机器人及机器人系统的制作方法

文档序号:14923630发布日期:2018-07-13 08:20

本发明涉及机器人教学技术领域,具体而言,涉及一种机器人及机器人系统。



背景技术:

随着人工智能技术、计算机科学技术等相关科学技术的迅速发展,对机器人的研究越来越多,机器人技术对人类的生活与发展也越来越重要。因此在教育领域,许多高校甚至是中学已经在教学计划中开设了机器人方面的有关课程。为了配合机器人课程的开设和展开,与机器人教学的理论知识相配合,相关的教学机器人设施也必须符合教学需求和实际使用需求。其中,以工业机器人产品为原型的教学机器人具备较好的经济性和易改造性,已经逐渐成为了大多数学校选择的教学机器人平台。此类机器人保留了原有的普通机器人特征,具有良好的开放性、操控性、可靠性及扩展性,能够更好地使学生理解和学习机器人的控制原理,从而更好地普及机器人教育。

但是现有的教学机器人多数只能通过上位机和控制终端设备进行操控,无法对环境参数进行采集处理记录教学和操控信息,且没有在机器人上提供操控面板,进而无法直接在所述机器人上进行直接地教学操控,使教学效率低下。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种机器人及机器人系统,以改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的:

本发明提供了一种机器人,所述机器人包括基体、旋转台和底座。所述基体包括设置在所述基体内的下位板和第一电机以及设置在所述基体外的触摸屏和扬声器,所述处理器分别与所述数据传输模块、所述第一电机、所述触摸屏和所述扬声器连接。所述旋转台通过所述第一电机的输出轴旋转连接于所述基体上,包括与所述处理器连接的信息采集模块。所述底座连接在所述基体的底部,包括第二电机以及通过所述第二电机的输出轴可拆卸连接于所述底座上的行进机构。

在本发明可选的实施例中,所述下位板与所述基体为可拆卸连接。

在本发明可选的实施例中,所述处理器为微控制单元。

在本发明可选的实施例中,所述下位板还设置有存储器,所述存储器分别与所述处理器以及所述数据传输模块连接。

在本发明可选的实施例中,所述信息采集模块包括图像采集单元和声音采集单元。

在本发明可选的实施例中,所述图像采集单元为双光摄像机。

在本发明可选的实施例中,所述机器人的所述基体内还设置有第一电机驱动芯片,所述第一电机驱动芯片分别与所述处理器以及所述第一电机连接。

在本发明可选的实施例中,所述机器人的所述底座上还设置有第二电机驱动芯片,所述第二电机驱动芯片分别与所述处理器以及所述第二电机连接。

在本发明可选的实施例中,所述机器人还包括控制终端,所述控制终端通过所述机器人的数据传输模块与处理器连接。

本发明还提供了一种机器人系统,所述机器人系统包括上述的机器人和与所述下位板匹配的上位机,所述上位机通过所述数据传输模块与所述处理器连接。

本发明实施例的有益效果是:

本发明实施例提供了一种机器人及机器人系统,所述机器人包括基体、旋转台和底座,所述机器人的下位板可以进行简便更换,增加了所述机器人的可扩展性和可升级性;教学人员或学员可通过所述触摸屏、所述上位机或所述上位机对所述机器人进行控制,提供多种控制方式,使控制方式更加直接有效;所述机器人所述触摸屏和所述扬声器对所述信息采集模块获取的信息进行显示和播放,同时还可以对操作人员进行教学提示,提高了操作人员的控制精确度和教学效率;所述底座可拆卸连接于所述基体上,方便拆卸更换,易于设备维护和硬件教学。

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。

通过附图所示,本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰,在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分,并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例提供的一种机器人的结构示意图;

图2示出了本发明实施例提供的一种基体的模块示意图;

图3为本发明实施例提供的一种下位板的模块示意图;

