CN106002921B - 滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，包括主架体、主控PLC、电源、驱动装置、导航装置、无线通信单元、障碍物传感器、地标传感器、语音播放单元及滚轮组；主架体包括自下而上依次间距布置的第一、第二及第三安装基板，主动滚轮、从动滚轮分别装设于第一安装基板上前、后端位置，驱动装置安装于第一安装基板上，主控PLC装设于第二安装基板上，第二安装基板上还装设有用于驱动电机的电机驱动器；电源装设于第三安装基板上；藉此，通过各功能部件的设置及上下分层巧妙布置，使得其具有运行控制精度高、系统运行稳定可靠等优势；以及，其整体设计结构简单、紧凑，有利于机器人的小型化设计，也给予机器人其它部件更大的设计布局空间。

Description

滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统

技术领域

本发明涉及服务机器人领域技术，尤其是指一种滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统。

背景技术

服务机器人是一种定位于酒店餐饮、展馆、政府、公司大堂迎宾接待、以及家庭老人保健、儿童益智服务用的新型机器人，它可以具有人类形状的外形，功能极为丰富，一般可以通过语音及手机APP进行交流互动，可以实现唱歌、跳舞、讲故事、关灯关水关电、导购导游、聊天、端茶倒水送咖啡等诸多功能；餐厅机器人可以自动迎宾、菜品介绍、自动送餐、语音播报、唱歌，空盘回收等，很大程度上吸引顾客人流量，极大地增加人气和新鲜感，为顾客创造惊喜和感动。

作为服务机器人，其运行控制稳定性、精准性等十分重要，这直接关系到对顾客的服务质量及顾客的体验效果；但是，现有的服务机器人在实际应用过程中，往往会出现控制不灵及运行性能不如预期设计效果等问题。因此，本专利申请人精心研究了一种新的服务机器人，其着重从稳定控制与运动系统方面来提高服务机器人的运行控制精度及稳定性，以更好地服务顾客。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，其通过各功能部件的设置及上下分层巧妙布置，使得其具有运行控制精度高、系统运行稳定可靠等优势；以及，其整体设计结构简单、紧凑，有利于机器人的小型化设计，也给予机器人其它部件更大的设计布局空间。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，包括有主架体和设置于主架体上的主控PLC、电源、驱动装置、导航装置、无线通信单元、障碍物传感器、地标传感器、语音播放单元及滚轮组；所述主控PLC分别连接于电源、驱动装置、导航装置、无线通信单元、障碍物传感器、地标传感器、语音播放单元；该滚轮组包括有一对主动滚轮和一对从动滚轮；

该主架体包括有自下而上依次间距布置的第一、第二及第三安装基板，第二安装基板通过下层支撑脚架设于第一安装基板上方，第三安装基板通过上层支撑脚架设于第二安装基板上方；前述一对主动滚轮、一对从动滚轮分别装设于第一安装基板上前、后端位置，主动滚轮、从动滚轮底部均凸露于第一安装基板下方；所述驱动装置安装于第一安装基板上，所述驱动装置设置有两组，其分别单独驱动相应的主动滚轮，每组驱动装置包括有电机和减速器；同一组内的电机和减速器沿左右横向布置，减速器通过传动齿轮、传动带以传动相应主动滚轮；前述主控PLC装设于第二安装基板上，第二安装基板上还装设有用于分别驱动前述电机的两个电机驱动器；前述电源装设于第三安装基板上；前述驱动装置与第二安装基板之间保持间距，主控PLC及电机驱动器与第三安装基板之间保持间距。

作为一种优选方案，所述第一安装基板的左、右侧分别向上一体弯折形成有轮轴支撑板，前述一对主动滚轮装设于同一轮轴上，轮轴支撑板上分别开设有第一通孔，轮轴穿过左、右侧轮轴支撑板的第一通孔，一对主动滚轮分别位于左、右侧轮轴支撑板外部。

作为一种优选方案，所述两组驱动装置沿左右方向并排布置于第一安装基板的中段部位，针对每组驱动装置分别装设有第一安装支架，第一安装支架具有连接于第一安装基板上的第一横向板和连接于第一横向板上的第一竖向板，第一竖向板上开设有供减速器的输出轴穿过的第二通孔，前述减速器装设于第一竖向板内侧，电机连接于减速器，整个驱动装置与第一横向板及第一安装基板保持上下间距。

