投影机器人及其投影方法与流程

本发明涉及投影机器人及其投影方法。

背景技术：

目前市面上的投影仪是单一的，而机器人则是侧重于陪伴、看护、早教等。

机器人技术作为战略高科技技术，深受世界各国的重视，而服务性机器人作为前沿高科技研究最活跃的一个领域，更是备受关注，现在市场上家用服务类机器人功能比较单一，主要是一些清洁型机器人，并不能满足用户多样性的需要。

技术实现要素：

针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便的投影机器人及其投影方法；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种投影机器人，包括底座、设置在底座上方的躯干、可转动伸缩设置在躯干上端的颈部、设置在颈部上的头部、设置在底座下方的电机驱动车轮、设置在底座上的BOX喇叭、设置在底座壳体上且与BOX喇叭电连接的触摸音量调节开关、设置在躯干上的充电唤醒呼吸灯、分别设置在躯干内的处理器与电池模块、竖直贯穿设置在躯干内的导向套、设置在头部上的五麦克输入声源定位阵列模块、分别设置在头部上的3D摄像头、设置在头部上且控制3D摄像头焦距的调焦距开关以及分别设置在头部上的投影光机与光机分辨率调节开关；

电池模块与处理器电连接，3D摄像头用于采集图像并与处理器电连接，五麦克输入声源定位阵列模块用于采集声音并与处理器的IIS接口连接，投影光机用于投影并与处理器电连接，光机分辨率调节开关与投影光机电连接；充电唤醒呼吸灯与电池模块电连接，处理器与BOX喇叭电连接；

颈部包括伸缩颈、通过轴承设置在伸缩颈上的转动转轴、与转动转轴键连接的转动颈，转动颈上端与头部下端固定连接，在躯干上端分别设置有控制电机与减速机，控制电机输出轴通过减速机与转动转轴传动连接，导向套下端设置在底座内腔中，在导向套内竖直设置有直线电动推杆，在直线电动推杆的伸缩轴上端设置有连接座，连接座在导向套内竖滑动设置，直伸缩颈设置连接座上；在导向套内分别设置有与连接座对应的下限位开关与上限位开关。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括无线传输模块、通信传输模块、触摸屏、电源管理模块、设备HDMI视频模块、光机信号处理器、光机电源管理模块、光学投影镜头、充电器、直流供电模块、MCU模块、行走驱动模块、转动驱动模块、红外防跌传感器以及移动终端；

处理器通过无线传输模块或通信传输模块与移动终端无线连接，触摸屏的输出端与处理器相应的输入接口电连接，电源管理模块与处理器电连接，处理器通过充电器与电池模块电连接，电池模块通过直流供电模块分别给MCU模块、光机信号处理器以及处理器供电，MCU模块与处理器通过UART接口电连接，MCU模块的输出端分别与行走驱动模块、转动驱动模块以及红外防跌传感器电连接，电池模块与光机电源管理模块电连接，处理器通过HDIM接口与设备HDMI视频模块电连接，设备HDMI视频模块通过RGB接口与光机信号处理器电连接，处理器与光机信号处理器电连接，光机信号处理器将音像信号输出给光学投影镜头，光机信号处理器通过光机电源管理模块控制光学投影镜头。

无线传输模块为蓝牙、GPS或wifi，电源管理模块为MT6328，处理器为MT8735，通信传输模块为2G/3G/4G。

在躯干上设置有USB插口，设备HDMI视频模块通过USB插口与光机信号处理器电连接。

一种投影方法，借助于上述的投影机器人，其包括以下步骤：

步骤一，定位驱动：包括以下方法：

方法一：声音采集定位；五麦克输入声源定位阵列模块接收外界声音信号，通过五麦克输入声源定位阵列模块上的ADC芯片将声音信号转换为数字信号；然后通过麦克输入五麦克输入声源定位阵列模块上的FPGA芯片整合数字信号并将整合好的数字信号传递给处理器，处理器采集声音位置信息并通过算法对声音位置信息进行识别与定位，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过行走驱动模块控制电机驱动车轮的行走与转向；

