智能多功能家用机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能多功能家用机器人，解决了现有技术中清洁机器人结构复杂、成本高、控制不便等问题。该智能多功能家用机器人包括通过触点连接的清洁底盘和控制主机，以及供电单元；其中，清洁底盘包括清洁底盘主体，设置在清洁底盘主体内的驱动电机，以及与控制主机通讯并用于控制驱动电机的自动控制器；控制主机包与用户端无线通讯并向下级下发指令的主板，以后通过TTL电平与主板连接、处理主板指令并向清洁底盘发送执行命令的副板，以及设置在控制主机外部前方的摄像头（1）。本实用新型不仅实现方便，而且成本低廉，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。
【专利说明】智能多功能家用机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种清洁机器人，具体的说，是涉及一种智能多功能家用机器人。【背景技术】
[0002]清洁机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。清洁机器的机身为无线机器，以圆盘型为主，使用充电电池运作，操作方式以遥控器、或是机器上的操作面板。一般能设定时间预约打扫，自行充电，机器人的前方有设置感应器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依每间不同厂商设定，而走不同的路线，有规划清扫地区。
[0003]现有技术中，目前市面所销售的清洁机器人主要存在以下缺陷:无法实现远程操控，无法实现人不在家中即可控制扫地机的运行，清洁机器人的控制范围、工作效率并不理想，实用性不强；此外，现有的清洁机器人结构复杂、成本高，推广应用的难度较大。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、实现方便、成本低廉的智能多功能家用机器人。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用了技术方案如下:
[0006]智能多功能家用机器人，包括通过触点连接的清洁底盘和控制主机，以及供电单元；其中，清洁底盘包括清洁底盘主体，设置在清洁底盘主体内的驱动电机，与控制主机通讯并用于控制驱动电机的自动控制器；控制主机包括与用户端无线通讯并向下级下发指令的主板，以后通过TTL电平与主板连接、处理主板指令并向清洁底盘发送执行命令的副板，以及设置在控制主机外部前方的摄像头。
[0007]具体的说，所述清洁底盘主体包括底盘外壳，带动底盘外壳移动的移动装置，设置在底盘外壳内并用于将外部垃圾收集至底盘外壳内的滚刷，内置于底盘外壳内并与滚刷位置相对、用于收集滚刷清扫至底盘外壳内垃圾的垃圾仓，将滚刷裸露在底盘外壳外的清扫窗口，与垃圾仓对应的垃圾出口 ；其中，移动装置、滚刷均受驱动电机驱动。
[0008]进一步的，所述清洁底盘主体的底部边沿还设有用于感应障碍的感应探头。
[0009]再进一步的，所述清洁底盘主体的底部、位于清扫窗口一侧还设有辅助清扫刷。
[0010]具体的说,所述主板包括主控芯片，通过minipc1-e接口与主控芯片连接的通讯模块，通过USB接口与主控芯片连接的图像处理芯片。
[0011]作为优选，主板中芯片及模块的型号如下:
[0012]主控芯片选用AR9331模块作为主板核心控制模块；
[0013]通讯模块包括4G移动通讯模块和WIFI通讯模块，其中，4G移动通讯模块选用中兴4G移动通讯模块ME3760，WIFI通讯模块选用RTL8187L ；
[0014]图像处理芯片选用中星微VC0338图像处理芯片。
[0015]主板上还包括其他辅助电路及扩展接口，其为现有成熟技术，因此，不作赘述。[0016]副板包括微控制器芯片，通过I/O总线与微控制器芯片连接的用于遥控家用电器的射频收发模块或红外收发电路、地址锁存芯片、地址译码芯片，以及预留扩展使用的I/o总线接口。
[0017]为了更好的实现本实用新型，所述副板还连接有可驱动清洁底盘上的驱动电机的电机驱动芯片，其作用在于可通过该电机驱动芯片直接驱动清洁底盘上的电机动作，而无需通过向清洁地板上自动控制器发送控制指令来驱动。
[0018]为了进一步扩展本实用新型功能，所述副板通过I/O总线接口还连接有通过其连接各类传感器的数模转换芯片。所述副板通过I/o总线接口还连接有通过其连接扬声器的语音识别模块。
[0019]作为优选，副本中采用的芯片、模块的型号具体情况如下:
[0020]微控制器芯片选用stc89c52 ；
[0021 ] 射频收发模块选用RXB14射频收发模块；
[0022]红外收发电路选用现有成熟的电路；
[0023]地址锁存芯片选用地址锁存芯片74383 ；
[0024]地址译码芯片选用芯片74hcl38 ；
[0025]电机驱动芯片选用L298n电机驱动芯片；
[0026]数模转换芯片选用ADC0809 ；
