳定性，所述减震轴承12上安装有换向减速机14，换向减速机14的输出轴可转动地安装在减震轴承12上，且穿过减震轴承12与行进轮16连接，换向减速机14的输入轴上安装有竖直的驱动电机15，使用时，通过四个驱动电机15分别驱动对应的行进轮16转动，可实现机器人的直行、倒退、原地左转、原地右转、向左转弯、向右转弯等。

为了提高行进轮16的攀爬作用，如图3所示，以防止火灾时机器人不能使用电梯需要通过楼梯进行上或下的情况，以及家中有楼梯的情况，所述行进轮16包括支撑盘161、摩擦齿162和推杆163，支撑盘161有两个，且同轴设置，两个支撑盘161之间通过固定柱连接，相邻固定柱之间的支撑盘161支架42铰接有多个摩擦齿162，摩擦齿162的内齿面上加工有增加摩擦力的摩擦凸起，所述摩擦齿162外壁轮廓与支撑盘161外圆轮廓适配，摩擦齿162外壁与相邻摩擦齿162之间的支撑盘161上均安装有橡胶片164，所述摩擦齿162内壁与对应的固定柱之间铰接有推杆163，摩擦齿162可在推杆163的作用下旋出支撑盘161，所述减震轴承12上套装有电滑环165给推杆163提供电量，在摩擦齿162收回时，行进轮16呈圆形，此时橡胶片164可起到减震和增加摩擦力的作用；在摩擦齿162展开后，行进轮16的外侧沿伸出的多个摩擦齿162可使行进轮16在楼梯上行进。

如图1所示，为了提高机器人的观察效率，所述行走底盘1外侧包裹有保护壳2，保护壳2四周安装有摄像头3，四周的摄像头3组成了360°的机器人环视系统，使机器人可检测四周的环境，以避免出现与室内物品发生碰撞。

如图5所示，为了提高机器人执行复杂的操作，所述机械手臂4包括转盘41、支架42、一级支撑臂43、折叠臂44、二级支撑臂45、机械爪46、单目摄像机47、照明灯48、出水喷头63和舵机49，所述转盘41水平且可转动地安装在行走底盘1上，转盘41表面中部安装有支架42，所述一级支撑臂43的两端、二级支撑臂45的两端和转盘41内均安装有舵机49，一级支撑臂43一端通过舵机49可转动的安装在支架42上，一级支撑臂43的另一端通过舵机49与折叠臂44的一端连接，二级支撑臂45的一端通过舵机49与折叠臂44远离一级支撑臂43的一端连接，二级支撑臂45的另一端通过舵机49与机械爪46连接，机械爪46下方的二级支撑臂45上安装有用于捕捉和识别目标的单目摄像机47，二级支撑臂45两侧设有照明灯48，二级支撑臂45顶部设有与机械爪46对齐的出水喷头63，所述出水喷头63包括直流喷头631、花流喷头632和电动推杆633，所述直流喷头631固定在二级支撑臂45上，直流喷头631的出口端铰接有花流喷头632，所述电动推杆633固定在直流喷头631上，电动推杆633的伸出端与花流喷头632铰接，用于带动花流喷头632套装在直流喷头631上，使用时电动推杆633带动花流喷头632套装在直流喷头631上，以实现喷洒花流，当电动推杆633带动花流喷头632离开直流喷头631，则实现喷洒直流。同时，为了机器人可以辅助人们拿放工具，所述一级支撑臂43和二级支撑臂45两侧加工有条形通槽410，使用时可在条形通槽410上挂装工具，使人们便于拿放工具。

如图6～图8所示，所述喷射系统5包括蓄水箱51、灭火罐52、驱离罐53、取水接头54、高压泵55和电磁四通阀62，所述蓄水箱51安装在行走底盘1上，蓄水箱51两侧还设有灭火罐52和驱离罐53，蓄水箱51用于存放水，灭火罐52内存放有灭火剂，驱离罐53内存放有驱离剂，驱离罐53主要是在机器人执行巡逻时使用，驱离剂可以是辣椒水、防狼烟雾等非杀伤性试剂，所述蓄水箱51上设有取水接头54，机器人在购买后，需要在家中安装与取水接头54等高的送水管，使机器人的取水接头54插入送水管后，可对蓄水箱51进行自动补水，以免去人工补水的操作，蓄水箱51上方设有高压泵55，高压泵55的进液口处连接有电磁四通阀62，电磁四通阀62的三个进口分别与蓄水箱51、灭火罐52和驱离罐53连通，电磁四通阀62的一个通口与高压泵55的进口连接，高压泵55的出口与抗压管6连通。所述抗压管6沿长度方向安装在机械手臂4上，为了减少管路的铺设以及防止管道过多造成机械手臂4重量增加，抗压管6只设置一根，抗压管6上设有电磁阀61，电磁阀61的出口与出水喷头63连通，电磁阀61可在抗压管6内形成高压水，随后打开电磁阀61，可形成流速较快的水炮，利用水炮的强大冲击力可提高灭火效率，同时可减少用水量，通过电磁阀61和电磁四通阀62的相互配合，可将水、灭火剂、驱离剂喷出。

如图1所示，所述喷射系统5上方安装有可拆卸的储物箱8，储物箱8上安装有显示屏81，通过储物箱8，可使机器人具有储物的功能，储物箱8上的显示屏81可显示设定的信息，如取件码，使机器人可完成自动到快递收发点收取快递的作用。

所述数据处理中心7可用于控制机器人的复杂行走、识别目标、控制机械手臂4运动，同时还包括拾音器和扬声器，使其具有远程对话以及根据指令执行相应操作的功能，满足家庭的使用，数据处理中心7内安装有信号发射器和信号接收器，以便于在室外的联网使用。