方法二：图像采集定位；通过3D摄像头采集图像，通过图像传感器将图像变成数字信号，通过数字信号进行滤波处理后传递给处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过行走驱动模块控制电机驱动车轮的行走与转向；

方法三：无线定位；移动终端通过通信传输模块或无线传输模块控制处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过行走驱动模块控制电机驱动车轮的行走与转向；

步骤二：光机投影，在步骤一之后，光机信号处理器将内置的设备HDMI视频模块或外置USB接口的设备HDMI视频模块传送给光学投影镜头，光学投影镜头的HDMI转光学成像芯片将HDMI信号转为图像投影，并通过设置在投影光机的光学镜头进行投影。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括步骤三，头部转动控制方法；移动终端通过通信传输模块或无线传输模块控制处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过转动驱动模块控制控制电机，实现头部绕转动转轴转动。

还包括步骤四，头部伸缩控制方法；MCU模块与直线电动推杆的驱动电机电连接，移动终端通过通信传输模块或无线传输模块控制处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块控制直线电动推杆的驱动电机，实现头部的伸缩。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

使用本发明时，通过电机驱动车轮5实现行走与转向，通过红外防跌传感器实现智能控制，防止跌倒，通过3D摄像头10可以采集图像摄像，通过BOX喇叭6播放声音，通过直线电动推杆18带动连接座20在导向套21升降，实现头部4的伸缩，通过电机-减速机-转动转轴15实现头部4的转动。

本发明本体内部包括主控制模块、电机控制模块、视觉模块、语音采集模块以及自动充电模块。该家用机器人通过设置视觉模块、语音模块等功能性模块，提高家用机器人的智能化和人性化，交互性，无线控制。

本发明设计合理、成本低廉、对电机负载要求低、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明带有局部剖面的结构示意图。

图3是本发明的剖面结构示意图。

图4是本发明的电气控制框图。

图5是本发明的图像采集流程示意图。

图6是本发明的声音采集流程示意图。

图7是本发明的音像投影流程示意图。

其中：1、底座；2、躯干；3、颈部；4、头部；5、电机驱动车轮；6、BOX喇叭；7、触摸音量调节开关；8、充电唤醒呼吸灯；9、转动颈；10、3D摄像头；11、五麦克输入声源定位阵列模块；12、调焦距开关；13、投影光机；14、伸缩颈；15、转动转轴；16、光机分辨率调节开关；17、下限位开关；18、直线电动推杆；19、上限位开关；20、连接座；21、导向套。无线传输模块、通信传输模块、触摸屏、电源管理模块、设备HDMI视频模块、光机信号处理器、光机电源管理模块、光学投影镜头、充电器、直流供电模块、MCU模块、行走驱动模块、转动驱动模块、红外防跌传感器、移动终端

具体实施方式

如图1-7所示，本实施例的投影机器人，包括底座1、设置在底座1上方的躯干2、可转动伸缩设置在躯干2上端的颈部3、设置在颈部3上的头部4、设置在底座1下方的电机驱动车轮5、设置在底座1上的BOX喇叭6、设置在底座1壳体上且与BOX喇叭6电连接的触摸音量调节开关7、设置在躯干2上的充电唤醒呼吸灯8、分别设置在躯干2内的处理器与电池模块、竖直贯穿设置在躯干2内的导向套21、设置在头部4上的五麦克输入声源定位阵列模块11、分别设置在头部4上的3D摄像头10、设置在头部4上且控制3D摄像头10焦距的调焦距开关12以及分别设置在头部4上的投影光机13与光机分辨率调节开关16；

电池模块与处理器电连接，3D摄像头10用于采集图像并与处理器电连接，五麦克输入声源定位阵列模块11用于采集声音并与处理器的IIS接口连接，投影光机13用于投影并与处理器电连接，光机分辨率调节开关16与投影光机13电连接；充电唤醒呼吸灯8与电池模块电连接，处理器与BOX喇叭6电连接；