作为一种优选方案，所述第一安装基板上后段部位向上连接有中间转动支撑座，该中间转动支撑座包括有第一转动座和第二转动座，该第一转动座连接于第一安装基板上，该第一转动座上开设有第一枢接孔，该第二转动座上开设有第二枢接孔，设置有转动轴穿过第一、第二枢接孔，第二转动座相对第一转动座可左右旋转设置；第二转动座上连接有从动滚轮安装板，从动滚轮安装板的左、右端分别往中间转动支撑座的左、右侧伸出，前述一对从动滚轮分别装设于从动滚轮安装板的左、右端，一对从动滚轮随同从动滚轮安装板、第二转动座相对第一转动座、第一安装基板可左右旋转设置。

作为一种优选方案，所述两个电机驱动器左右间距并排设置，每个电机驱动器分别通过相应的第二安装支架装设于第二安装基板上，所述第二安装支架具有第二横向板及连接于第二横向板上的第二竖向板，第二横向板连接于第二安装基板上，电机驱动器装设于第二竖向板的外侧。

作为一种优选方案，所述主控PLC通过第三安装支架装设于第二安装基板上，所述第三安装支架具有第三横向板及连接于第三横向板上的第三竖向板，第三横向板连接于第二安装基板上，第三竖向板上开设有让位窗口，第三竖向板上对应让位窗口周围开设有腰形连接孔，前述主控PLC装设于第三竖向板上。

作为一种优选方案，所述电源摆放于第三安装基板上，电源顶部压设有定位条，定位条两端分别伸出电源外侧，定位条的两端部及第三安装基板上分别开设有锁固孔，通过螺丝穿过相应锁固孔连接于定位条与第三安装基板之间；电源被定位于由定位条、第三安装基板及螺丝围构形成有空间内。

作为一种优选方案，所述地标传感器装设于第一安装基板的前端。

作为一种优选方案，所述电机为无刷电机。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要是通过各功能部件的设置及上下分层巧妙布置，实现机器人的自动行走服务、语音互动等多种服务模式，尤其是，其运行控制精度高、系统运行稳定可靠等优势，各功能部件位置布置合理，对功能部件进行了很好的保护作用，各功能部件之间相互不会产生负面影响，有利于保证整个系统的最佳运行性能；以及，其控制、运动系统整体设计结构简单、紧凑，有利于机器人的小型化设计，也给予机器人其它部件更大的设计布局空间。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

附图说明

图1为本发明之实施例的立体示意图；

图2为本发明之实施例的另一角度立体示意图；

图3为本发明之实施例的侧视图；

图4为本发明之实施例的分解结构示意图；

图5是本发明之实施例的第一截面结构示意图；

图6是本发明之实施例的第二截面结构示意图；

图7是本发明之实施例的第三截面结构示意图。

附图标识说明：

1、第一安装基板 2、第二安装基板

3、第三安装基板 4、下层支撑脚

5、上层支撑脚 6、主动滚轮

7、从动滚轮 8、轮轴支撑板

9、中间转动支撑座 10、第一转动座

11、第二转动座 12、从动滚轮安装板

13、电机 14、减速器

15、第一安装支架 16、第二安装支架

17、第三安装支架 18、让位窗口

19、腰形连接孔 20、电机驱动器

21、定位条 22、螺丝

23、电源 24、地标传感器。

具体实施方式

本发明如图1至图7所示，其包括有主架体和设置于主架体上的主控PLC、电源、驱动装置、导航装置、无线通信单元、障碍物传感器、地标传感器24、语音播放单元及滚轮组；所述主控PLC分别连接于电源、驱动装置、导航装置、无线通信单元、障碍物传感器、地标传感器、语音播放单元；该滚轮组包括有一对主动滚轮和一对从动滚轮。

该主架体包括有自下而上依次间距布置的第一安装基板1、第二安装基板2及第三安装基板3，第二安装基板2通过下层支撑脚4架设于第一安装基板1上方，第三安装基板3通过上层支撑脚5架设于第二安装基板2上方。