[0027]语音识别模块选用LD3320。
[0028]通过数模转换芯片连接各类传感器，以扩展本实用新型的功能，如:有毒气体检测传感器QM-n5，温湿度传感SHT75。
[0029]本实用新型中，供电单元采用大容量锂离子蓄电池及相关电路为系统工作提供稳定DC12V、5V、3.3V电源，其属于现有技术，故不作赘述。供电单元的设置位置可在控制主机和清洁底盘上任选其一。
[0030]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0031](I)本实用新型通过控制主机与清洁底盘的结合工作方式，简化了清洁底盘的结构，方便用户通过PC机或智能终端对清洁底盘进行控制，不仅实现方便，而且成本低廉，为其大范围的推广应用，奠定了坚实的基础。
[0032](2)本实用新型中控制主机和清洁底盘为分体式设计，二者通过触点连接，一个控制主机可与多种不同的清洁底盘连接，实现一机多用，实现在不同环境下各种专业性的清洁功能。
[0033](3)本实用新型中控制主机上设有摄像头，该摄像头收集当前机器人所处环境然后通过无线传输至用户端，用户根据接收到的图像信息发出相应的操作指令，然后通过控制主机指挥清洁底盘执行相应的清洁动作，控制方便、清扫的针对性强，实用性高。
[0034](4)本实用新型在副板上预留有I/O总线接口，可实现多种扩展功能，如下:有毒气体的检测及远程的报警，室内空气质量的检测及报警(语音提示开窗关窗等)红外监控的语音及远程的报警等附加功能，有效地提高了本实用新型的扩展性，完善了本实用新的功倉泛。
【专利附图】
【附图说明】[0035]图1为本实用新型中清洁底盘的结构示意图。
[0036]图2为本实用新型中清洁底盘的仰视图。
[0037]图3为本实用新型的原理框图。
[0038]图4为本实用新型中副板的扩展功能原理图。
[0039]图5为本实用新型的工作流程图。
[0040]附图中对应的附图标记名称如下:1_摄像头，2_底盘外壳,3_滚刷,4_清扫窗口，5-垃圾仓，6-垃圾出口，7-感应探头，8-辅助清扫刷。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0042]如图1至3所示，本实施例提供了一种智能多功能家用机器人，其主要包括控制主机和清洁底盘两部分，二者采用分体式设计，控制主机可直接插在清洁底盘上，控制主机和清洁底盘可独立工作，二者之间采用触点连接。一个控制主机可与多种清洁底盘连接使用，实现在不同环境下各种专业性的清洁功能。
[0043]清洁底盘包括清洁底盘主体，设置在清洁底盘主体内的驱动电机，以及与控制主机通讯并用于控制驱动电机的自动控制器；控制主机包括与用户端无线通讯并向下级下发指令的主板，以后通过TTL电平与主板连接、处理主板指令并向清洁底盘发送执行命令的副板，以及设置在控制主机外部前方的摄像头I。摄像头采集到清洁机器人当前所处环境，然后将其反馈给控制主机，由控制主机将图像信息反馈至用户端。
[0044]清洁底盘主体是清扫的执行机构，其由若干机械部件构成，具体情况如下:清洁底盘主体包括底盘外壳2，带动底盘外壳2移动的移动装置，设置在底盘外壳2内并用于将外部垃圾收集至底盘外壳2内的滚刷3，内置于底盘外壳内并与滚刷位置相对、用于收集滚刷3清扫至底盘外壳内垃圾的垃圾仓5，将滚刷3裸露在底盘外壳外的清扫窗口 4，与垃圾仓5对应的垃圾出口 6 ;其中，移动装置、滚刷均受驱动电机驱动，自动控制器可单独控制驱动电机驱动移动装置工作，实现清洁底盘前进后退转弯等行走动作。底盘外壳形状可多选，如:圆形、椭圆、正方形、长方形等，本实用新型说明书附图中的底盘外壳形状不应当限制本申请的保护范围；移动装置可选用滚轮式、履带式等现有常见的移动设备；滚刷的刷毛应当倾斜于清扫窗口设置并延伸至清扫窗口外，驱动电机驱动滚刷转动，滚刷将垃圾通过清扫窗口扫入底盘外壳内，并被收集在垃圾仓中，最后由垃圾出口统一排出。
[0045]考虑到清洁底盘行动时，清洁底盘的运行不被障碍阻挡，本实施例在清洁底盘主体的底部边沿还设有用于感应障碍的感应探头7。通过感应探头探测到障碍物后，清洁底盘即可避开该障碍物，确保移动及清洁的畅通。
[0046]采用滚刷无法清扫到环境中的边角及角落，因此，本实施例在清洁底盘主体的底部、位于清扫窗口 4 一侧还设有辅助清扫刷8，辅助清扫刷的结构由三个刷条呈扇形张开构成。
[0047]主板包括主控芯片,通过minipc1-e接口与主控芯片连接的通讯模块,通过USB接口与主控芯片连接的图像处理芯片。主控芯片选用AR9331模块作为主板核心控制模块，其作用在于处理信息数据及发送指令；通讯模块包括4G移动通讯模块和WIFI通讯模块，通讯模块主要用于完成主板与副板、主板与用户端的信息通讯，其中，4G移动通讯模块选用中兴4G移动通讯模块ME3760，WIFI通讯模块选用RTL8187L ;图像处理芯片选用中星微VC0338图像处理芯片，摄像头连接到图像处理芯片，其拍摄下的图像信息经过该芯片处理后，传输至副板。此外，主板上还包括其他辅助电路及扩展接口，其为现有成熟技术，因此，不作赘述。
