机器人工具车及具有机器人工具车的机器人的制作方法

本发明实施例涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人工具车及具有机器人工具车的机器人。

背景技术：

随着人工智能技术的发展，机器人逐渐出现在人们的日常生活中。机器人作为自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，从而协助或取代人类的工作。在一些特定的工作场景下，一般都会制定一款专门的机器人来完成指定任务。比如，扫地机器人用于打扫地面、擦窗机器人用于擦拭玻璃、炒菜机器人用于烹饪美食等等。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：为了完成特定场景下的任务，而在原本的已经比较复杂机器人结构上再加装对应各种功能的配件，则会导致机器人结构更为复杂；或者单独开发设计应用于不同场景的机器人，这样不仅导致生产开发成本的增加，也无法满足消费者一机多用的使用需求。总而言之，现有技术无法满足工艺制造的便捷性以及低开发成本的要求。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种机器人工具车及具有机器人工具车的机器人，通过机器人工具车与机器人本体的灵活配合，可在不对机器人本体加装各种配件的前提下，使机器人本体完成特定场景下的特定工作，且无需根据使用场景单独开发新机器人，进一步降低开发成本，并提升机器人本体的实用性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种机器人工具车，用于承载至少一种定制工具以辅助机器人本体作业，包括：可移动的车本体、与定制工具对应的承载部以及控制器；承载部设置于车本体上，用于承载并固定定制工具；控制器与承载部连接，用于控制承载部释放机器人本体选取的定制工具，以供机器人本体取用定制工具而进行操作任务。

本发明的实施方式还提供了一种机器人，包括：机器人本体和上述提及的机器人工具车。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由于机器人工具车包括可移动的车本体、与定制工具对应的承载部以及控制器，其中，车本体可跟随机器人本体移动，车本体上提供可放置控制器、至少一种定制工具的空间；承载部设置在车本体上，承载并固定定制工具；控制器控制承载部释放对应的定制工具，以供机器人从承载部选择对应的定制工具完成任务。即机器人工具车承载定制工具，能与机器人本体灵活组合，可在不对机器人本体加装各种配件的前提下，使机器人本体使用机器人工具车的定制工具完成特定场景下的特定工作；且通过机器人工具车与机器人本体的组合，无需根据不同的使用场景单独开发新机器人，进一步降低开发成本；此外，机器人本体可同承载与不同场景对应的定制工具的机器人工具车组合，可实现机器人本体的一机多用，以提升机器人本体的实用性；最后，相比在机器人本体复杂的结构上再加装配件而言，仅生产设计机器人工具车更容易满足生产制造的便捷性。

另外，承载部包括用于承载定制工具的第一部件的第一承载部和用于承载定制工具的多种第二部件的第二承载部，其中，第二承载部包括与多种第二部件一一对应的多个子承载机构；控制器控制子承载机构释放或夹持机器人本体选取的第二部件。在实际使用场景中，定制工具可以包括第一部件和与第一部件配合使用的多种第二部件，其中，第二部件与第一部件可拆卸连接，通过第一部件与不同的第二部件组合，以满足不同任务需求。机器人工具车上对应设置有承载和固定第一部件和第二部件的位置，且可通过控制子承载机构释放机器人本体选择的第二部件，以与第一部件配合使用，辅助机器人本体完成指定任务。

另外，第一承载部为手柄固定部件且包括至少一个用于固定手柄的固定槽，固定槽内设置有用于与手柄套接的固定件；第二承载部为换刷头部件，用于夹持至少一种刷头。针对应用于清洁领域的机器人工具车而言，与其配合使用的定制工具的第一部件可为手柄、第二部件可为与手柄配套的刷头，手柄可以包含第一连接部，刷头可以包含第二连接部，手柄与刷头通过第一连接部和第二连接部可拆卸地连接。该种情形下，工具车包括至少一个用于固定手柄的固定槽，提供用于承载和固定至少一个手柄的空间位置；且工具车中提供换刷头部件，能够夹持至少一种类型的刷头，满足不同使用需求。

另外，固定槽内设有无线充电器，用于在手柄插入固定槽时，向手柄充电。工具车中的固定槽可给手柄充电，可以免去机器人本体对手柄执行充电的过程，使得更智能地配合机器人本体工作。