前述地标传感器24装设于第一安装基板1的前端，前述一对主动滚轮6、一对从动滚轮7分别装设于第一安装基板1上前、后端位置，主动滚轮6、从动滚轮7底部均凸露于第一安装基板1下方；前述第一安装基板1的左、右侧分别向上一体弯折形成有轮轴支撑板8，前述一对主动滚轮6装设于同一轮轴上，轮轴支撑板8上分别开设有第一通孔，轮轴穿过左、右侧轮轴支撑板8的第一通孔，一对主动滚轮6分别位于左、右侧轮轴支撑板8外部；前述第一安装基板1上后段部位向上连接有中间转动支撑座9，该中间转动支撑座9包括有第一转动座10和第二转动座11，该第一转动座10连接于第一安装基板1上，该第一转动座10上开设有第一枢接孔，该第二转动座11上开设有第二枢接孔，设置有转动轴穿过第一、第二枢接孔，第二转动座11相对第一转动座10可左右旋转设置；第二转动座11上连接有从动滚轮安装板12，从动滚轮安装板12的左、右端分别往中间转动支撑座9的左、右侧伸出，前述一对从动滚轮7分别装设于从动滚轮安装板12的左、右端，一对从动滚轮7随同从动滚轮安装板12、第二转动座11相对第一转动座10、第一安装基板1可左右旋转设置。

所述驱动装置安装于第一安装基板1上，前述驱动装置与第二安装基板2之间保持间距。所述驱动装置设置有两组，其分别单独驱动相应的主动滚轮6，每组驱动装置包括有电机13和减速器14，所述电机13为无刷电机；同一组内的电机13和减速器14沿左右横向布置，减速器14通过传动齿轮、传动带以传动相应主动滚轮6；此处，前述两组驱动装置沿左右方向并排布置于第一安装基板1的中段部位，针对每组驱动装置分别装设有第一安装支架15，第一安装支架15具有连接于第一安装基板1上的第一横向板和连接于第一横向板上的第一竖向板，第一竖向板上开设有供减速器14的输出轴穿过的第二通孔，前述减速器14装设于第一竖向板内侧，电机13连接于减速器14，整个驱动装置与第一横向板及第一安装基板1保持上下间距。

前述主控PLC装设于第二安装基板2上，此处，前述主控PLC通过第三安装支架17装设于第二安装基板2上，所述第三安装支架17具有第三横向板及连接于第三横向板上的第三竖向板，第三横向板连接于第二安装基板上，第三竖向板上开设有让位窗口18，第三竖向板上对应让位窗口18周围开设有腰形连接孔19，前述主控PLC装设于第三竖向板上。第二安装基板2上还装设有用于分别驱动前述电机13的两个电机驱动器20；主控PLC及电机驱动器20与第三安装基板3之间保持间距。前述两个电机驱动器20左右间距并排设置，每个电机驱动器20分别通过相应的第二安装支架16装设于第二安装基板2上，所述第二安装支架16具有第二横向板及连接于第二横向板上的第二竖向板，第二横向板连接于第二安装基板2上，电机驱动器20装设于第二竖向板的外侧。

前述电源23装设于第三安装基板3上；此处，前述电源23摆放于第三安装基板3上，电源23顶部压设有定位条21，定位条21两端分别伸出电源23外侧，定位条21的两端部及第三安装基板3上分别开设有锁固孔，通过螺丝22穿过相应锁固孔连接于定位条21与第三安装基板3之间；电源23被定位于由定位条21、第三安装基板3及螺丝22围构形成有空间内。

本发明的设计重点在于，其主要是通过各功能部件的设置及上下分层巧妙布置，实现机器人的自动行走服务、语音互动等多种服务模式，尤其是，其运行控制精度高、系统运行稳定可靠等优势，各功能部件位置布置合理，对功能部件进行了很好的保护作用，各功能部件之间相互不会产生负面影响，有利于保证整个系统的最佳运行性能；以及，其控制、运动系统整体设计结构简单、紧凑，有利于机器人的小型化设计，也给予机器人其它部件更大的设计布局空间。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，其特征在于：包括有主架体和设置于主架体上的主控PLC、电源、驱动装置、导航装置、无线通信单元、障碍物传感器、地标传感器、语音播放单元及滚轮组；所述主控PLC分别连接于电源、驱动装置、导航装置、无线通信单元、障碍物传感器、地标传感器、语音播放单元；该滚轮组包括有一对主动滚轮和一对从动滚轮；

