一种模块化磁吸AI机器人的制作方法

一种模块化磁吸ai机器人
技术领域
1.本实用新型涉及教学机器人技术领域，具体涉及一种模块化磁吸ai机器人。


背景技术：

2.ros机器人操作系统的不断发展，基于slam技术进行地图构建和自主导航等，实现机器人运动学控制，并通过软硬件结合的方式，掌握机器人最基本的机构组成，并实现对机器人的控制。
3.在教学领域中ai机器人也成为了各高校教学基础的硬件平台，而目前市场上的的ai 机器人，整体结构通常是采用固定定型，不能自由更改形态适应不同的教学场景，使用灵活性较低，不能满足用户的使用需求。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种模块化磁吸ai机器人，解决了现有技术中机器人整体采用固定形状，不能自由更改形态适应不同的教学场景，使用灵活性较低的问题。
5.本实用新型一种模块化磁吸ai机器人,包括机器人驱动底盘模组，机器人驱动底盘模组上设置有机器人控制模块和搬运感应模组，机器人控制模块和搬运感应模组上均设置有多组连接磁铁件，机器人驱动底盘模组上设置有与机器人控制模块和搬运感应模组上的连接磁铁件进行磁吸连接配合的连接金属件，机器人控制模块包括机器人交互显示模组、机器人电源模组和机器人驱控模组，搬运感应模组包括机器人感应模组和桌面型机械臂，机器人驱动底盘模组、机器人感应模组、机器人交互显示模组和机器人电源模组分别与机器人驱控模组电性连接。
6.本实用新型作进一步改进，驱动底盘模组包括驱动底板和多组驱动轮组件，驱动底板上固定设置有安装金属件，驱动轮组件上设置有与安装金属件配合的安装磁铁件，驱动轮组件通过安装磁铁件与驱动底板磁吸连接。
7.本实用新型作进一步改进，机器人感应模组包括激光雷达模组和地标识别模组，激光雷达模组用于激光雷达组用于机器人移动导航定位，地标识别模组包括地标识别相机和自主充电接口，地标识别相机用于提高机器人的运动精度。
8.本实用新型作进一步改进，桌面型机械臂上设置有取料吸盘和识料定位相机，识料定位相机用于辅助取料吸盘，提高桌面型机械臂搬运产品的精准度。
9.本实用新型作进一步改进，机器人驱控模组一端设置有多组通讯接口，机器人驱控模组另一端设置有多组驱动控制接口，通讯接口用于与与机器人交互显示模组和机器人电源模组建立通讯和外接设备拓展通讯，驱动控制接口用于与机器人驱动底盘模组配合建立通讯。
10.本实用新型作进一步改进，机器人交互显示模组包括交互显示控制模组、麦克风组件、交互识别组件和交互模组支撑架，交互显示控制模组上设置有与交互模组支撑架配
合的模组固定磁铁，交互显示控制模组通过模组固定磁铁磁吸固定设置在交互模组支撑架上。
11.本实用新型作进一步改进，驱动轮组件上还设置有与安装磁铁件配合的磁铁防护定位座，安装磁铁件设置在磁铁防护定位座中，并且安装磁铁件与驱动轮组件固定连接，驱动底板上设置有与磁铁防护定位座配合的安装卡槽，磁铁防护定位座设置在安装卡槽中，磁铁防护定位座用于对安装磁铁件与驱动底板之间起到定位作用和防止安装磁铁件碰撞损坏。
12.本实用新型作进一步改进，驱动轮组件的数量为四组，驱动底板包括多组驱动连板和减震连接组件，减震连接组件包括转轴组件和设置在转轴组件两侧的减震缓冲件，驱动连板之间通过减震连接组件连接，转轴组件设置在两组驱动轮组件之间，多组驱动连板之间通过转轴组件能够相对转动，减震缓冲件用于缓冲驱动连板之间转动的幅度。
13.本实用新型作进一步改进，交互模组支撑架包括左支撑架、右支撑架和支撑连接横板，左支撑架和右支撑架上均设置有与支撑连接横板磁吸配合的支撑安装磁铁，支撑连接横板通过与支撑安装磁铁配合与左支撑架和右支撑架磁吸连接，支撑连接横板上设置有急停按钮，急停按钮用于应对突发情况控制机器人停止运转。
14.本实用新型作进一步改进，减震缓冲件包括减震支架和固定设置在减震支架上的橡胶减震球，橡胶减震球设置在减震支架面向驱动底板一端。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用其机构，能够有效的解决现有技术中机器人整体采用固定形状，不能自由更改形态适应不同的教学场景，使用灵活性较低的问题，通过使用该产品结构，通过各模块的连接磁铁件和连接金属件之间的磁吸配合，使得机器人整体拆装方便，并且能够根据不同的教学场景进行切换形态，提高了使用灵活性，提高了用户的使用体验。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型整体结构示意图；