图4为本发明实施例提供的一种机器人系统的模块示意图。

图标:100-机器人;110-基体;112-下位板;114-第一电机;115-第一电机驱动芯片;116-触摸屏;118-扬声器;120-旋转台;122-信息采集模块;130-底座;132-第二电机;134-行进机构;136-第二电机驱动芯片;140-控制终端;200-机器人系统;210-上位机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通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。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外,术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂,而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平,并不是表示该结构一定要完全水平,而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

第一实施例

经本申请人研究发现,随着人工智能和机器人技术的推进,越来越多的机器人已经进入了普通家庭的日常生活中,人们对机器人的知识需求剧增,许多高校已经开始使用教学机器人进行机器人的理论和实践教学,但是现有的教学机器人大多只能通过上位机进行操控,操作不方便且造成教学设备臃肿、灵活性低。同时教学机器人为教学使用,需要较高频率地更换控制模块、行进组件等,现有教学机器人的处理器更换复杂。现有教学机器人存在的各种不足,提高了教学成本、降低了机器人教学的效率。

为了解决上述问题,本发明实施例提供了一种机器人100。请参考图1,图1为本发明实施例提供的一种机器人的结构示意图。机器人100包括基体110、旋转台120和底座130。其中,旋转台120连接在基体110的顶部,底座130连接在基体110的底部。

请参考图2,图2示出了本发明实施例提供的一种基体的模块示意图。

基体110包括下位板112、第一电机114、触摸屏116以及扬声器118。下位板112和第一电机114设置在基体110内部,以对下位板112和第二电机114及其外围电路进行隐藏和保护;触摸屏116和扬声器118设置在基体110外部表面,以方便操作人员从触摸屏116和扬声器118接收信息,同时易于操作人员对机器人100进行操作。可选地,下位板112可以是印刷电路板,包括处理器和与所述处理器连接的数据传输模块。请参考图3,图3为本发明实施例提供的一种下位板的模块示意图。

所述处理器可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。所述处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。所述通用处理器可以是微处理器或者所述处理器也可以是任何其他类型常规的处理器等。

在本实施例中,考虑到机器人100的灵活性、环境适应性和便携性,所述数据传输模块为无线数据传输模块,在其他实施例中,所述数据传输模块也可以是有线数据传输模块。可选地,所述无线数据传输模块可以是蓝牙模块或3G/4G/5G蜂窝网络模块,还可以是WiFi模块、ZigBee模块、MDS数传模块或其他模式的无线传输模块。在本实施例中,考虑到机器人100主要用于教学,大多在室内运行,所述无线数据传输模块选用WiFi模块。

应当理解的是,下位板112和基体110的连接方式可以是可拆卸连接,以便于在需要机器人100具有其他功能或需要改变机器人100的控制模式进行教学演示时快速简便地更换下位板112,还可以是在使用上位机控制机器人100时更换与所述上位机匹配的下位板112。同时,下位板112上除了设置所述处理器和所述数据传输模块之外,还可以设置有其他模块,例如电源稳压模块、存储器等。其中,存储器需要分别与所述处理器以及所述数据传输模块连接,所述存储器可以是微型硬盘、闪存卡或其他类型的存储介质。

第一电机114安装在基体110的顶端,本实施例中的第一电机114可以是,但不限于是步进电机。

触摸屏116和扬声器118均与所述处理器连接,触摸屏116可以用于显示教学视频和/或操控界面,扬声器118用于播放音频。操作人员可以在教学视频的演示下,利用触摸屏116对机器人100进行操控学习,大幅度提高了教学和学习的效率。

旋转台120通过第一电机114的输出轴可旋转地连接在基体110的顶部,第一电机114在所述处理器的控制下能进行可控旋转,旋转台120可以呈圆柱体形状或截锥体形状。旋转台120上设置有与所述处理器连接的信息采集模块122,用于采集机器人100周围的环境信息。应当注意的是,为方便拆卸和安装,旋转台120与第一电机114的输出轴的连接方式为可拆卸连接。

