一种可自平衡移动的自动操作装置的制作方法

本实用新型涉及智能设备领域，特别是涉及一种可自平衡移动的自动操作装置。

背景技术：

电动平衡车因其体积较小，操控新颖方便，越来越受到年青人的喜爱。目前流行的电动平衡车以操控杆式电动平衡车为主，利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统的平衡。

但电动平衡车仅作为代步工具，功能较为局限，将电动平衡车的应用拓展到休闲娱乐之外的其他领域，需要在电动平衡车的基础上开发更多的功能。例如，在电动平衡车作为代步工具的同时，还可扩展相应的操作工具。而如何设置操作工具以实现尽可能大的操作范围，则又成为了新的技术难题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种可自平衡移动的自动操作装置，用于解决现有技术中存在的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种可自平衡移动的自动操作装置，其包括：移动单元，其设有一连接部；操作单元，其与所述连接部相连，且位于所述连接部的侧缘位置，以获得一相较于位于所述连接部的中心对称位置所获的第一操作范围更大的第二操作范围。

于本实用新型的一实施例中，所述连接部呈曲面体形状。

于本实用新型的一实施例中，所述曲面体形状包括球体形状。

于本实用新型的一实施例中，所述操作单元的姿态包括如下任一种类型或多种类型的组合：自由垂放的第一姿态、回缩至收纳位置的第二姿态、以及执行操作任务的动态的第三姿态。

于本实用新型的一实施例中，触发所述操作单元呈所述第一姿态的条件包括所述操作单元处于断电状态；触发所述操作单元呈所述第二姿态的条件包括所述操作单元处于待机状态和/或随所述移动单元移动的状态；触发所述操作单元呈所述第三姿态的条件包括所述移动单元处于非移动状态且所述操作单元处于执行操作任务的状态。

于本实用新型的一实施例中，所述操作单元包括可折叠多轴机械臂；所述可折叠多轴机械手的抓取端设有多个机械手指；其中，所述第二姿态包括：所述机械手指不抓有物件，所述多轴机械手折叠至靠近但不触碰连接部表面的第一收纳位置；或者，所述机械手指抓有物件，所述多轴机械手折叠至靠近所述连接部且所述机械手指所抓物件不触碰所述连接部表面的第二收纳位置。

于本实用新型的一实施例中，所述连接部呈空心结构，用于容纳至少一装置附件。

于本实用新型的一实施例中，所述装置附件包括图像采集装置；所述连接部设有供所述图像采集装置采集外部图像的可视窗口。

于本实用新型的一实施例中，所述装置在所述操作单元所在侧的对侧设有至少一固有部件，以抵消因所述操作单元产生的装置不平衡。

于本实用新型的一实施例中，所述移动单元包括自平衡车。

如上所述，本实用新型涉及的可自平衡移动的自动操作装置，具有以下有益效果：本实用新型提供不仅充分利用了从中心对称位置到侧缘的距离来实现更大的操作范围，而且还避免了从中心位置到侧缘这段距离内设于装置上的固有部件带来的干扰，从而实现尽可能大的操作范围，解决了现有技术中的种种问题。

附图说明

图1显示为本实用新型一实施例中可自平衡移动的自动操作装置的结构示意图。

图2a显示为本实用新型一实施例中操作单元的操作范围的示意图。

图2b显示为本实用新型一实施例中操作单元的操作范围的示意图。

图3显示为本实用新型一实施例中可自平衡移动的自动操作装置的应用场景的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本实用新型的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本实用新型。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

自平衡车是一种利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器来检测车体姿态的变化，并利用伺服至系统精确地驱动电机进行相应的调整，以保持系统平衡的行驶工具。但是，现有的自平衡车通常仅能用作代步工具，功能较为局限。