另外，换刷头部件包括：托盘、旋转机构、驱动器、至少一个夹持器、以及与夹持器对应的舵机；夹持器固定在托盘的上方，用于固定刷头；舵机相对于夹持器固定在托盘的下方，控制器通过舵机控制夹持器的开合；托盘固定在旋转机构上，驱动器连接于旋转机构，控制器通过驱动器和旋转机构，控制托盘旋转至机器人本体指定的位置。换刷头部件可根据任务需求旋转至指定位置，减少机器人本体选择工具时的复杂动作，更为灵活地配合机器人本体完成任务。

另外，第一夹持部和第二夹持部包括两相啮合的齿轮部；所述第一夹持部和第二夹持部的齿轮部分别与所述托盘枢接，其中，第二夹持部的齿轮部与舵机的输出轴转动连接在托盘上。夹持器的头部采用齿轮联动架构，其中一夹持部位由舵机驱动，运动控制简单、易实现。

另外，第一夹持部和第二夹持部还包括夹紧刷头的手爪部；第一夹持部与第二夹持部的手爪部呈弧形结构，且靠近齿轮部设置有凹凸布置的波浪结构。手爪部设置成弧形结构以贴合刷头的形状，并且在靠近齿轮部的位置设置有凹凸布置的波浪结构，以便紧抓各类形状的刷头，使夹紧后不易滑脱。

另外，还包括于车本体连接的连接部件，所述连接部件用于与机器人本体连接。

另外，连接部件包含与车本体固定连接的第一端和用于与机器人本体连接的第二端，其中，第二端为万向球结构。工具车与机器人采用万向球结构连接，保证工具车跟随机器人移动时的灵活度。

另外，连接部件包括牵引套与连接架；牵引套用于与机器人本体固定连接，其中牵引套上设置有插孔；连接架包括与牵引套固定连接的第一端和与车本体连接的第二端，其中，连接架的第二端与车本体通过万向球头连接。连接部件的一端与机器人本体固定连接，另一端与车本体采用万向球结构连接，保证工具车跟随机器人移动时的灵活度。

另外，车本体还包括驱动机构，驱动机构与控制器通信连接，控制器用于获取机器人本体的移动信息、并通过驱动机构控制车本体自主跟随机器人本体移动。车本体通过控制器和驱动机构，能够自主跟随机器人移动，更智能、更灵活地配合机器人本体工作。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的机器人工具车及定制工具的结构框图；

图2是根据本发明第一实施方式的机器人工具车及定制工具的立体结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式的机器人工具车及定制工具的立体结构示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的换刷头机构的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本发明的第一实施方式涉及一种机器人工具车，用于承载至少一种定制工具以辅助机器人本体作业。如图1及图2所示，本实施方式中的机器人工具车100包括：可移动的车本体10、与定制工具30对应的承载部20以及控制器40；承载部20设置于车本体10上，用于承载并固定定制工具30；控制器40与承载部20连接，用于控制承载部20释放机器人本体选取的定制工具，以供机器人本体取用而进行操作任务。由此，本实施方式中机器人工具车承载定制工具，与机器人本体灵活配合，在无需对机器人本体加装各种配件的前提下，辅助机器人本体完成特定场景下的特定任务。

下面对本实施方式中机器人工具车的结构进行具体说明，以下内容仅为方便理解提供实现细节，并非实施本方案的必须。

本实施方式中的机器人工具车如图2所示，用于与机器人本体配合执行任务的定制工具30包括第一部件31和与第一部件31配合使用的多种第二部件32，当使用时，第二部件32与第一部件31采用可拆卸的方式连接，例如，可以根据不同的任务需求从多种第二部件32中选择相应的第二部件32与第一部件31以可拆卸的方式连接组成形成定制工具。本实施方式中将定制工具设计为可拆分的形式，且对应提供多种第二部件32，通过第一部件31与多第二部件32的组合，以满足机器人本体执行不同任务的需求。

承载部20包括用于承载第一部件31的第一承载部21和用于承载第二部件32的第二承载部22，其中，第二承载部22包括与多种第二部件32一一对应的多个子承载机构(图未示)。控制器40可放置在车本体10内部，响应机器人本体发出的任务指令并向子承载机构发出的控制信息，子承载机构响应控制器40发出的控制信息，相应的释放机器人本体选取的第二部件32，或者当机器人本体执行完任务后，子承载机构根据控制器40发出的信息，在检测到第二部件32被放回时对第二部件32进行固定。

