一种服务机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术，更具体地说，涉及一种服务机器人。

背景技术：

服务机器人属于一种特种机器人，目前广泛应用于迎宾、维护保养、运输、清洗、保安、监护等工作场合。但是，现有的服务机器人功能单一，与人的互动性较差，且在避障、越障、平衡性等方面对环境适应性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种功能更全、互动性更好且行走能力更强的服务机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种服务机器人，包括：

行走底盘，所述行走底盘包括底盘组件、安装在底盘组件左右两侧的两个行进轮组件、安装在底盘组件四周的至少四个辅助轮组件和罩于底盘组件上部的罩壳；

骨架组件，所述骨架组件包括固定于罩壳上部的骨架支撑盘和固定于骨架支撑盘中部且竖向向上延伸的主支撑杆；

可转动地安装于主支撑杆左右两侧的左手臂组件和右手臂组件，所述左手臂组件和右手臂组件均包括手臂、形成于手臂上端的手臂关节和驱动手臂关节绕垂直于主支撑杆的左右水平轴向转动的摆臂驱动单元；

可转动地安装于主支撑杆顶部的头部组件，所述头部组件包括可转动地安装于主支撑杆顶部且沿左右水平方向延伸的头部转轴、驱动头部转轴旋转的头部驱动单元、固定支撑于头部转轴上的显示屏和固定安装于头部转轴两端且将显示屏罩住的头部外壳，所述头部外壳上对应于所述显示屏设有透明外罩；以及

环绕骨架支撑盘固定且罩于主支撑杆外周的机身外壳。

根据本发明的一个实施例中，所述主支撑杆的中部设有十字支架，所述机身外壳与所述十字支架固定连接。

根据本发明的一个实施例中，所述摆臂驱动单元包括从主支撑杆侧向伸出的固定支架和安装于固定支架上的摆臂电机，所述手臂关节通过联轴器与摆臂电机的输出轴连接。

根据本发明的一个实施例中，所述头部驱动单元包括安装于主支撑杆上的头部驱动电机、由头部驱动电机带动的主动轮、固定于头部转轴上的与所述主动轮配合的从动轮以及连接主动轮和从动轮的传动带；所述显示屏的两侧分别设有支撑臂固定于头部转轴上。

根据本发明的一个实施例中，所述底盘组件包括底板、环绕底板向上延伸的侧板和固定支撑于底板上方的固定板，所述行进轮组件和辅助轮组件均安装于所述固定板并从所述底板上对应开设的开口露出底板底部。

根据本发明的一个实施例中，所述行进轮组件包括电机和由电机带动旋转的行进轮，所述电机固定安装于所述固定板，所述行进轮固定安装于由所述电机带动旋转的转轴上，且所述行进轮的至少一部分从底板上的对应开口露出。

根据本发明的一个实施例中，所述辅助轮组件包括导向轴支座、台阶轴、万向轮和弹簧，所述导向轴支座固定安装于固定板上，所述台阶轴穿设于所述导向轴支座且在所述台阶轴上台阶部和导向轴支座之间套装所述弹簧，所述万向轮安装于所述台阶轴的台阶部底部且所述万向轮的至少一部分从底板上的对应开口露出。

根据本发明的一个实施例中，所述底盘的固定板上部安装有激光测绘仪，所述底盘的侧板上绕周向安装有多个超声波测距器，所述底盘的底板和固定板之间的空间内安装有锂电池和充电器且所述充电器的充电接口从底盘的侧板上开设的开口露出。

根据本发明的一个实施例中，所述机身外壳的正面固定安装一触摸显示屏并在触摸显示屏上方的机身壳体上设有麦克风，绕触摸显示屏下部的机身外壳上设有多个超声波测距器。

根据本发明的一个实施例中，所述头部组件还包括安装于头部转轴两端且从头部外壳露出的左右扬声器、安装于头部外壳的透明外罩上部的摄像头以及安装于头部外壳顶部的天线。

根据本发明实施例的服务机器人在行走底盘上四个方位都安装有辅助轮组件，当某一方向遇到障碍物(比如比较小的坡面)时，辅助轮组件的万向轮压缩，进行越障，越过障碍物后弹性复位，从而不至于使得整个机器人倾覆，因而在一些特殊路段仍然可以正常行进，安全可靠性高。根据本发明实施例的服务机器人具有拟人的左右手臂和头部，并且手臂和头部都可以转动提供肢体动作功能，并提供头部显示屏和外部触摸显示屏来方便和用户交互，增强与用户的互动性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一个实施例的服务机器人的正面结构示意图；

