一种陪跑机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种陪跑机器人，该陪跑机器人包括运动执行器、设置于运动执行器上方的Kinect传感器、数据中转站、上位机系统、电源模块、转串口模块和运动控制器；其中Kinect传感器通过数据中转站与上位机系统连接；数据中转站通过转串口模块、运动控制器与运动执行器连接；电源模块向Kinect传感器、运动控制器和运动执行器供电；运动执行器包含底盘、三组全向轮和电机，三组全向轮固定在底盘上，全向轮组与组之间的距离相等，电机与运动控制器连接，电机驱动全向轮。本实用新型的陪跑机器人在底盘上设置三轮全向轮结构，使得该陪跑机器人具有高灵活性，可快速往任意方向移动，如能够纵向行驶、水平移动和自旋。
【专利说明】一种陪跑机器人
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及自主移动机器人领域，更具体地，涉及一种陪跑机器人。
【背景技术】
[0002]随着人们生活质量的提高，自主移动的机器人已经可以代替人来完成普通的清洁工作、货物搬运、儿童教育、家庭娱乐等各种事务，能灵活自主移动并能与人互动的机器人，不仅是一项极具应用前景的高新技术，也是当前机器人行业的研究重点。
[0003]目前，自主跟踪目标物体的移动机器人发展正处于起步阶段，还没有得到大规模的推广。现有技术中，提供了三种跟随机器人:跟随机器人(I)通过Kinect传感器采集深度信息，动态地更新保存地图，成功实现了目标跟踪和避障；跟随机器人(2)利用Kinect传感器的目标跟踪算法，结合目标的颜色和深度信息的方法减少跟踪过程中颜色相近物体的干扰；跟随机器人(3)结合路径跟随算法，把人的行走路径作为跟踪的路径，使陪跑机器人沿着与被跟随的人完全相同的路径行走。
[0004]跟随机器人(I)、(2)考虑的跟踪目标为对普通物体的跟踪，而非对人体的跟踪。在对人体进行跟踪的时候，由于人体的运动具有任意性，跟随机器人(I)、(2)无论是结构还是控制方法都不足以使移动机器人实现对人体的快速跟随；此外，跟随机器人(I)、(2)、
(3)的平台为均为两轮差速结构，两轮差速结构的移动机器人为非全向移动机器人，在移动中的灵活度相对不足；同时，上述跟随机器人(I)、(2)、(3)跟踪目标物体时的运动速度较慢，难以实现跟随人体慢跑的功能。
实用新型内容
[0005]本实用新型为克服上述现有技术所述的不足，提供一种高灵活性、可快速往任意方向移动的陪跑机器人。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下:
[0007]本陪跑机器人包括运动执行器、设置于运动执行器上方的Kinect传感器、数据中转站、上位机系统、电源模块、转串口模块和运动控制器；其中Kinect传感器通过数据中转站与上位机系统连接；数据中转站通过转串口模块、运动控制器与运动执行器连接；电源模块向Kinect传感器、运动控制器和运动执行器供电；其中运动执行器包含底盘、三组全向轮和电机，三组全向轮固定在底盘上，全向轮组与组之间的距离相等，电机与运动控制器连接，电机驱动全向轮。
[0008]本实用新型的陪跑机器人在底盘上设置三轮全向轮结构，使得该陪跑机器人具有闻灵活性，可快速往任意方向移动，如能够纵向行驶、水平移动和自旋。
[0009]为了使陪跑机器人的运动控制更加精确，陪跑机器人还包括有测速模块，测速模块的输入端接运动执行器，输出端接运动控制器；测速模块为编码器，编码器的转动轴通过联轴器与电机连接。
[0010]进一步地，所述的电机为额定电压为24V的电机。
[0011]本实用新型的陪跑机器人中各部件需要四种电压:24V、12V、5V、3.3V。市场上电压为24V的电池只有蓄电池，这种电池比较重，为了降低陪跑机器人的负重，本实用新型的陪跑机器人的电源由两块12V的锂电池串联而成。
[0012]同时为了降低稳压芯片的损耗和稳压芯片本身的功耗，本陪跑机器人采用逐级降压的方式为各个功能模块供电，具体如下:
[0013]电源模块，包括顺次连接的电源、第一电压调节器、第二电压调节器和第三电压调节器，电源向电机供电；第一电压调节器的输出端接Kinect传感器，第二电压调节器的输出端接测速模块，第三电压调节器的输出端接运动控制器。
[0014]进一步地，电源模块上设有LED指示灯。
[0015]进一步地，所述底盘包括六根等长的金属条和正三角形状钢板；每两根金属条作为一个金属条组，各金属条组内的两根金属条平行放置，各金属条组的一端分别固定在正三角形状钢板的三条上，另一端固定有电机，每组金属条之间的夹角为120度，全向轮设置在电机的外侧，电机驱动全向轮。
[0016]为了避免因碰撞破坏电机转轴和全向轮，所述全向轮的外侧设置有一个方形的保护槽。
[0017]与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果:
[0018]本实用新型的陪跑机器人在底盘上设置三轮全向轮结构，使得该陪跑机器人具有闻灵活性，可快速往任意方向移动，如能够纵向行驶、水平移动和自旋。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本陪跑机器人的系统结构图。
[0020]图2为实施例1陪跑机器人底盘结构示意图。
[0021]图3为电源模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