在实际应用中，机器人本体需要利用机器人工具车中的定制工具执行某一任务时，机器人本体和车本体10停止移动，机器人本体从第一承载部21上取出第一部件31，然后根据所要选取的第二部件32，利用视觉定位或利用预设位置等定位方式，将第一部件31与被承载固定住的第二部件32进行连接，获得可用于执行任务的定制工具。在具体的实施方式中，第一部件31、第二部件32上可以分别设置有内、外螺纹，二者之间通过螺纹方式相互连接，机器人本体可以先将其取出的第一部件31与第二部件32对准，然后，在朝靠近第二部件32的方向按压第一部件31的同时旋转第一部件31以实现二者之间的螺纹连接，此后，控制器40控制第二承载部22中的子承载机构释放第二部件32，机器人本体即可拿走定制工具30。当然，在其它实施方式中，第一部件31、第二部件32上可以分别设置有凸起、以及与凸起配合并具有开口的卡槽，二者之间通过卡扣方式相互连接，机器人本体可以先将其取出的第一部件31上的凸起/卡槽开口与第二部件32上的卡槽开口/凸起对准，然后，旋转第一部件31以使凸起卡入卡槽内，实现二者之间的卡扣连接，此后，控制器40控制第二承载部22中的子承载机构释放第二部件32，机器人本体即可拿走定制工具30。

当机器人本体执行完任务或者继续执行下一任务时，机器人本体将定制工具30放在第二承载部22上某一空闲的子承载机构处，控制器40向子承载机构下达承载并固定该定制工具30上的第二部件32的指令，然后机器人本体将第一部件31与第二部件32拆开，并通过视觉定位或者根据预设位置信息将第一部件31归还至第一承载部21处。具体的，当第一部件31、第二部件32之间通过螺纹方式相互连接时，可以在第二承载部22的子承载机构固持住第二部件32之后，旋转第一部件31并朝远离第二部件32的方向拉动第一部件31，解除二者之间的螺纹连接；当第一部件31、第二部件32之间通过卡扣方式相互连接时，可以第二承载部22的子承载机构固持住第二部件32之后，旋转第一部件31以使凸起经由卡槽开口脱离卡槽，解除二者之间的卡扣连接。需要说明的是，本实施方式仅仅给出第一部件31、第二部件32之间的、可实现的配合连接方式，但并不局限于螺纹和卡扣两种方式。

本实施方式中，由于机器人工具车包括可移动的车本体、与定制工具对应的承载部以及控制器，其中，车本体可跟随机器人本体移动，车本体上提供可放置控制器、至少一种定制工具的空间；承载部设置在车本体上，承载并固定定制工具；控制器控制承载部释放对应的定制工具，以供机器人从承载部选择对应的定制工具完成任务。相比于现有技术而言，无需为了应对不同场景下的任务，设计实现对应功能的机器人，而只需设计对应承载定制工具的机器人工具车，利用机器人工具车与机器人本体的配合，辅助机器人本体完成指定场景下的任务。这种方式下无需根据使用场景单独开发新机器人，进一步降低生产开发成本；此外，机器人本体可同承载与不同场景对应的定制工具的机器人工具车组合，可实现机器人本体的一机多用，以提升机器人本体的实用性；最后，相比在机器人本体复杂的结构上再加装配件而言，仅生产设计机器人工具车更容易满足生产制造的便捷性。

本发明的第二实施方式涉及一种机器人工具车。第二实施方式在第一实施方式的基础上进一步提供了一种用于清洁领域的机器人工具车的实现方式。

应用于清洁领域的机器人工具车，对应的定制工具包括手柄31′以及与手柄31′配套的刷头32′，如图3所示，机器人工具车包括可移动的车本体10、固定槽21′、换刷头部件22′、、控制器40(图未示)、连接部件50。

手柄31′和刷头32′采用可拆卸的方式连接，具体的，手柄31上设置有第一连接部，对应的刷头32′中设置有第二连接部，手柄31′和刷头32′通过第一连接部和第二连接可拆卸连接。通过这种拆卸组合的方式，在工具车中无需放置很多数量的手柄31′，只需预先放置与多种清洁任务一一匹配的刷头32′即可。这样可大大节省放置空间，缩小机器人工具车的体积，使机器人工具车跟随机器人本体移动的时候更为灵活，同时也能满足机器人不同场景下的任务需求。