图2是图1所示的服务机器人的背面结构示意图；

图3是图1所示的服务机器人去掉机身壳体和头部外壳之后的结构示意图；

图4是图3中a部的局部结构放大图；

图5是图3中头部显示屏部分的局部结构放大图；

图6是本发明一个实施例中的行走底盘去掉罩壳后的结构示意图；

图7是图6所示的行走底盘的底部结构示意图；

图8是本发明一个实施例中的行进轮组件的结构示意图；

图9是本发明一个实施例中的辅助轮组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1和图2示出了根据本发明一个实施例的服务机器人100的外部结构示意图，图3示出了根据本发明一个实施例一个实施例的服务机器人100的内部结构示意图。如图1-3所示，该服务机器人100主要由行走底盘10、骨架组件70、机身外壳20、左手臂组件30、右手臂组件40、头部组件50和触摸显示屏60构成。其中，行走底盘10实现服务机器人100的平稳行走；骨架组件70固定在行走组件10上部，用作整个服务机器人100的躯体支撑；机身外壳20固定包围在骨架组件70外部；左手臂组件30和右手臂组件40可转动地安装在骨架组件70的左右两侧并伸出机身外壳20外部，头部组件50可转动地安装在骨架组件70的顶部，用于模拟人体的左右手和头部，实现服务机器人100的各种肢体动作功能；触摸显示屏60固定在机身外壳20的正面，用于提供服务机器人100与用户的交互界面。

具体如图1结合图6和图7所示，行走底盘10主要由底盘组件11、罩壳12、两个行进轮组件13和四个辅助轮组件14构成，两个行进轮组件13安装在底盘组件11的左右两侧，四个辅助轮组,13安装在底盘组件11的四周，罩壳12则罩于底盘组件11上部形成一个整体。服务机器人100的行走主要通过两个行进轮组件13来实现，同时通过四个辅助轮组件14进行缓冲及越障，以便服务机器人100在工作环境较差的特殊路段仍然可以正常行进，安全可靠性高。

具体如图6所示，底盘组件11包括底板111、侧板112和固定板113，侧板112环绕底板111向上延伸，固定板113固定支撑于底板111上方被侧板112包围成的空间内。行进轮组件13和辅助轮组件14均安装在固定板113上，并从底板111上对应开设的开口1111和1112露出底板111底部，参见图7所示。每一个行进轮组件13主要由电机131和由电机131带动旋转的行进轮133构成。具体如图8所示，固定板113的底部一侧固定安装有第一支架134，电机131固定安装在第一支架134上，行进轮133固定安装于转轴132上，转轴132的一端与电机131联轴固定以由电机131带动而旋转，转轴132的另一端转动支撑于从固定板113外侧向下延伸的第二支架上，该第二支架由固定于固定板113的横板136和从横板136外侧向下延伸的竖板135构成。如此，行进轮133便可设置于固定板113下方且一部分露出底盘11的底板111底部支撑于地面，在电机131的带动下旋转。通过控制两个行进轮组件13的行进轮133的正反转以及差动转动，便可实现该行走底盘10的前后移动以及转弯。再如图9所示，每一个辅助轮组件14主要由导向轴支座141、台阶轴142、万向轮144和弹簧143构成。导向轴支座141穿过固定板113并通过其下端的固定部1411固定安装于固定板113上。台阶轴142穿设于导向轴支座141，并且在台阶轴142上的台阶部1421和导向轴支座141的固定部1411之间套装弹簧143。万向轮144则安装于台阶轴142的台阶部1421底部，并且万向轮144的一部分从底板111上的对应开口1112露出支撑于地面。如此，当整个行走底盘10在地面上某一方向遇到高低不平或障碍时，对应的辅助轮组件14的万向轮144压缩弹簧143而上移，进行越障，越过障碍物后弹簧143带着万向轮144复位，从而不至于使得整个服务机器人100倾覆。同时，当服务机器人100需要急停或者急转弯时，四周的辅助轮组件14通过弹簧143的作用实现缓冲减震，保证服务机器人100平稳行进。万向轮144的具体实现结构为现有技术，故在此便不再详述。

进一步如图6所示，该服务机器人100的行走底盘10内还安装有锂电池15和充电器16，为行走底盘10以及左手臂组件30、右手臂组件40、头部组件50和触摸显示屏60提供电源。充电器16的充电接口从底盘组件11的侧板112上开设的开口露出，以便外接电源。并且，固定板113上部还安装有激光测绘仪17，用于对服务机器人100行进过程中周边物体特征进行提取，创建周围环境地图，实现定位导航功能。激光测绘仪17的探头可以旋转，基本上可以实现周边360度位置的地图创建。底盘组件11的侧板112上绕周向均布安装有多个超声波测距器18，用于各个方向障碍物的检测，以便实现避障。