作为一种实施方式,信息采集模块122包括图像采集单元和声音采集单元。在本实例中,所述图像采集单元可以为双光摄像机,即普通光/红外线摄像机,以使机器人100在所处环境的光照条件不好时也可以采集到有效的环境信息。同时,所述距离采集单元可以是红外测距传感器、激光测距传感器、超声波测距传感器或其他测距传感器,所述距离采集单元的作用是使机器人100能够基于所述距离采集单元采集到周围环境中的障碍物距离信息进行简单的障碍物距离判断以自动规划行动路径。

应当理解的是,信息采集模块122的所述图像采集单元采集的图像信息和所述声音采集单元采集的声音信息还可以通过触摸屏116和扬声器118进行实时播放,以向操作人员或学员更加直观地展示机器人100的运行规律,从机器人100的角度理解机器人100的控制原理,进而提高教学效率。

底座130连接在基体110的底部,底座130包括第二电机132和行进机构134。其中,第二电机132的输出轴与行进机构134可拆卸连接,行进机构134可以是滑轮组、机械臂或其他满足能够带动机器人100行进的装置。

在本实施例中,为了在进行机器人100的硬件教学时能够进行多种类型的演示,底座130和基体110的连接方式为可拆卸连接,以方便更换行进机构134。同时,除了行进机构134,基体110上还可以设置有第三电机和夹持机构,以完成类似于人类手的动作,扩展机器人100的功能。

作为一种实施方式,为了更加精确地控制第一电机114和第二电机132,本实施例中的基体110内还设置有第一电机驱动芯片115,第一电机驱动芯片115分别与所述处理器以及第一电机114连接;底座130内还设置有第二电机驱动芯片136,第二电机驱动芯片136分别与所述处理器以及第二电机132连接。电机驱动芯片是集成有CMOS控制电路和DMOS功率器件的芯片,利用它可以与所述处理器、第一电机114、第二电机132和增量型编码器构成一个完整的运动控制系统。

进一步地,为了增加操作人员或学院对机器人100的控制方式多样性,以对多种控制模式进行教学,本实施例中的机器人100还包括与机器人100匹配的控制终端140。控制终端140可以是与机器人100匹配设置的遥控器,也可以是装有相应软件的智能手机。其中,在控制终端140为智能手机时,操作人员可以通过所述智能手机上的相关软件或直接通过微信公众号对机器人100发出控制指令,所述控制指令将会被数据传输模块传输至所述处理器,进而对机器人100进行相关控制。

请参考图4,图4为本发明实施例提供的一种机器人系统的模块示意图。

机器人系统200包括上述机器人100,以及与机器人100连接的上位机210。

上位机210是指可以直接发出操控命令的计算机,一般是PC/host computer/master computer/upper computer,屏幕上显示各种信号变化(液压,水位,温度等)。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机,一般是PLC/单片机single chip microcomputer/slave computer/lower computer之类的,在本实施例中所述下位机为机器人100中的下位板112。上位机210发出的命令首先给下位板112,下位板112再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位板112不时读取设备状态数据(一般为模拟量),转换成数字信号反馈给上位机210。

综上所述,本发明实施例提供了一种机器人及机器人系统,所述机器人包括基体、旋转台和底座,所述机器人的下位板可以进行简便更换,增加了所述机器人的可扩展性和可升级性;教学人员或学员可通过所述触摸屏、所述上位机或所述上位机对所述机器人进行控制,提供多种控制方式,使控制方式更加直接有效;所述机器人所述触摸屏和所述扬声器对所述信息采集模块获取的信息进行显示和播放,同时还可以对操作人员进行教学提示,提高了操作人员的控制精确度和教学效率;所述底座可拆卸连接于所述基体上,方便拆卸更换,易于设备维护和硬件教学。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

再多了解一些
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