相应的，为了承载并固定手柄31′，机器人工具车上设置有至少一个固定槽21′。具体的，固定槽21′内部设备有与手柄套接的固定件，以便稳固地将手柄31′收纳在固定槽21′内。在实际应用中，如图3所示，可在车本体10上设置有两处固定槽，以提供承载并固定2种不同的手柄的位置空间，如固定槽211和固定槽212分别用来承载并固定手柄311和手柄312，以进一步辅助机器人完成不同清洁任务。

在一个例子中，为免去机器人本体对手柄执行充电的过程，固定槽21′可对手柄31′进行充电，具体的，固定槽21′内设有无线充电器，对应的手柄31′中设有无线充电接收器；其中，无线充电接收器设置于手柄31′与刷头32′连接的一端，当手柄31′插入固定槽21′固定后，固定槽21′内的无线充电器向手柄31′中的无线充电接收器供电。通过固定槽对手柄进行充电，更智能地配合机器人本体完成工具，减少机器人本体为完成任务所需的复杂动作过程。

另外，机器人工具车上设置有换刷头部件22′，该刷头部件22′用于夹持或释放至少一种刷头32。具体的，如图4所示，换刷头部件22′包括：托盘221、旋转机构222、驱动器(未在图中示出)、至少一个夹持器223、以及与夹持器223对应的舵机224。

换刷头部件22′中，夹持器223固定在托盘221的上方，用于固定对应的刷头32′；舵机224相对于夹持器223固定在托盘221的下方；控制器40(图中未示出)通过舵机224控制夹持器223的开合；托盘221固定在旋转机构222上，驱动器连接于旋转机构222，控制器40通过驱动器和旋转机构222，控制托盘221旋转至机器人本体指定的位置。在实际应用中，控制器40接收并解析机器人本体发出的指令，生成运动控制指令给驱动器，驱动器根据控制器40发出的指令驱动旋转机构222，旋转机构222带动托盘221旋转至指定的位置。当机器人本体需要开始执行某一清洁任务时，该位置对应的夹持器中夹持有与任务指令对应的刷头，而当机器人本体完成某一清洁任务时，该位置对应的夹持器处于空置状态，以用来收回刷头。具体的，手柄31′与刷头32′之间的组合安装和拆解，可以采用第一实施方式中第一部件31和第二部件32的配合方式，在此，不再赘述。

在一个例子中，夹持器223包括第一夹持部2231和第二夹持部2232，舵机224的动力输出轴传动连接第一夹持部2231和第二夹持部2232，并带动第一夹持部2231和第二夹持部2232相向(朝相互靠近的方向)摆动以抓紧刷头32′或背向(朝相互远离的方向)摆动以松开刷头32′。进一步地，第一夹持部2231和第二夹持部2232包括相互啮合的齿轮部；第一夹持部2231和第二夹持部2232分别通过齿轮部与托盘221枢接；其中，第二夹持部2232的齿轮部与舵机224的输出轴转动连接，即舵机224在驱动第二夹持部2232时，由齿轮部带动第一夹持部位2231运动，根据舵机224输出轴的转向，实现夹持器的开合。本实施方式中，夹持器的头部采用齿轮联动架构，且一夹持部位由舵机驱动，使得夹持器的运动控制简单、更易实现，且节省成本。

在实际应用中，当机器人本体需要利用机器人工具车中的某一工具执行清洁任务时，机器人本体和车本体10停止移动，机器人本体从机器人工具车的从固定槽21′中取出手柄31′，然后根据所要选取的刷头32′，利用视觉定位或利用预设位置等定位方式，将手柄31′插入被夹持的刷头32′的安装孔内，装配形成清洁工具30，此时，舵机224收到控制器40的释放指令，控制夹持器松开刷头32′，机器人本体取走清洁工具30。当机器人本体完成清洁任务或者更换刷头时，机器人本体利用视觉定位方式，将清洁工具30放在换刷头装置中夹持器松开的开口处，舵机224收到控制器40的夹持指令而控制对应位置处的夹持器夹紧刷头32′，然后机器人本体将手柄31′从刷头32′处拆离并归置到固定槽21′中。需要说明的是，控制器40可以与机器人本体实现直接通讯、或通过服务器等第三方设备与机器人本体实现间接通讯，在机器人本体用视觉定位或利用预设位置等定位方式完成手柄31′的定位操作之后接收到机器人本体发送的触发信息或服务器等第三方设备发送的触发信息，进而产生释放指令或夹持指令，以经由舵机224控制夹持器松开或夹紧刷头32′。

