专利名称：家用服务机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型属于小型机器人领域，具体涉及到家用服务机器人。
背景技术：
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，用于物品整理和存储的机器人更是少而又少，并不能满足用户需要。本产品不仅可以进行物品整理，还可以将这种整理分为全自动和半自动的，将物品放入箱体可以由用户手动放入，也可以由机器自动将物品从地面收进箱体，实现了功能的多样化。现在大多数机器人需要人工定期维修检测，这不仅没有解放人反而让人去照顾机器人，增加了人的负担抬高了用户的使用门槛。我们希望机器人能够自我维护和储能从而摆脱用户的照料，“全心全意”的为用户服务。基于此本作品特别为移动机器人设计了维护·站，供其进行自我故障检测、充电、基本清洁，实现了从使用到维护的全面自动化，免除用户引入机器人后定期维护的繁杂事物并降低了用户使用时需掌握的技术门槛。太阳能的利用是现在机器人也是未来机器人的发展方向，太阳能电池板的加入降低了供能系统对于充电电池和固定电源的依赖，同时又能在短时间断电的情况下提供照明能源。本产品的太阳能供电有自动对光功能，其机构占用体积较小，并且能进行两个轴向的调节。此功能将我们的设计引入了“人一机一环境”的系统设计理念，既实现社会价值又利用了自然价值，是未来家用机器人供能系统的一种设计趋势。
发明内容为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种家用服务机器人，能够实现简单的室内定位、路径规划等家庭服务类机器人基本的移动技术，在室内执行任务时拥有实际使用价值，基本实现完全自动化的服务，避免遥控带来的不便。为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为家用服务机器人，采用履带式行走系统，还包括维护系统和整理系统所述维护系统包括底板3，底板3上设置有由对接启动光电对管组I和对接终止光电对管组2组成的对接灯组；底板3上还固定第一机架4，第一机架4上布置有固定于其中间的竖向的第一丝杠5，第一丝杠5 —侧设置第一限位电键6，第一丝杠5上有第一螺母7，第一机架4顶端固定第一电机8,第一电机8接第一齿轮9,第一齿轮9与第二齿轮10哨合，第二齿轮10与第一丝杠5传动，第一齿轮9与第三齿轮11连接实现同轴转动，该轴端与计数电键12接触以在转动时实现计数，第一螺母7 —边固定有平衡用的平衡机构13，平衡机构13前端固定有拍照指示灯20、故障监测摄像头和温度传感器21 ;第一螺母7另一边固定有第二电机14,第二电机14连接第一齿轮箱15,第一齿轮箱15通过卡槽与第一齿条16连接，第一齿条16固定于杆18上，杆18的前方装有充电接头19和维护状态指示灯组22，第二电机14的下方固定有第一限位电键17 ；所述整理系统的主要机构都分布在箱体机架40中，由上至下依次为推送臂、顶门和升降台所述推送臂，由两个移动副组成，一个移动副由第一链条44经由固定于推板43的两端的第七齿轮42和第八齿轮41过渡连接组成，另一个移动副采用齿轮齿条机构，由第二齿条32固定于推板43的一侧，第二齿轮箱38和第三齿轮箱36均通过卡槽与第二齿条32连接，第六电机37驱动第三齿轮箱36，第二齿轮箱38固定于箱体机架40的后方，推板43上连接有移动副滑块71，第二齿轮箱38被驱动时第二齿条32相对平动，进而带动移动副滑块71移动；所述顶门包括通过曲柄滑块的连杆57相连的顶门右面55和顶门左面56，顶门左面56下方设置有太阳能电池板54，顶门由对称分布于箱体机架40顶部的传动机构带动，传动机构包括第九齿轮33，第九齿轮33为主动件并由第五电机34驱动，第九齿轮33通过卡槽与在固定于箱体机架40上的第三齿条73连接；所述升降台由平台35和支撑它的四个丝杠螺母机构组成。