颈部3包括伸缩颈14、通过轴承设置在伸缩颈14上的转动转轴15、与转动转轴15键连接的转动颈9，转动颈9上端与头部4下端固定连接，在躯干2上端分别设置有控制电机与减速机，控制电机输出轴通过减速机与转动转轴15传动连接，导向套21下端设置在底座1内腔中，在导向套21内竖直设置有直线电动推杆18，在直线电动推杆18的伸缩轴上端设置有连接座20，连接座20在导向套21内竖滑动设置，直伸缩颈14设置连接座20上；在导向套21内分别设置有与连接座20对应的下限位开关17与上限位开关19。

还包括无线传输模块、通信传输模块、触摸屏、电源管理模块、设备HDMI视频模块、光机信号处理器、光机电源管理模块、光学投影镜头、充电器、直流供电模块、MCU模块、行走驱动模块、转动驱动模块、红外防跌传感器以及移动终端；

处理器通过无线传输模块或通信传输模块与移动终端无线连接，触摸屏的输出端与处理器相应的输入接口电连接，电源管理模块与处理器电连接，处理器通过充电器与电池模块电连接，电池模块通过直流供电模块分别给MCU模块、光机信号处理器以及处理器供电，MCU模块与处理器通过UART接口电连接，MCU模块的输出端分别与行走驱动模块、转动驱动模块以及红外防跌传感器电连接，电池模块与光机电源管理模块电连接，处理器通过HDIM接口与设备HDMI视频模块电连接，设备HDMI视频模块通过RGB接口与光机信号处理器电连接，处理器与光机信号处理器电连接，光机信号处理器将音像信号输出给光学投影镜头，光机信号处理器通过光机电源管理模块控制光学投影镜头。

无线传输模块为蓝牙、GPS或wifi，电源管理模块为MT6328，处理器为MT8735，通信传输模块为2G/3G/4G。

在躯干2上设置有USB插口，设备HDMI视频模块通过USB插口与光机信号处理器电连接。

本实施例的投影方法，借助于权利要求1-4任一项的投影机器人，其包括以下步骤：

步骤一，定位驱动：包括以下方法：

方法一：声音采集定位；五麦克输入声源定位阵列模块11接收外界声音信号，通过五麦克输入声源定位阵列模块11上的ADC芯片将声音信号转换为数字信号；然后通过麦克输入五麦克输入声源定位阵列模块11上的FPGA芯片整合数字信号并将整合好的数字信号传递给处理器，处理器采集声音位置信息并通过算法对声音位置信息进行识别与定位，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过行走驱动模块控制电机驱动车轮5的行走与转向；

方法二：图像采集定位；通过3D摄像头10采集图像，通过图像传感器将图像变成数字信号，通过数字信号进行滤波处理后传递给处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过行走驱动模块控制电机驱动车轮5的行走与转向；

方法三：无线定位；移动终端通过通信传输模块或无线传输模块控制处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过行走驱动模块控制电机驱动车轮5的行走与转向；

步骤二：光机投影，在步骤一之后，光机信号处理器将内置的设备HDMI视频模块或外置USB接口的设备HDMI视频模块传送给光学投影镜头，光学投影镜头的HDMI转光学成像芯片将HDMI信号转为图像投影，并通过设置在投影光机13的光学镜头进行投影。

还包括步骤三，头部4转动控制方法；移动终端通过通信传输模块或无线传输模块控制处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块通过转动驱动模块控制控制电机，实现头部4绕转动转轴15转动。

还包括步骤四，头部4伸缩控制方法；MCU模块与直线电动推杆18的驱动电机电连接，移动终端通过通信传输模块或无线传输模块控制处理器，处理器将信号传递给MCU模块，MCU模块控制直线电动推杆18的驱动电机，实现头部4的伸缩。

使用本发明时，通过电机驱动车轮5实现行走与转向，通过红外防跌传感器实现智能控制，防止跌倒，通过3D摄像头10可以采集图像摄像，通过BOX喇叭6播放声音，通过直线电动推杆18带动连接座20在导向套21升降，实现头部4的伸缩，通过电机-减速机-转动转轴15实现头部4的转动。

本发明本体内部包括主控制模块、电机控制模块、视觉模块、语音采集模块以及自动充电模块。该家用机器人通过设置视觉模块、语音模块等功能性模块，提高家用机器人的智能化和人性化，交互性，无线控制。

本发明设计合理、成本低廉、对电机负载要求低、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。