18.图2为本实用新型另一视角结构示意图；
19.图3为本实用新型分解结构示意图；
20.图4为本实用新型单片机教学模式结构示意图；
21.图5为本实用新型ai教学模式结构示意图；
22.图6为本实用新型三轮全向底盘模式结构示意图。
23.图中，1-交互显示控制模组、2-机器人电源模组、3-机器人驱控模组、4-麦克风组件、5
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交互识别组件、6-交互模组支撑架、7-桌面型机械臂、8-激光雷达模组、9-地标识别模组、 10-驱动底板、11-驱动轮组件、13-减震连接组件、31-通讯接口、32-驱动控制接口、51
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交互识别相机、52-相机角度调节组件、61-左支撑架、62-右支撑架、63-支撑连接横板、 64-急停按钮、65-连接磁铁件、71-取料吸盘、72-识料定位相机、91-地标识别相机、101
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驱
动前底板、102-驱动后底板、103-连接磁铁定位槽、104-安装金属件、105-走线通孔、 111-安装磁铁件、112-磁铁防护定位座、113-手拧螺丝、131-转轴组件、132-减震缓冲件。
具体实施方式
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
25.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.如图1-6所示，本实用新型一种模块化磁吸ai机器人，包括机器人驱动底盘模组、机器人控制模块和搬运感应模组。
28.机器人控制模块包括机器人交互显示模组、机器人电源模组2和机器人驱控模组3。
29.机器人交互显示模组包括交互显示控制模组1、麦克风组件4、交互识别组件5和交互模组支撑架6，交互显示控制模组1上固定设置有与交互模组支撑架6配合的模组固定磁铁件，交互显示控制模组1通过模组固定磁铁件磁吸固定设置在交互模组支撑架6上。
30.通过模组固定磁铁件的设置能够使得交互显示控制模组1与交互模组支撑架6，组件拆装更加方便，为后续自由组合机器人形态提供便利性。
31.交互模组支撑架6包括左支撑架61、右支撑架62和支撑连接横板63，左支撑架61和右支撑架62上均设置有与支撑连接横板63磁吸配合的支撑安装磁铁件111，支撑连接横板 63通过与支撑安装磁铁件111配合与左支撑架61和右支撑架62磁吸连接。
32.通过支撑安装磁铁件111，使得交互模组支撑架6拆装更加方便，并且通过交互模组支撑架6的设置有效利用机器人组合空间，同时在收纳时，拆开后变成扁平，有效节省收纳空间。
33.支撑连接横板63上设置有急停按钮64，急停按钮64用于应对突发情况控制机器人停止运转。
34.交互识别组件5包括交互识别相机51和相机角度调节组件52，支撑连接横板63上设置有供相机角度调节组件52配合进行磁吸连接的相机连接金属件，相机角度调节组件52 上设置有与相机连接金属件配合的相机磁铁件，支撑连接横板63上设置有定位相机磁铁件的相机磁铁定位槽，相机磁铁件设置在相机磁铁定位槽中并与相机连接金属件进行磁吸连接。
35.通过相机角度调节组件52能够对交互识别相机51进行角度调节，提高交互识别相
机 51的使用灵活性，并且通过相机连接金属件和相机磁铁件之间的配合，使得交互识别组件 5与支撑连接横板63组件拆装更加方便，并且相机磁铁定位槽的设置能够有效的定位相机磁铁件，防止交互识别组件5与支撑连接横板63组件发送位移，影响交互识别组件5的使用。
36.机器人驱控模组3设置在支撑连接横板63下方，并且设置在左支撑架61和右支撑架 62之间。
37.机器人驱控模组3一端设置有多组通讯接口31，机器人驱控模组3另一端设置有多组驱动控制接口32，通讯接口31用于与其他模块建立通讯和外接设备拓展通讯，驱动控制接口32用于与机器人驱动底盘模组配合建立通讯，通过通讯结构的设置能够提高该块化磁吸 ai机器人的拓展性。
38.交互显示控制模组1内设置有显示屏、交互控制主板、扬声器和音频功放板，机器人交互显示模组和机器人电源模组2分别与机器人驱控模组3的通讯接口31电性连接，交互显示控制模组1能够通过机器人驱控模组3对驱动底盘模组进行控制。