·[0013]所述行走系统包括以第二机架29作为底盘的主履带部分，在第二机架29上对称分布有两个第三电机59，第三电机59经由从动轮61与主动轮60构成的两级传动齿轮驱动，主动轮60悬空，从动轮61与带动副履带部分的第五齿轮58同轴转动。行走系统的主副履带部分之间由一个移动副，以及三个转动副组成。移动副是两个第二丝杠25以及与之相配的两个第二螺母24组成，两第二螺母24通过固定件39对称固定于副履带之上；转动副机架23固定于第二机架29上，三个作为转动副的齿轮固定于移动副机架23中间，固定于移动副机架23上的第四电机66带动小齿轮69转动，小齿轮69带动与其啮合的中心齿轮68转动，通过这种二级齿轮传动带动与中心齿轮68啮合的第四齿轮67转动，如第四齿轮67与第二丝杠25通过轴连接实现同轴转动，进而带动副履带部分实现二维方向的运动，副履带部分的第五齿轮58与主履带部分的从动轮61同轴转动，第五齿轮58与第六齿轮72啮合带动其转动，在主、副履带的两侧各设有一组防脱链轮28、26。在转动副机架23上的维护对接灯77，通过与维护站上的对接启动光电对管组I和对接终止光电对管组2进行光信号的发射与接收完成对接工作。固定在箱体机架40右端的充电受口 74，与维护台上的充电接口 19对接实现充电。推送臂、顶门和升降台之间没有直接连接，它们均通过各自的部分部件固定在箱体机架40上。推送臂中的第二齿轮箱38和第三齿轮箱36都固定在箱体机架40的后方；第三齿条73固定在箱体机架40上，顶门左面56通过轴75固定在箱体机架40上，升降台中的第四丝杠31通过丝杠套76固定在箱体机架40上。与技术相比，本实用新型的优点是I)这款机器人主要是针对小型物品的移动整理设计的。这种整理分为全自动和半自动的。将物品放入箱体可以由用户手动放入，也可由机器自动将物品从地面收进箱体，实现了功能的多样化。并且此整理功能不同于以往机器人的“平面”整理，它可以实现“立体整理”，即从地面到桌面，适用于未来的生活。2)本作品特别为移动机器人设计了维护站供其进行自我故障检测和充电，实现了从使用到维护的全面自动化，免除用户引入机器人后定期维护的繁杂事物并降低了用户使用时需掌握的技术门槛。3)整理系统的升降台使用蝶形布置的链传动机构，使得传动齿轮不易打滑，增大传动拉力。4)推送臂采用双倍行程的齿轮齿条和链传动组合的结构，在不增加电机数量、不减小推送距离的条件下，将推送臂长度减小了一半，推送速度增加 了一倍，节约机构布置空间。
图I是本实用新型主视图。图2是本实用新型左视图。图3是本实用新型俯视图。图4是本实用新型推送臂机构图。图5是本实用新型底盘蝶形分布电机图。图6是本实用新型主副履带结构简图。图7是本实用新型升降平台简图。图8是本实用新型铲斗收放机构简图。图9是本实用新型顶门传动机构简图。图10是本实用新型主履带部分主动轮机构简图。图11是本实用新型维护站的主视图。图12是本实用新型维护站的左视图。图13是本实用新型维护站的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。本实用新型为一种采用履带式行走系统的家用服务机器人，同时还包括了维护系统和整理系统。本实用新型采用的行走系统包括以第二机架29作为底盘的主履带部分，如图6所示，在第二机架29上对称分布有两个第三电机59，第三电机59经由从动轮61与主动轮60构成的两级传动齿轮驱动，主动轮60悬空，从动轮61与带动副履带部分的第五齿轮58同轴转动。行走系统的主副履带部分之间由一个移动副，以及三个转动副组成。如图I和图3所示，移动副是两个第二丝杠25以及与之相配的两个第二螺母24组成，两第二螺母24通过固定件39对称固定于副履带之上；再如图I所示，转动副机架23固定于第二机架29上，又如图10和图I所示，三个作为转动副的齿轮固定于移动副机架23中间，固定于移动副机架23上的第四电机66带动小齿轮69转动，小齿轮69带动与其啮合的中心齿轮68转动，通过这种二级齿轮传动带动与中心齿轮68啮合的第四齿轮67转动，如第四齿轮67与第二丝杠25通过轴连接实现同轴转动,进而带动副履带部分实现二维方向的运动,副履带部分的第五齿轮58与主履带部分的从动轮61同轴转动，第五齿轮58与第六齿轮72啮合带动其转动，在主、副履带的两侧各设有一组防脱链轮28、26。再如图1，在转动副机架23上的维护对接灯77，通过与维护站上的对接启动光电对管组I和对接终止光电对管组2进行光信号的发射与接收完成对接工作。固定在箱体机架40右端的充电受口 74，与维护台上的充电接口 19对接实现充电。该行走系统还包括铲斗62，如图8所示，铲斗62由一组第三丝杠64、与之相配的第三螺母65以及双摇杆63带动，第三丝杠64固定于主履带部分的两条对称排布的履带的中间，第五电机70与第三丝杠64同轴连接；第三螺母65与双摇杆63通过轴连接在一起，双摇杆63连接着铲斗62。