在一个例子中，第一夹持部2231和第二夹持部2232还包括夹紧刷头的手爪部，第一夹持部2231与第二夹持部2232的手爪部呈弧形结构，以贴合刷头32′的形状；并且在靠近齿轮部设置有凹凸布置的波浪结构，使得夹持器223夹住刷头32′时不易滑脱。另外，为了便于夹持器夹住刷头32′，刷头32′设置有用于与夹持器223接触的固定部321，并在固定部321设置有环形凹槽，以与夹持器配合，便于夹持器夹持，减少滑落。

在一个例子中，机器人工具车还包括连接部件50，用于与机器人本体连接。具体的，如图3所示，连接部件50包含与车本体10固定连接的第一端和用于与机器人本体连接的第二端，其中，第二端为万向球结构。在实际应用中，连接部件50也可以采用另一种结构形式，包括牵引套与连接架，牵引套用于与机器人本体连接。实际应用中，在牵引套上设置有插孔，利用插销穿过插孔与机器人本体固定连接，而连接架包括与牵引套固定连接的第一端和与车本体连接的第二端，其中，连接架的第二端与车本体通过万向球头连接。本实施方式中，机器人工具车与机器人本体采用万向球结构连接，保证机器人工具车跟随机器人移动时的灵活度。

在一个例子中，车本体还包括驱动机构(图未示)，驱动机构与控制器40通信连接，控制器40用于获取机器人本体的移动信息、并通过驱动机构控制车本体10自主跟随机器人本体移动。这种方式下，车本体通过控制器40和驱动机构，能够自主跟随机器人移动，更智能、更灵活地配合机器人本体工作。

需要说明的是，固定槽21′和换刷头部件22′在车本体10上的设置数量和设置位置均没有具体限制，只要确保在机器人本体选择手柄31′和刷头32′组合时或者将清洁工具30分开成手柄31′和刷头32′分别方式归置过程中，不发生碰撞干涉即可。

本实施方式中机器人工具车承载有清洁工具，不需要在机器人本体上加装各类配件，就能辅助机器人本体完成特定场景下的任务，降低开发成本，增强机器人本体的实用性；且机器人工具车中设置有换刷头部件，能够提供至少一种类型的刷头与手柄配合，来满足不同清洁任务的需求；而机器人工具车中的固定槽可给手柄充电、换刷头部件可根据任务需求旋转至指定位置，都可以减少机器人本体完成任务时所需的步骤或复杂动作，更为灵活地配合机器人本体完成任务。

本发明第三实施方式涉及一种机器人，本实施方式的机器人包括机器人本体以及机器人工具车，其中，机器人工具车可以为第一或者第二实施方式中提及的机器人工具车。

在实际应用中，可根据不同场景，在机器人工具车中配置与场景对应的操作工具。比如，将机器人应用于清洁领域，则对应在机器人工具车的承载部中放置有清洁工具。在机器人本体执行某一项清洁任务时，机器人工具车跟随机器人本体移动，当机器人本体需要获取清洁工具时，机器人本体和机器人工具车停止移动，然后，机器人本体从机器人工具车的固定槽中取出手柄，并选择与任务对应的刷头，机器人工具车上的换刷头部件旋转至相应位置，机器人本体利用视觉定位将手柄插入被夹持的对应刷头的安装孔内，装配形成清洁工具，此时，舵机收到运动指令，控制夹持器松开刷头，机器人本体取走清洁工具。而当机器人本体完成清洁任务或者更换刷头时，机器人本体利用视觉定位方式，将清洁工具放在换刷头部件中夹持器松开的口子处，舵机控制对应位置处的夹持器夹紧刷头，然后机器人本体将手柄从刷头处拆离并归置到固定槽中。

本实施方式与现有技术相比，对于应用于特定场景的机器人无需进行特定设计，只需根据场景任务要求设计包含定制工具的机器人工具车，其中定制工具与场景任务对应的；通过机器人工具车与机器人本体的配合，无需更改机器人自身的结构，更容易满足生产制造的便捷性，同时提升机器人本体的实用性。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。