39.搬运感应模组包括机器人感应模组和桌面型机械臂7，机器人感应模组包括激光雷达模组8和地标识别模组9，激光雷达模组8设置在机器人驱动底盘模组的上表面，地标识别模组9设置在机器人驱动底盘模组的下表面。
40.地标识别模组9包括地标识别相机和自主充电接口，通过地标识别相机的设置，激光雷达模组8slam导航定位到达目标点后，再通过地标识别相机91识别目标地点贴的ar二维码精确二次定位，实现毫米级定位精度，地标识别相机91精准定位的同时还能用于与自主充电接口配合实现机器人的自主充电。
41.桌面型机械臂7固定设置在激光雷达模组8上表面，桌面型机械臂7上设置有用于取料的取料吸盘71和识料定位相机72，识料定位相机72用于辅助取料吸盘71进行精准取料，能够提高桌面型机械臂7搬运产品的精准度。
42.桌面型机械臂7、激光雷达模组8和地标识别模组9分别与机器人驱控模组3的通讯接口31电性连接。
43.驱动底盘模组包括驱动底板10和多组驱动轮组件11，驱动底板10上设置有多组供交互模组支撑架6、机器人驱控模组3和激光雷达模组8配合进行磁吸连接的连接金属件，交互模组支撑架6、机器人驱控模组3和激光雷达模组8上设置有与对应连接金属件配合的连接磁铁件65，驱动底板10上设置有定位连接磁铁件65的连接磁铁定位槽103，连接磁铁件65设置在连接磁铁定位槽103中并与连接金属件进行磁吸连接。
44.通过连接金属件与连接磁铁件65之间的配合使得驱动底板10与交互模组支撑架6、机器人驱控模组3和激光雷达模组8之间拆装更加方便，并且通过连接磁铁定位槽103的设置能够有效的定位连接磁铁件65，防止驱动底板10与交互模组支撑架6、机器人驱控模组 3和激光雷达模组8之间发生相对位移，影响各模块功能使用的准确性。
45.驱动底板10上还设置有多组供驱动轮组件11和地标识别模组9配合进行磁吸连接的安装金属件104，驱动轮组件11和地标识别模组9上设置有与对应安装金属件104配合的安装磁铁件111。
46.通过安装金属件104与安装磁铁件111之间的配合，使得驱动底板10与驱动轮组件11 和地标识别模组9之间拆装更加方便，为后续自由组合机器人形态提供便利性。
47.驱动轮组件11上还设置有与安装磁铁件111配合的磁铁防护定位座112，安装磁铁件 111设置在磁铁防护定位座112中，并且安装磁铁件111与驱动轮组件11固定连接，驱动底板10上设置有与磁铁防护定位座112配合的安装卡槽，磁铁防护定位座112设置在安装卡槽中，磁铁防护定位座112内设置有橡胶层。
48.通过磁铁防护定位座112的设置，能够有效的防止安装磁铁件111与驱动底板10之间发生偏移，影响驱动轮组件11的使用。
49.模组固定磁铁件、支撑安装磁铁件111、连接磁铁件65和安装磁铁件111均为钕铁硼强力磁铁，具有高强度磁吸的优势，能够有效的提高各模块与驱动底板10连接的稳定性，并使得整体结构拆装方便，能够自由切换机器人形态。
50.驱动轮组件11的数量为四组，驱动底板10包括两组驱动连板和减震连接组件13，两组驱动连板分别为驱动前底板101、驱动后底板102，四组驱动轮组件11两两设置在驱动前底板101和驱动后底板102两侧，减震连接组件13包括转轴组件131和设置在转轴组件 131两侧的减震缓冲件132，转轴组件131包括转轴固定座、转轴和转轴旋转座，转轴固定座固定设置在驱动前底板101上，转轴旋转座固定设置在驱动后底板102上，转轴一端固定设置在转轴固定座上，转轴的另一端设置在转轴旋转座上，转轴旋转座与转轴之间还设置有转轴轴承，转轴与转轴旋转座之间能够相对旋转，转轴旋转座设置在两组驱动轮组件 11中心位置。
51.减震缓冲件132包括减震支架和固定设置在减震支架上的橡胶减震球，减震支架固定设置在驱动前底板101上，橡胶减震球设置在减震支架面向驱动后底板102一端。
52.当驱动后底板102上连接的两组驱动轮组件11遇到路况不平整时，由于转轴组件131 的作用，驱动后底板102会绕转轴做类似跷跷板的运动过程，能够对驱动轮组件11的高低进行调整，驱动后底板102在翘起的过程中会触碰到橡胶减震球，通过橡胶减震球的作用对驱动后底板102翘起的幅度进行减震，提高了机器人运动的稳定性。
53.驱动轮组件11包括直流伺服电机和驱动轮，驱动轮为麦克纳姆轮，直流伺服电机的运动端通过连接法兰与麦克纳姆轮固定连接，通过直流伺服电机与麦克纳姆轮之间的配合，能够实现机器人的x，y轴运动以及原地旋转，相较于传统机器人的驱动轮，能够更加自由的进行运动，运动更加灵活。