所述整理系统的主要机构都分布在箱体机架40中，由上至下依次为推送臂、顶门和升降台所述推送臂，由两个移动副组成，如图4，一个移动副由第一链条44经由固定于推板43的两端的第七齿轮42和第八齿轮41过渡连接组成，如图2，另一个移动副采用齿轮齿条机构，由第二齿条32固定于推板43的一侧，第二齿轮箱38和第三齿轮箱36均通过卡槽与第二齿条32连接，第六电机37驱动第三齿轮箱36，第二齿轮箱38固定于箱体机架40的后方，推板43上连接有移动副滑块71，第二齿轮箱38被驱动时第二齿条32相对平动，进·而带动移动副滑块71移动；如图I和图9，所述顶门包括通过曲柄滑块的连杆57相连的顶门右面55和顶门左面56,顶门左面56下方设置有太阳能电池板54,顶门由对称分布于箱体机架40顶部的传动机构带动，如图2，传动机构包括第九齿轮33，第九齿轮33为主动件并由第五电机34驱动，第九齿轮33通过卡槽与在固定于箱体机架40上的第三齿条73连接；如图7，所述升降台由平台35和支撑它的四个丝杠螺母机构组成。驱动力由四台并联的小功率的第八电机27提供，传动机构采蝶形布置的链传动方式。如图5，四个第八电机27分别驱动第一齿轮组中的四个齿轮45、46、47、48。这四个齿轮分别通过第二链条53带动与之连接的第二齿轮组中的四个齿轮49、50、51、52转动。而齿轮49、50、51和52又与第四丝杠31轴连接，如图7，带动第四丝杠31上的第四螺母30上下移动。而平台35固定在第四螺母30上，随着螺母的上下移动而移动。上述的推送臂、顶门和升降台之间没有直接连接，它们均通过各自的部分部件固定在箱体机架40上。推送臂中的第二齿轮箱38和第三齿轮箱36都固定在箱体机架40的后方；第三齿条73固定在箱体机架40上，顶门左面56通过轴75固定在箱体机架40上，升降台中的第四丝杠31通过丝杠套76固定在箱体机架40上。如图11-13所示，本实用新型的维护系统独立于其它两个系统，主要由对接灯组和维护台组成。对接灯组由设置在底板3上的对接启动光电对管组I和对接终止光电对管组2组成。而维护台主要由维护台升降机构、维护台推送臂传动机构、维护台推送臂清洁机构、充电接头、定位检测光感三极管、拍照指示灯等组成，维护台具体结构包括底板3，底板
3上还固定第一机架4，第一机架4上布置有固定于其中间的竖向的第一丝杠5，第一丝杠5一侧设置第一限位电键6，第一丝杠5上有第一螺母7，第一限位电建键限制第一螺母7的最低移动位置。第一机架4顶端固定第一电机8,第一电机8接第一齿轮9带动第一齿轮9转动，第一齿轮9与第二齿轮10哨合进而带动第一丝杠5上第一螺母7的运动,第一齿轮9与第三齿轮11连接实现同轴转动，该轴端与计数电键12接触以在转动时实现计数，第一螺母7 —边固定有平衡用的平衡机构13，平衡机构13前端固定有拍照指示灯20、故障监测摄像头和温度传感器21 ;第一螺母7另一边固定有第二电机14,第二电机14连接第一齿轮箱15,第一齿轮箱15通过卡槽与第一齿条16连接,第一齿条16固定于杆18上,杆18的前方装有充电接头19和维护状态指示灯组22，第二电机14的下方固定有第一限位电键17 ;第一齿轮箱15的齿轮转动时可以使所述第一齿条16滑动，实现推送臂的前伸或是缩进，并完成对机械主体的清洁。本实用新型的可以实现对小物品的拾取储存及放置整理、伴随阅读、自我储能、自我维护共5个主要功。通过行走系统本实用新型可以走到需要整理和拾取物品的地方，平地运动时只需第三电机59驱动，带动主动轮60、从动轮61转动实现移动。在上台阶过程中，首先第四电机66驱动使第二丝杠25转动带动第二螺母24向后平动，使副履带部分抬起，之后主履带部分带动整机向前运动，第二螺母24向后平动使副履带部分压在台阶上，支起车身，主履带部分的主动轮60和从动轮61转动使车身前半段压上台阶。最后后方铲斗62将后车体撑起，后履带转动，使整机重心越过台阶，完成上台阶过程。下台阶时，副履带部分的第二螺母24后移下压触碰低层地面，主履带部分主动轮60和从动轮61转动慢速向前行进，副履带部分通过第二螺母24向前平动缓慢抬升至与主履带部分共线。主履带部通过主 动轮60和从动轮61转动加速行进，完成下台阶过程；整理系统可以实现伴随阅读，第八电机27通过蝶形布置的链传动方式驱动齿轮49、50、51和52转动进而使第四丝杠31转动，带动其上第四螺母30上下移动，进而使固定在其上的升降台35上下移动，于是用户可以将书放置到其上进行阅读；整理系统和行走系统的铲斗62共同作用实现物品的放置整理，升降平台35下降到最低位置，第五电机70驱动第三丝杠64转动带动第三螺母65平动，使双摇杆63运动，进而带动铲斗62实现收放；第七电机34驱动第九齿轮33转动，带动顶门右面55水平移动，同时通过连杆57带动顶门左面56移动实现太阳能电池板54的二维运动接收阳光，实现储能；整理系统上的的维护对接灯77，通过与维护站上的对接启动光电对管组I和对接终止光电对管组2进行光信号的发射与接收，来完成对接工作。而维护站上的拍照指示灯20和故障监测摄像头和温度传感器21来完成对整理系统的维护工作。