[0023]实施例1
[0024]如图1、图2、图3所示，本陪跑机器人包括运动执行器、设置于运动执行器上方的Kinect传感器、数据中转站、上位机系统、电源模块、转串口模块和运动控制器；其中Kinect传感器通过数据中转站与上位机系统连接；数据中转站通过转串口模块、运动控制器与运动执行器连接；电源模块向Kinect传感器、运动控制器和运动执行器供电；其中运动执行器包含底盘、三组全向轮2和电机I，三组全向轮2固定在底盘上，全向轮2组与组之间的距离相等，电机I与运动控制器连接，电机I驱动全向轮2。
[0025]其中底盘包括六根等长的金属条和正三角形状钢板；其中，金属条的材质优选轻质金属，本实施例中，金属条为方形铝条。
[0026]每两根金属条作为一个金属条组，各金属条组内的两根金属条平行放置，各金属条组的一端分别固定在正三角形状钢板的三条上，另一端固定有电机1，每组金属条之间的夹角为120度，全向轮2设置在电机I的外侧，电机I驱动全向轮2。
[0027]为了使陪跑机器人在地形复杂时候能够对运动速度进行调整，本实施例中，陪跑机器人还包括有测速模块，测速模块的输入端接运动执行器，输出端接运动控制器。测速模块采集陪跑机器人的速度信息，输送到运动控制器，运动控制器根据上述信息，对陪跑机器人的运动速度进行调整。在本实施例中，测速模块为编码器3，编码器3的转动轴通过联轴器与电机I连接。各金属条组中两根平行的金属条间留有一点的间隔，用于安装设置电机1、编码器3。
[0028]本实施例中，电机I选用额定电压为24V的maxon电机，为了能使陪跑机器人正常工作，需要使用电源输出24V电压向电机I供电，市场上电压为24V的电池只有蓄电池,蓄电池的重量比较大，为了降低陪跑机器人的负重，使机器人的行驶更加的轻便，所以本陪跑机器人的电源由两块重量较小的12V锂电池串联而成。
[0029]本陪跑机器人各部件需要四种电压:24V、12V、5V、3.3V。为了降低稳压芯片的损耗和稳压芯片本身的功耗，本陪跑机器人采用逐级降压的方式为各个部件供电，具体如下:
[0030]电源模块，包括顺次连接的电源、第一电压调节器、第二电压调节器和第三电压调节器，电源向电机I供电；第一电压调节器的输出端接Kinect传感器，第二电压调节器的输出端接测速模块，第三电压调节器的输出端接运动控制器，其中第一电压调节器、第二电压调节器为LM2596稳压电路，第三电压调节器为LM1117稳压电路。本实施例中，电源模块上设有LED指示灯。
[0031]由于陪跑机器人在运动的时候可能会出现与其他物体碰撞的情况，在出现的碰撞比较严重的时候，甚至会导致电机转轴折断，为了保护电机1，本陪跑机器人在全向轮2的外侧加上了一个保护槽，在出现碰撞的时候，抵消一部分的碰撞力，保护电机I，避免受到损害。
[0032]上述方案中，数据中转站为笔记本中转站；运动控制器为K60单片机；转串口模块选用USB转换芯片PL2303HXA。
[0033]本实用新型的陪跑机器人在底盘上设置三轮全向轮结构，使得该陪跑机器人具有闻灵活性，可快速往任意方向移动，如能够纵向行驶、水平移动和自旋。
【权利要求】
1.一种陪跑机器人，包括运动执行器、设置于运动执行器上方的Kinect传感器、数据中转站、上位机系统、电源模块、转串口模块和运动控制器；其中Kinect传感器通过数据中转站与上位机系统连接；数据中转站通过转串口模块、运动控制器与运动执行器连接；电源模块向Kinect传感器、运动控制器和运动执行器供电；其特征在于:其中运动执行器包含底盘、三组全向轮(2 )和电机(I)，三组全向轮(2 )固定在底盘上，全向轮(2 )组与组之间的距离相等，电机(I)与运动控制器连接，电机(I)驱动全向轮(2)。
2.根据权利要求1所述的陪跑机器人，其特征在于:所述陪跑机器人还包括有测速模块，测速模块的输入端接运动执行器，测速模块的输出端接运动控制器。
3.根据权利要求2所述的陪跑机器人，其特征在于:所述测速模块为编码器(3)，编码器(3 )的转动轴通过联轴器与电机(I)连接。
4.根据权利要求1或2所述的陪跑机器人，其特征在于:所述电机(I)为额定电压为24V的电机(I)。
5.根据权利要求4所述的陪跑机器人，其特征在于:所述电源模块包括顺次连接的电源、第一电压调节器、第二电压调节器和第三电压调节器；其中电源由两块12V的锂电池串联而成，电源向电机(I)供电；第一电压调节器的输出端接Kinect传感器，第二电压调节器的输出端接测速模块，第三电压调节器的输出端接运动控制器。
6.根据权利要求5所述的陪跑机器人，其特征在于:所述电源模块上设有LED指示灯。
7.根据权利要求1或2所述的陪跑机器人，其特征在于:所述底盘包括六根等长的金属条和正三角形状钢板；每两根金属条作为一个金属条组，各金属条组内的两根金属条平行放置，各金属条组的一端分别固定在正三角形状钢板的三条上，另一端固定有电机(1)，每组金属条之间的夹角为120度，全向轮(2)设置在电机(I)的外侧，电机(I)驱动全向轮(2)。
8.根据权利要求7所述的陪跑机器人，其特征在于:所述全向轮(2)的外侧设置有一个方形的保护槽。
【文档编号】G05D1/02GK204143254SQ201420523600
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】成慧, 李小锟, 黄志杰 申请人:中山大学