再如图3所示，服务机器人100的骨架组件70包括主支撑杆71、骨架支撑盘72和十字支架73。骨架支撑盘72固定于底盘10的罩壳12上部，主支撑杆71固定于骨架支撑盘72中部且竖向向上延伸，十字支架73设置于主支撑杆71高度上的中部位置附近。机身外壳20由机身前壳21和机身后壳22两部分装配而成，底部环绕骨架支撑盘72固定，中部与十字支架73固定连接，从而罩于主支撑杆71的外周，参见图1所示。左手臂组件30和右手臂组件40分别可转动地安装于主支撑杆71的靠近上部的左右两侧并伸出机身外壳20外部。具体如图4所示，左手臂组件30主要由手臂31、形成于手臂31上端的手臂关节32和驱动手臂关节32转动的摆臂驱动单元构成。该摆臂驱动单元进一步包括固定支架35、摆臂电机34和联轴器33，固定支架35从主支撑杆71侧向伸出，摆臂电机,34安装于固定支架35上，手臂关节32通过联轴器33与摆臂电机34的输出轴连接，从而可在摆臂电机34的驱动下绕垂直于主支撑杆71的左右水平轴向转动。右手臂组件40的结构与左手臂组件30相同，便不再赘述。本发明的服务机器人100可设置成开机运行后，左手臂组件30和右手臂组件40在摆臂电机的驱动下完成从身后摆动到垂直位置或者从身前上举并折返垂直位置的初始化定位过程，然后接受运动控制，实现服务机器人100的手臂肢体动作功能。

结合图1和图3所示，头部组件50可转动地安装于主支撑杆71顶部，主要由前壳51、后壳52、透明外罩53、左右扬声器54a和54b、摄像头55、天线56、头部转轴57、显示屏58和头部驱动单元59构成。具体参见图5所示，头部转轴57可转动地(例如通过轴承)安装于主支撑杆71顶部且沿左右水平方向延伸；显示屏58的两侧分别设有支撑臂581a和581b固定于头部转轴57上，以便显示屏58可以随头部转轴57一起转动；左右扬声器54a和54b安装于头部转轴57的两端并从前壳51和后壳52装配而成的头部外壳两侧露出(参见图1所示)。头部驱动单元59由头部驱动电机593、主动轮(图中不可见)、从动轮591和传动带592实现，头部驱动电机593安装于主支撑杆71上，带动主动轮转动，进而通过连接主动轮和从动轮591的传动带592带动从动轮591转动，从动轮591固定在头部转轴57上，由此头部转轴57便可在头部驱动电机593带动下转动。前壳51和后壳52构成的头部壳体固定安装于头部转轴57两端并将显示屏58罩住，从而使得整个头部壳体及其内的显示屏58可以在头部驱动电机593的带动下上下转动，模拟人的点头和抬头等肢体动作。前壳51上对应于显示屏58的位置设置透明外罩53，方便用户观看显示屏58上显示的内容，例如可控制服务机器人100的头部显示屏58根据场景显示各种表情，以使服务机器人100更加拟人化，丰富服务机器人100与用户的互动性。摄像头55安装在前壳51的透明外罩53上部，用于实现服务机器人100的人脸识别功能。天线56安装在前壳21和后壳52装配形成的整个头部外壳的顶部，用于实现服务机器人100的无线通信功能。

再如图1和图2所示，机身前壳21上固定安装触摸显示屏60，并在触摸显示屏60上方设有麦克风24，用于实现服务机器人100的语音交互功能。绕触摸显示屏60下部的机身前壳21和机身后壳22外周设有多个超声波测距器23，与行走底盘10上的超声波测距器18一样，用于各个方向障碍物的检测，以便实现避障。围绕机身外壳的底部一圈还设有指示灯带28，用于指示服务机器人的工作状态。并且，服务机器人100的机身后壳上部设有开关机按钮25，下部左右两侧分别设有急停按钮26和电源开关27。将急停按钮26垂直按压到底，服务机器人100将进入急停状态，全部电机即停止运动。按压一次开关机按钮25，服务机器人100将关闭应用程序并关机。关机后，触摸显示屏60将熄灭，指示灯带28将维持关机前的状态不变。将服务机器人100的电源开关27拨动到关闭的位置后，指示灯带熄灭。

本发明上述实施例的服务机器人可实现室内定位导航、语音交互、图像识别、脸部表情和肢体动作交互、自主充电等各种功能，适用于室内引导服务等场合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。