权利要求1.家用服务机器人，采用履带式行走系统，其特征在于，还包括维护系统和整理系统 所述维护系统包括底板(3 )，底板(3 )上设置有由对接启动光电对管组(I)和对接终止光电对管组(2)组成的对接灯组；底板(3)上还固定第一机架(4)，第一机架(4)上布置有固定于其中间的竖向的第一丝杠(5 ),第一丝杠(5 ) —侧设置第一限位电键(6 ),第一丝杠(5 )上有第一螺母(7)，第一机架(4)顶端固定第一电机(8),第一电机(8)接第一齿轮(9),第一齿轮(9)与第二齿轮(10)啮合，第二齿轮(10)与第一丝杠(5)传动，第一齿轮(9)与第三齿轮(11)连接实现同轴转动，该轴端与计数电键(12)接触以在转动时实现计数，第一螺母(7)—边固定有平衡用的平衡机构(13)，平衡机构(13)前端固定有拍照指示灯(20)、故障监测摄像头和温度传感器(21);第一螺母(7)另一边固定有第二电机(14)，第二电机(14)连接第一齿轮箱(15),第一齿轮箱(15)通过卡槽与第一齿条(16)连接,第一齿条(16)固定于杆(18)上，杆(18)的前方装有充电接头(19)和维护状态指示灯组(22)，第二电机(14)的下方固定有第一限位电键(17)； 所述整理系统的主要机构都分布在箱体机架(40)中，由上至下依次为推送臂、顶门和升降台 所述推送臂，由两个移动副组成，一个移动副由第一链条(44)经由固定于推板(43)的两端的第七齿轮(42)和第八齿轮(41)过渡连接组成,另一个移动副采用齿轮齿条机构，由第二齿条(32)固定于推板(43)的一侧，第二齿轮箱(38)和第三齿轮箱(36)均通过卡槽与第二齿条(32 )连接，第六电机(37 )驱动第三齿轮箱(36 )，第二齿轮箱(38 )固定于箱体机架(40)的后方，推板(43)上连接有移动副滑块(71)，第二齿轮箱(38)被驱动时第二齿条(32)相对平动，进而带动移动副滑块(71)移动； 所述顶门包括通过曲柄滑块的连杆(57)相连的顶门右面(55)和顶门左面(56)，顶门左面(56)下方设置有太阳能电池板(54),顶门由对称分布于箱体机架(40)顶部的传动机构带动，传动机构包括第九齿轮(33)，第九齿轮(33)为主动件并由第五电机(34)驱动，第九齿轮(33 )通过卡槽与在固定于箱体机架(40 )上的第三齿条(73 )连接； 所述升降台由平台(35)和支撑它的四个丝杠螺母机构组成。
2.根据权利要求I所述的家用服务机器人，其特征在于，所述行走系统包括以第二机架(29)作为底盘的主履带部分，在第二机架(29)上对称分布有两个第三电机(59)，第三电机(59 )经由从动轮(61)与主动轮(60 )构成的两级传动齿轮驱动，主动轮(60 )悬空，从动轮(61)与带动副履带部分的第五齿轮(58)同轴转动。
专利摘要家用服务机器人，采用履带式行走系统，包括维护系统和整理系统，维护系统包括维护台和对接灯组，维护台主要由维护台升降机构、维护台推送臂传动机构、维护台推送臂清洁机构、充电接头、定位检测光感三极管、拍照指示灯等组成，整理系统的主要机构都分布在箱体机架中，由上至下依次为推送臂、顶门和升降台推送臂由两个移动副组成；顶门包括通过曲柄滑块的连杆相连的顶门右面和顶门左面，由对称分布于箱体机架顶部的传动机构带动；升降台由平台和支撑它的四个丝杠螺母机构组成，本实用新型能够实现简单的室内定位、路径规划等家庭服务类机器人基本的移动技术，在室内执行任务时拥有实际使用价值，基本实现完全自动化的服务，避免遥控带来的不便。
文档编号B25J19/00GK202684911SQ20122034346
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者白迪湛, 王晶, 张育林, 汪子钦, 张天翼, 严语, 周雅晨, 王娜 申请人:西安交通大学