本发明的机器人是通过充电电池提供电量，机器人的充电与现有扫地机器人的充电相同，故不在此赘述，机器人的充电电池还可在停电时作为备用电源使用。

本发明的使用方法是：

本发明的使用环境是针对智能家居普及的情况，如智能门锁，智能烟雾传感器、智能门窗传感器等配合使用，如图9～图11所示。

使用时，将机器人数据处理中心7与家庭的烟雾传感器、门窗传感器等现有的传感器组成车域网，然后机器人通过行走底盘1在家里移动、巡逻，巡逻时，若烟雾传感器报警，机器人则在数据处理中心7的控制下行进到对应烟雾传感器的位置处，此时机械手臂4伸开，通过机械手臂4上的单目摄像机47拍摄视频通过数据处理中心7传送给手机端，若有明火，数据处理中心7控制电磁四通阀62与灭火罐52连通，同时使电磁阀61与出水喷头63连通，随后启动高压泵55，在高压泵55的作用下将通过灭火剂扑灭明火，若灭火剂用完后，则电磁四通阀62切换至蓄水箱51，通过蓄水箱51内的水作为灭火剂，然后依次关闭电磁四通阀62、高压泵55和电磁阀61，若火的范围较大，还可控制电动推杆633伸出，电动推杆633将花流喷头632套装在直流喷头631上，使直流水变成花流水，增加水覆盖面积；在高压泵55启动后，电磁阀61可暂不开启，待其压力变大后打开，形成脉冲水炮。

当门窗传感器检测到有人进入后，机器人在行走底盘1的作用下移动到对应位置，同时机械手臂4上的单目摄像机47进行拍摄，拍摄时将影像发送给手机端，人们通过手机端确认，如果是朋友，则远程发送机器人继续巡逻；如果是陌生人或坏人，则使电磁四通阀62与驱离罐53连通，然后连通电磁阀61与出水喷头63的通道，在高压泵55的作用下喷洒驱离剂，用于消除安全隐患。

机器人可添加家庭植物的位置，使机器人可对植物进行自动浇水的操作，使用时，机器人在行走底盘1的作用下移动到植物位置，然后机械手臂4捕捉植物的位置，接着接通电磁四通阀62与蓄水箱51，并接通电磁阀61与出水喷头63，同时控制电动推杆633将花流喷头632套在直流喷头631上，随后控制高压泵55低速转动，用于将蓄水箱51内的水喷洒在植物上，随后关闭电磁阀61和电磁四通阀62，由于浇水对水的使用率比较大，水箱内的水较少时，可通过取水接头54进行补水。

当朋友到家做客时，若本人不在家，可通过机器人开启门锁，机器人开启门锁时，先通过行走底盘1移动到门口，然后机器手臂伸出，二级支撑臂45上安装的机械爪46在单目摄像机47的作用下夹住门把手，随后舵机49带动机械爪46顺时针绕门把手转轴转动，实现开门。

当需要洗车时，先控制机器人在蓄水箱51内补满水，然后控制机器人移动到汽车处，机器人控制机械手臂4上的出水喷头63对准汽车，同时控制电动推杆633将花流喷头632套装在直流喷头631上，接着连通电磁四通阀62与蓄水箱51，并连通电磁阀61与出水喷头63，随后高压泵55将蓄水箱51内的水喷洒在汽车上，同时行走底盘1带动机器人绕汽车循环喷水，喷淋后，人们对汽车进行刷洗，刷洗完成后，机器人再对汽车进行喷淋，将汽车冲洗干净，最后人们通过擦车布将车擦干。

当人们在家需要修理时，遇到工具较多的情况可使机器人移动到身边，在二级支撑臂45上的条形通槽410内挂放工具，并控制机器人跟随自己移动，此时当人移动到哪机器人就跟随人们移动到哪，使人们可方便地取用工具。

当遇到火灾比较大，一台机器人难以扑灭火时，可通过数据处理中心7将求助信息发送给一定范围内的其他机器人参与救火，在其他机器人的控制者发出协同信息后，其他机器人可移动到火灾地，家里的机器人通过机械爪46开门后，其他机器人进入家中，利用自身携带的灭火剂和水协助灭火。

当机器人需要攀爬楼梯时，电滑环165传送推杆163工作的信号及电量，推杆163伸出，带动行进轮16上的摩擦齿162展开，使机器人的摩擦齿162可与楼梯的台阶配合，增加接触面积，以保证爬楼的稳定性，当机器人爬上楼梯后，再控制摩擦齿162收回，使行进轮16恢复形状。

当人们收到快递没时间取快递的时候，可以控制机器人到小区的快递收发点取快递，当移动到位置后，取件信息在显示屏81上显示出来，收发快递的工作人员将快递放入储物箱8内，再由机器人带回家，机器人到门口后，与智能门锁进行交互，使门锁开启，然后通过机械手臂4上的机械爪46带动门把手旋转完成开门操作，需要注意的是，储物箱8的容积有限，只能放一些小件的快递，大件的快递则不能装入储物箱8，需要人们自行取件。

机器人还可用于外出购物，购物时，行走底盘1行进至商店，通过拾音器和扬声器与店员沟通，然后机械手臂4展开，通过机械手臂4上的单目摄像机47拍摄付款码，实现远程付款，付款后，店员将商品放入储物箱8内，再控制机器人回家。

机器人在家时，可根据通过拾音器识别人们说出的命令，其语音控制过程与现有的小爱音箱、天猫精灵等控制方法一致，随后机器人根据指令进行跟随、移动、浇水等操作。

由于蓄水箱51内时常存放有水，在家里停水后，蓄水箱51内的水可作为备用水源。

机器人自身的充电电池可在停电后作为备用电源的作用。

以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。