机械手是一种能够模仿人手和臂的某些动作功能，用以执行抓取、搬运物件或操作工具等任务的自动操作装置。但是，现有的机械手通常都是基于固定的某个位置才执行自动操作任务的，当操作的覆盖范围较广时，需频繁地将一机械手从某位置移至另一位置或者设置多个相互配合的机械手共同运作，前者造成极大的不便，后者则大大增加了成本。

鉴于上述现有技术中的种种问题，本实用新型提供一种可自平衡移动的自动操作装置，所述装置兼具自平衡移动的功能以及执行自动操作任务的功能，从而不再仅限于用作代步工具或者仅用作操作装置。此外，本实用新型提供的可自平衡移动的自动操作装置还通过结构设计，实现尽可能大的操作范围，进一步解决现有技术中的难题。下文，将结合具体的实施例说明本实用新型的结构及工作原理。

为了能够清楚描述本实用新型的可自平衡移动的自动操作装置，现结合图1进行详细说明。图1展示的是可自平衡移动的自动操作装置在一实施例中的结构示意图，所述装置包括移动单元11和操作单元12，所述移动单元设有一连接部13。

所述移动单元11的类型包括自平衡车，用于执行移动任务。于本实施例中，所述自平衡车为双轮型平衡车，其设有互为对称的两个车轮，用于共同驱动装置移动。但需要说明的是，所述自平衡车包括但不限于双轮型平衡车，在其它的实施例中也可是单轮型平衡车，本实用新型对此不作限定。

所述操作单元12的类型包括机械手，用于模仿人手和臂执行抓取、搬运物件或操作工具等任务。本实施例中，所述操作单元12为可折叠多轴机械臂，且在抓取端设有多个机械手指121，用于抓取物件。

优选的，所述机械手有4～7个自由度，自由度在力学中是指力学系统的独立坐标的个数，力学系统由一组坐标来描述，比如一个质点的三维空间中的运动，在笛卡尔坐标系中由x，y，z三个坐标来描述，或者在球坐标系中由α，γ，β三个坐标来描述。本实施例采用多个自由度的机械手能够在最大程度上实现对人手臂的真实还原，从而使平衡移动装置更好地实现操作功能。

于本实施例中，所述操作单元12与所述连接部13相连，且位于所述连接部13的侧缘位置，以获得一相较于位于所述连接部13的中心对称位置所获的第一操作范围更大的第二操作范围。以图1为例，所述移动单元11设有对称的车轮a和车轮b，以车轮a所在一侧为左侧，以车轮b所在一侧为右侧，所述操作单元12与连接部13相连且位于连接部13的左侧缘位置。

为比较第一操作范围和第二操作范围，现结合图2a和图2b来解释说明。在图2a中，点c为操作单元12与连接部13的连接点，该连接点位于连接部13的中心对称位置，点d为操作单元12的端部，即线段cd代表操作单元12的长度。以点c为圆心，线段cd为半径的弧线用于表示部分的第一操作范围。在图2b中，操作单元12与连接部13的连接点位于侧缘，点d仍为操作单元12的端部。以点c为圆心，线段cd为半径的弧线用于表示部分的第二操作范围。比较图2a和图2b可知，虽然二图中的线段cd长度一样，但在将操作单元12设于侧缘的方案中，操作单元12的操作范围更大。

值得说明的是，本实用新型将操作单元12设于侧边且靠近侧缘的位置，从而在操作单元12自身长度一定的情况下能够实现尽可能大的操作范围。与所述操作单元12设于中心对称位置的技术方案相比，本实用新型的技术方案不仅充分利用了从中心对称位置到侧缘的距离来实现更大的操作范围，而且还避免了从中心位置到侧缘这段距离内设于装置上的固有部件带来的干扰。另外需要说明的是，本实用新型以图1为例但并不以此为限。

优选的，所述连接部13呈曲面体形状，例如球体形状或者椭圆体形状等等。因曲面体形状的连接部13表面光滑无棱角，因此能够大大降低可自平衡移动的自动操作装置在移动过程中发生碰撞的可能性，大大提升自身以及外部环境中其它对象物的安全性。

