建图导航机器人的制作方法

1.本实用新型涉及智能建图导航技术领域，尤其是指一种建图导航机器人。


背景技术：

2.智能建图导航机器人是面向工业领域、教育领域的多关机机械手或多自由度的机器装置，它能通过各种传感器、自身动力和控制能力实现各种功能的机器。应用于自动驾驶的机器人更是有着极大的需求，但市面上缺少集成化高和可移动化的桌面级教育设备，只能通过散件套件进行学习，我国机器人市场空间巨大。
3.现有智能建图导航机器人大多采用轮式或履带式的动力总成，遇到特殊地形难以通过，容易导致建图失败，需要一种新的驱动方式的建图导航机器人。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术中的不足，提供一种采用动力平衡四足为动力系统的建图导航机器人。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种建图导航机器人，包括机身和动力系统，所述机身设置有摄像头和激光雷达，所述动力系统包括关节模块、大腿和小腿模块，所述机身的前端的两侧各设有一个关节模块，所述机身的后端的两侧各设有一个关节模块，每个关节模块均通过大腿电机与大腿连接，每个大腿均通过小腿电机与小腿模块连接。
6.进一步的，所述关节模块包括关节电机和关节连接件，所述关节电机固定于所述机身，所述关节电机的驱动轴与所述关节连接件连接。
7.进一步的，所述大腿电机固定于所述大腿的一端，所述大腿通过所述大腿电机的驱动轴与所述关节连接件连接；所述小腿电机固定于所述大腿的另一端，所述大腿通过所述小腿电机的驱动轴与所述小腿模块连接。
8.进一步的，所述小腿模块包括小腿连接件和硅胶小腿，所述小腿模块通过所述小腿连接件与所述小腿电机的驱动轴连接，所述小腿连接件设有硅胶小腿卡槽，所述硅胶小腿设置于所述硅胶小腿卡槽中。
9.进一步的，所述关节电机、大腿电机和小腿电机均为串行总线舵机。
10.进一步的，所述机身包括底盘和顶板，所述底盘设有电源，所述顶板上设有主控板，所述主控板分别与所述电源、摄像头、激光雷达、关节电机、大腿电机和小腿电机连接。
11.进一步的，还包括语音交互组件，所述语音交互组件通过铜柱设置于所述主控板的上方，所述语音交互组件与所述主控板设有电连接。
12.进一步的，还包括保护罩，所述保护罩罩设于所述主控板和语音交互组件，所述激光雷达设置于保护罩上，所述摄像头设置于所述保护罩的前端。
13.进一步的，还包括显示组件，所述显示组件设置于所述机身的顶板上。
14.进一步的，所述顶板的前端设有前挡板，所述顶板的后端设有后挡板。
15.本实用新型的有益效果在于：提供了一种具备多自由度的桌面级动力平衡四足建图导航机器人，该机器人集成化高，可通过集成的激光雷达进行实时监测路径和地图的搭建，可通过集成的摄像头查看机器人行驶状态及扫描物体轮廓建立模型，还能够以四足行走方式跨越轮式或履带式无法通过的地形，保证了建图的成功率。
附图说明
16.下面结合附图详述本实用新型的具体结构：
17.图1为本实用新型的建图导航机器人的整体结构示意图；
18.图2为本实用新型的建图导航机器人的爆炸结构示意图；
19.图3为本实用新型的建图导航机器人的腿部结构示意图；
20.图4为本实用新型的建图导航机器人的腿部爆炸结构示意图；
21.1-底盘；2-顶板；21-前挡板；22-后挡板；3-摄像头；4-激光雷达；5-电源；6-主控板；61-语音交互组件；62-扬声器；7-按键；81-关节电机；82-关节连接件；9-大腿；91-大腿电机；92-小腿电机；10-小腿连接件；101-小腿夹板；11-硅胶小腿；12-保护罩；13-显示组件。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.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”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特
征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
28.实施例1
29.请参阅图1至图4，一种建图导航机器人，包括机身和动力系统，所述机身设置有摄像头3和激光雷达4，所述机身包括底盘1和顶板2，所述底盘1设有电源5，所述顶板2上设有主控板6，所述主控板6分别与所述电源5、摄像头3和激光雷达4连接，优选的，主控板6为树莓派4b，树莓派4b通过摄像头3能够实现颜色识别、识别越障、视觉巡线、人脸检测、目标追踪、二维码识别等功能；通过激光雷达4可接收雷达探测的数据实现自主建图导航；树莓派4b还设有蓝牙模块、2.4ghz无线模块和wifi模块，可通过蓝牙或2.4ghz连接无线手柄，或通过wifi连接手机直接控制机器人动作，极大符合桌面级教育设备需求。