54.直流伺服电机上还设置第一固定通孔，驱动底板10上设置有与第一固定通孔配合的第二固定通孔，第一通孔和第二通孔通过手拧螺丝113进行固定，通过手拧螺丝113的作用能够进一步提高驱动轮组件11与驱动底板10之间的稳定性。
55.驱动底板10上设置有走线通孔105，走线通孔105用于配合四组驱动轮组件11和地标识别模组9与机器人驱控模组3电性连接的走线。
56.本实施例提供的模块化磁吸ai机器人的使用流程如下：本实用新型实施例提供了相比于现有教学机器人，具有拆装方便，能够自由组合适用不同教学场景，使用灵活的优势。
57.首先根据不同的教学需求进行对该模块化磁吸ai机器人的组装。
58.默认模式状态下是四组驱动轮组件11的搬运机器人模式，该模块化磁吸ai机器人通过四组麦克纳姆轮进行全向移动，通过激光雷达模组8slam导航来实现机器人的定位到目的地，再结合麦克风组件4实现人机之间的语言交互，并通过地标识别模组9识别目标地
点贴的ar二维码精确二次定位，实现毫米级定位精度，最后通过桌面型机械臂7实现物块的抓取。
59.机器人在实现自动抓取的过程中再通过配合取料吸盘71和识料定位相机72，进行二次定位，进一步提高抓取物块的精度，完成物块的抓取，在通过激光雷达模组8slam导航和地标识别模组9的配合将抓取的物块搬运指定地点，实现搬运机器人教学。
60.当需要进行单片机教学模式时，则将交互显示控制模组1、桌面型机械臂7、激光雷达模组8和交互模组支撑架6模组进行拆除，只剩驱动底板10、四组驱动轮组件11、机器人驱控模组3、地标识别模组9和机器人电源模组2，通过机器人驱控模组3上的通讯接口31 连接外部设备，对机器人驱控模组3进行变成，实现单片机教学。
61.当需要进行ai教学模式时，通过驱动底板10、交互模组支撑架6、交互识别组件5、麦克风组件4、机器人电源模组2、机器人驱控模组3和桌面型机械臂7组成一个教学环境，通过交互识别组件5对物件进行识别定位，再配合左面型机械臂上的识料定位相机72进行二次定位，进行机器人视觉抓取，并结合麦克风组件4实现人机组件的语言交互，实现ai 教学。
62.综上所述，本实用新型提供的一种模块化磁吸ai机器人，实现了多组驱动轮组件11 控制机器人运动，具备一组激光雷达模组8、一组地标识别模组9、一组机器人驱控模组3、一组交互模组支撑架6、一个桌面型机械臂7和一组交互显示模组，实现了slam建图、自主导航、路径规划及智能语音交互、物件搬运及自主充电等智能功能，同时提供电源及通讯接口31，方便用户进行更高级的扩展应用。
63.该模块化磁吸ai机器人所有模块都可以通过磁吸式组合，通过取舍不同模组，改变不同模组放置位置，使模块化磁吸ai机器人形成不同组态，快速便捷组合成不同工作模式，应用于不同的教学需求状态，提升了机器人多场景教学应用的灵活性。
64.需要说明的是，本实施例中的驱动底盘模组包括驱动底板10和四组驱动轮组件11作为模块化磁吸ai机器人不局限于上述提及的驱动方式，还可以切换不同的驱动底盘，如图 6所示，采用三轮全向底盘模式，三组驱动轮组件11的方式，三组直流伺服电机独立排列并相互之间相差120
°
，驱动轮为全向轮，实现该模块化磁吸ai机器人进行x、y轴运动及原地旋转，或者采用差动轮底盘模式，同样采用四组驱动轮组件11，前面两组主动轮作为差动轮，后两组驱动轮采用全向轮，并作为从动轮，实现机器人的x轴运动以及原地旋转。
65.上述实施例中驱动底板10包括两组驱动连板和减震连接组件13，两组驱动连板分别为驱动前底板101和驱动后底板102，当驱动后底板102上连接的两组驱动轮组件11遇到路况不平整时，由于转轴组件131的作用，驱动后底板102会绕转轴做类似跷跷板的运动过程，能够对驱动轮组件11的高低进行调整，驱动后底板102在翘起的过程中会触碰到橡胶减震球，通过橡胶减震球的作用对驱动后底板102翘起的幅度进行减震，提高了机器人运动的稳定性，很显然通过该结构实现该模块化磁吸ai机器人减震的方式，还可以是驱动底板10包括三组驱动连板和两组减震连接组件13，三组驱动连板分别为驱动前底板101、驱动中底板和驱动后底板102，驱动前底板101和驱动中底板通过一组减震连接组件13相连，驱动后底板102和驱动中底板通过另一组减震连接组件13相连，同样能够实现上述方案的技术效果。
66.以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新
型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。