因本实用新型的可自平衡移动的自动操作装置具有移动和操作等多重功能，故操作单元12相应具有多种姿态，其包括如下任一种类型或多种类型的组合：自由垂放的第一姿态、回缩至收纳位置的第二姿态、以及执行操作任务的动态的第三姿态。

触发所述操作单元12呈所述第一姿态的条件包括所述操作单元12处于断电状态，例如：装置执行的移动任务超过电池当前所剩电量，或者电池受损，抑或是供电线路遭外力冲击而断开等情况。

触发所述操作单元12呈所述第二姿态的条件包括所述操作单元12处于待机状态和/或随所述移动单元11移动的状态，即操作单元12通电但不执行操作任务的情况。

以带有机械手指121的多轴机械手为例，在所述机械手指121不抓有物件的情况下，所述第二姿态为所述多轴机械手折叠至靠近但不触碰连接部13表面的第一收纳位置，也即多轴机械手折叠至占用空间最小的状态，避免占地过大影响外部环境或者移动过程中碰撞其它物件。在所述机械手指121抓有物件的情况下，所述第二姿态为所述多轴机械手折叠至靠近所述连接部13且所述机械手指121所抓物件不触碰所述连接部13表面的第二收纳位置，也即多轴机械手折叠至抓取物件不触碰表面的占用空间最小的状态。

触发所述操作单元12呈所述第三姿态的条件包括所述移动单元11处于非移动状态且所述操作单元12处于执行操作任务的状态，即操作单元12通电且执行操作任务的情况，例如：操作单元12执行向外伸展以抓取或投放某物件的任务，或者执行伸展机械手指121按压某按钮等任务。

为便于本领域技术人员理解，现结合图3的场景示例来进一步说明所述操作单元12呈所述第三姿态的情形。于本场景中，移动单元11停于靠近抓取对象的位置，本场景中的抓取对象为一饮料瓶。因此，本场景中的操作单元12朝着靠近饮料瓶的方向伸展并通过机械手指121来抓取饮料瓶的姿态即为所述第三姿态。

在一实施例中，所述连接部13呈空心结构，用于容纳至少一装置附件14。所述装置附件14例如为导航模块、视觉模块、环境检测模块、控制模块或者姿态检测模块等等，该些模块均应用于本实用新型的可自平衡移动的自动操作装置。于本实施例中，所述连接部13不仅用于连接操作单元12，还用作装置附件14的保护罩，保护该些装置附件14受外力影响而遭受损坏。

在一实施例中，所述装置附件14包括图像采集装置，例如摄像头，所述连接部13设有供所述图像采集装置采集外部图像的可视窗口。所述可视窗口例如可以是一缺口，或者是透明材料制成的窗口，从而便于摄像头透过该可视窗口采集外部图像。

因本实用新型提供的可自平衡移动的自动操作装置将操作单元12设于非中心对称的位置，因此，为了保持装置的平衡，在所述操作单元12所在侧的对侧设有至少一固有部件，以抵消因所述操作单元12产生的装置不平衡。所述固有部件例如为电池或者上文中的装置附件14，利用装置的固有部件来抵消因所述操作单元12产生的装置不平衡，可在不增加额外重量的情况下实现配重平衡，缓解装置的用电压力。需要说明的是，具体如何基于配重算法来实现配重并不是本实用新型所关注的，本实用新型提供的仅是一套硬件设备，其可单独使用，也可结合相应的软件或程序使用，但本实用新型并不涉及软件的技术更新。

综上所述，本实用新型提供的一种可自平衡移动的自动操作装置，不仅充分利用了从中心对称位置到侧缘的距离来实现更大的操作范围，而且还避免了从中心位置到侧缘这段距离内设于装置上的固有部件带来的干扰，从而实现尽可能大的操作范围，解决了现有技术中的种种问题。因此，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。