30.为了方便对机器人进行开启、复位等操作，机身侧面设有按键7，所述按键7与主控板6连接，能够实现开机、关机、复位等操作。
31.摄像头3设置于机身的前部，摄像头3用于查看机器人的行驶状态，以及扫描物体轮廓建立物体模型，摄像头3优选为高帧率广角摄像头，摄像头3的视场角参数为80-120
°
，帧数为30-120fps；
32.激光雷达4设置于机身上，且激光雷达4的测量平面高于摄像头3，优选地，激光雷达4为dtof激光雷达，dtof激光雷达具有体积小、抗环境干扰好、安装简单，能够满足高度集成化要求，同时能耗低，让机器人系统的电量具备更多的冗余。
33.所述动力系统包括关节模块、大腿9和小腿模块，所述机身的前端的两侧各设有一个关节模块，所述机身的后端的两侧各设有一个关节模块，所述关节模块包括关节电机81和关节连接件82，所述关节电机81固定于所述机身，所述关节电机81的驱动轴与所述关节连接件82连接，关节电机81的驱动轴与机身的长度方向一致，关节电机81可驱动关节连接件82绕机身的长度方向旋转。
34.每个关节模块均通过大腿电机91与大腿9连接，每个大腿9均通过小腿电机92与小腿模块连接，所述大腿电机91固定于所述大腿9的一端，所述大腿9通过所述大腿电机91的驱动轴与所述关节连接件82连接，大腿电机91的驱动轴与机身的宽度方向一致；
35.所述小腿电机92固定于所述大腿9的另一端，所述大腿9通过所述小腿电机92的驱动轴与所述小腿模块连接，小腿电机92的驱动轴与机身的宽度方向一致。
36.由此，机器人可通过关节模块、大腿和小腿模块获得12个自由度的活动能力，优选的，所述关节电机81、大腿电机91和小腿电机92均为串行总线舵机，串行总线舵机具有高精度、大扭力、响应快的优点，能够对调整机器人姿态进行及时的反应，有效保证机器人行走的稳定性。
37.关节电机81、大腿电机91和小腿电机92均与主控板6通过串联方式连接，主控板6
可通过一个指令控制串联设置的关节电机81、大腿电机91和小腿电机92进而控制四足动作，本实施例中，串行总线舵机的参数要求为：输出扭矩4.5kg*cm，转速0.1s/60
°
，角度范围0～360
°
，工作电压范围4.8-7.4v。
38.关节电机81、大腿电机91和小腿电机92均具备角度读取功能，主控板6可通过角度读取功能实时获取12个自由度关节角度解算机器人的姿态，同时可将当前机器人关节角度传输给其它机器人实现其它机器人模仿当前机器人动作的功能。
39.所述小腿模块包括小腿连接件10和硅胶小腿11，所述小腿模块通过所述小腿连接件10与所述小腿电机92的驱动轴连接，硅胶小腿11为柔性材质，可有效降低震动对机器人的影响，同时硅胶材质的小腿具备更好的防滑性能，且硅胶材质的小腿耐用不易被腐蚀，为了能够稳定可靠地将硅胶小腿11与大腿9连接，所述小腿连接件10设有硅胶小腿卡槽，所述硅胶小腿11设置于所述硅胶小腿卡槽中，为了进一步加强硅胶小腿11与小腿连接件10连接的可靠性，小腿模块还设有小腿夹板101，硅胶小腿11夹设于小腿连接件10和小腿夹板101之间，小腿连接件10和小腿夹板101通过适配的螺栓和螺母连接。
40.上述中，关节连接件82、大腿9和小腿连接件10均为铝合金，可以有效降低机器人的重量，便于携带，且耐腐蚀。
41.为了方便用户与机器人通过语音方式交互，实现语音控制机器人并且让机器人回应相应指令，机器人还包括语音交互组件61，所述语音交互组件61通过铜柱设置于所述主控板6的上方，所述语音交互组件61与所述主控板6设有电连接，语音交互组件61包括拾音麦克风和扬声器62。
42.为了保护主控板6和语音交互组件61，机器人还包括保护罩12，所述保护罩12罩设于所述主控板6和语音交互组件，所述激光雷达4设置于保护罩12上，从而保证激光雷达4的测量平面高于摄像头3，所述摄像头3通过摄像头固定架31设置于所述保护罩12的前端。
43.机器人还包括显示组件13，所述显示组件13设置于所述机身的顶板2上，所述显示组件包括led显示屏，led显示屏可用于显示机器人当前的电源电量、cpu内存使用情况、ip地址等相关数据。
44.所述顶板2的前端设有前挡板21，所述顶板2的后端设有后挡板22，可以有效保护设置在机身的前端和机身的后端的关节模块。
45.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供了一种具备多自由度的桌面级动力平衡四足建图导航机器人，该机器人集成化高，可通过集成的激光雷达进行实时监测路径和地图的搭建，可通过集成的摄像头查看机器人行驶状态及扫描物体轮廓建立模型，还能够以四足行走方式跨越轮式或履带式无法通过的地形，保证了建图的成功率。
46.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。