该主架体包括有自下而上依次间距布置的第一、第二及第三安装基板，第二安装基板通过下层支撑脚架设于第一安装基板上方，第三安装基板通过上层支撑脚架设于第二安装基板上方；前述一对主动滚轮、一对从动滚轮分别装设于第一安装基板上前、后端位置，主动滚轮、从动滚轮底部均凸露于第一安装基板下方；所述驱动装置安装于第一安装基板上，所述驱动装置设置有两组，其分别单独驱动相应的主动滚轮，每组驱动装置包括有电机和减速器；同一组内的电机和减速器沿左右横向布置，减速器通过传动齿轮、传动带以传动相应主动滚轮；前述主控PLC装设于第二安装基板上，第二安装基板上还装设有用于分别驱动前述电机的两个电机驱动器；前述电源装设于第三安装基板上；前述驱动装置与第二安装基板之间保持间距，主控PLC及电机驱动器与第三安装基板之间保持间距；

所述第一安装基板的左、右侧分别向上一体弯折形成有轮轴支撑板，前述一对主动滚轮装设于同一轮轴上，轮轴支撑板上分别开设有第一通孔，轮轴穿过左、右侧轮轴支撑板的第一通孔，一对主动滚轮分别位于左、右侧轮轴支撑板外部；

所述两组驱动装置沿左右方向并排布置于第一安装基板的中段部位，针对每组驱动装置分别装设有第一安装支架，第一安装支架具有连接于第一安装基板上的第一横向板和连接于第一横向板上的第一竖向板，第一竖向板上开设有供减速器的输出轴穿过的第二通孔，前述减速器装设于第一竖向板内侧，电机连接于减速器，整个驱动装置与第一横向板及第一安装基板保持上下间距；

所述第一安装基板上后段部位向上连接有中间转动支撑座，该中间转动支撑座包括有第一转动座和第二转动座，该第一转动座连接于第一安装基板上，该第一转动座上开设有第一枢接孔，该第二转动座上开设有第二枢接孔，设置有转动轴穿过第一、第二枢接孔，第二转动座相对第一转动座可左右旋转设置；第二转动座上连接有从动滚轮安装板，从动滚轮安装板的左、右端分别往中间转动支撑座的左、右侧伸出，前述一对从动滚轮分别装设于从动滚轮安装板的左、右端，一对从动滚轮随同从动滚轮安装板、第二转动座相对第一转动座、第一安装基板可左右旋转设置；

所述两个电机驱动器左右间距并排设置，每个电机驱动器分别通过相应的第二安装支架装设于第二安装基板上，所述第二安装支架具有第二横向板及连接于第二横向板上的第二竖向板，第二横向板连接于第二安装基板上，电机驱动器装设于第二竖向板的外侧。

2.根据权利要求1所述的滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，其特征在于：所述主控PLC通过第三安装支架装设于第二安装基板上，所述第三安装支架具有第三横向板及连接于第三横向板上的第三竖向板，第三横向板连接于第二安装基板上，第三竖向板上开设有让位窗口，第三竖向板上对应让位窗口周围开设有腰形连接孔，前述主控PLC装设于第三竖向板上。

3.根据权利要求1所述的滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，其特征在于：所述电源摆放于第三安装基板上，电源顶部压设有定位条，定位条两端分别伸出电源外侧，定位条的两端部及第三安装基板上分别开设有锁固孔，通过螺丝穿过相应锁固孔连接于定位条与第三安装基板之间；电源被定位于由定位条、第三安装基板及螺丝围构形成有空间内。

4.根据权利要求1所述的滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，其特征在于：所述地标传感器装设于第一安装基板的前端。

5.根据权利要求1所述的滚轮式服务机器人稳定控制与运动系统，其特征在于：所述电机为无刷电机。