[0048]副板用于将主板下发的指令传送至清洁底盘，其包括微控制器芯片，与微控制器芯片连接的用于遥控家用电器的射频收发模块或红外收发电路、地址锁存芯片、地址译码芯片，以及预留扩展使用的I/o总线接口。清洁底盘通过射频收发模块或红外收发电路遥控家用电器，其作用相当于相应家用电器的遥控板。
[0049]进一步的，副板还连接有可驱动清洁底盘上的驱动电机的电机驱动芯片。副板通过电机驱动芯片驱动清洁底盘上的电机，实现用户对清洁底盘的远程控制。
[0050]副本中米用的芯片、模块的型号具体情况如下:微控制器芯片选用stc89c52 ;身寸频收发模块选用RXB14射频收发模块；红外收发电路选用现有成熟的电路；地址锁存芯片选用地址锁存芯片74383 ;地址译码芯片选用芯片74hcl38 ;电机驱动芯片选用L298n电机驱动芯片；数模转换芯片选用ADC0809 ;语音识别模块选用LD3320。
[0051]如图4所示，考虑到本实用新型的功能扩展，副板上预留有若干I/O总线接口，通过该接口可连接数模转换芯片、语音识别模块等，其中，数模转换芯片又可外接若干传感器，以便于对环境起到监测作用，语音识别模块则可连接扬声器。
[0052]支持本实用新型运行的供电单元采用大容量锂离子蓄电池及相关电路为系统工作提供稳定DC12V、5V、3.3V电源，其属于现有技术，故不作赘述。供电单元的设置位置可在控制主机和清洁底盘上任选其一。
[0053]值得说明的是，本实用新中的相关芯片及模块均为现有的芯片和模块。
[0054]如图5所示，本实用新型的工作过程包括两种:
[0055]其一
[0056]清洁底盘直接受其内部的自动控制器控制，由自动控制器控制清洁底盘动作。
[0057]其二
[0058]用户根据反馈的图像信息，通过用户端向控制主机发送控制指令，然后由控制主机将该控制指令下达清洁底盘。
[0059]按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.智能多功能家用机器人，其特征在于，包括通过触点连接的清洁底盘和控制主机，以及供电单元；其中，清洁底盘包括清洁底盘主体，设置在清洁底盘主体内的驱动电机，以及与控制主机通讯并用于控制驱动电机的自动控制器；控制主机包与用户端无线通讯并向下级下发指令的主板，以后通过TTL电平与主板连接、处理主板指令并向清洁底盘发送执行命令的副板，以及设置在控制主机外部前方的摄像头(I);所述清洁底盘主体包括底盘外壳(2)，带动底盘外壳(2)移动的移动装置，设置在底盘外壳(2)内并用于将外部垃圾收集至底盘外壳(2)内的滚刷(3)，内置于底盘外壳内并与滚刷位置相对、用于收集滚刷(3)清扫至底盘外壳内垃圾的垃圾仓(5 )，将滚刷(3 )裸露在底盘外壳外的清扫窗口( 4)，与垃圾仓(5)对应的垃圾出口(6);其中，移动装置、滚刷均受驱动电机驱动。
2.根据权利要求1所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述清洁底盘主体的底部边沿还设有用于感应障碍的感应探头(J)。
3.根据权利要求1所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述清洁底盘主体的底部、位于清扫窗口(4) 一侧还设有辅助清扫刷(8)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述主板包括主控芯片，通过minipc1-e接口与主控芯片连接的通讯模块，通过USB接口与主控芯片连接的图像处理芯片。
5.根据权利要求4所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述通讯模块包括4G移动通讯模块和WIFI通讯模块。
6.根据权利要求5所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述副板包括微控制器芯片，与微控制器芯片连接的用于遥控家用电器的射频收发模块或红外收发电路、地址锁存芯片、地址译码芯片，以及预留扩展使用的I/O总线接口。
7.根据权利要求6所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述副板还连接有可驱动清洁底盘上的驱动电机的电机驱动芯片。
8.根据权利要求6所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述副板通过I/O总线接口还连接有通过其连接各类传感器的数模转换芯片。
9.根据权利要求6所述的智能多功能家用机器人，其特征在于，所述副板通过I/O总线接口还连接有通过其连接扬声器的语音识别模块。
【文档编号】B25J9/00GK203779486SQ201420116193
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】樊夏晓 申请人:樊夏晓