一種陪跑機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種陪跑機(jī)器人，該陪跑機(jī)器人包括運(yùn)動執(zhí)行器、設(shè)置于運(yùn)動執(zhí)行器上方的Kinect傳感器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站、上位機(jī)系統(tǒng)、電源模塊、轉(zhuǎn)串口模塊和運(yùn)動控制器；其中Kinect傳感器通過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站與上位機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站通過轉(zhuǎn)串口模塊、運(yùn)動控制器與運(yùn)動執(zhí)行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運(yùn)動控制器和運(yùn)動執(zhí)行器供電；運(yùn)動執(zhí)行器包含底盤、三組全向輪和電機(jī)，三組全向輪固定在底盤上，全向輪組與組之間的距離相等，電機(jī)與運(yùn)動控制器連接，電機(jī)驅(qū)動全向輪。本實(shí)用新型的陪跑機(jī)器人在底盤上設(shè)置三輪全向輪結(jié)構(gòu)，使得該陪跑機(jī)器人具有高靈活性，可快速往任意方向移動，如能夠縱向行駛、水平移動和自旋。
【專利說明】一種陪跑機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及自主移動機(jī)器人領(lǐng)域，更具體地，涉及一種陪跑機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活質(zhì)量的提高，自主移動的機(jī)器人已經(jīng)可以代替人來完成普通的清潔工作、貨物搬運(yùn)、兒童教育、家庭娛樂等各種事務(wù)，能靈活自主移動并能與人互動的機(jī)器人，不僅是一項(xiàng)極具應(yīng)用前景的高新技術(shù)，也是當(dāng)前機(jī)器人行業(yè)的研究重點(diǎn)。
[0003]目前，自主跟蹤目標(biāo)物體的移動機(jī)器人發(fā)展正處于起步階段，還沒有得到大規(guī)模的推廣?，F(xiàn)有技術(shù)中，提供了三種跟隨機(jī)器人:跟隨機(jī)器人(I)通過Kinect傳感器采集深度信息，動態(tài)地更新保存地圖，成功實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)跟蹤和避障；跟隨機(jī)器人(2)利用Kinect傳感器的目標(biāo)跟蹤算法，結(jié)合目標(biāo)的顏色和深度信息的方法減少跟蹤過程中顏色相近物體的干擾；跟隨機(jī)器人(3)結(jié)合路徑跟隨算法，把人的行走路徑作為跟蹤的路徑，使陪跑機(jī)器人沿著與被跟隨的人完全相同的路徑行走。
[0004]跟隨機(jī)器人(I)、(2)考慮的跟蹤目標(biāo)為對普通物體的跟蹤，而非對人體的跟蹤。在對人體進(jìn)行跟蹤的時候，由于人體的運(yùn)動具有任意性，跟隨機(jī)器人(I)、(2)無論是結(jié)構(gòu)還是控制方法都不足以使移動機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對人體的快速跟隨；此外，跟隨機(jī)器人(I)、(2)、
(3)的平臺為均為兩輪差速結(jié)構(gòu)，兩輪差速結(jié)構(gòu)的移動機(jī)器人為非全向移動機(jī)器人，在移動中的靈活度相對不足；同時，上述跟隨機(jī)器人(I)、(2)、(3)跟蹤目標(biāo)物體時的運(yùn)動速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)跟隨人體慢跑的功能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的不足，提供一種高靈活性、可快速往任意方向移動的陪跑機(jī)器人。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]本陪跑機(jī)器人包括運(yùn)動執(zhí)行器、設(shè)置于運(yùn)動執(zhí)行器上方的Kinect傳感器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站、上位機(jī)系統(tǒng)、電源模塊、轉(zhuǎn)串口模塊和運(yùn)動控制器；其中Kinect傳感器通過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站與上位機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站通過轉(zhuǎn)串口模塊、運(yùn)動控制器與運(yùn)動執(zhí)行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運(yùn)動控制器和運(yùn)動執(zhí)行器供電；其中運(yùn)動執(zhí)行器包含底盤、三組全向輪和電機(jī)，三組全向輪固定在底盤上，全向輪組與組之間的距離相等，電機(jī)與運(yùn)動控制器連接，電機(jī)驅(qū)動全向輪。
[0008]本實(shí)用新型的陪跑機(jī)器人在底盤上設(shè)置三輪全向輪結(jié)構(gòu)，使得該陪跑機(jī)器人具有聞靈活性，可快速往任意方向移動，如能夠縱向行駛、水平移動和自旋。
[0009]為了使陪跑機(jī)器人的運(yùn)動控制更加精確，陪跑機(jī)器人還包括有測速模塊，測速模塊的輸入端接運(yùn)動執(zhí)行器，輸出端接運(yùn)動控制器；測速模塊為編碼器，編碼器的轉(zhuǎn)動軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述的電機(jī)為額定電壓為24V的電機(jī)。
[0011]本實(shí)用新型的陪跑機(jī)器人中各部件需要四種電壓:24V、12V、5V、3.3V。市場上電壓為24V的電池只有蓄電池，這種電池比較重，為了降低陪跑機(jī)器人的負(fù)重，本實(shí)用新型的陪跑機(jī)器人的電源由兩塊12V的鋰電池串聯(lián)而成。
[0012]同時為了降低穩(wěn)壓芯片的損耗和穩(wěn)壓芯片本身的功耗，本陪跑機(jī)器人采用逐級降壓的方式為各個功能模塊供電，具體如下:
[0013]電源模塊，包括順次連接的電源、第一電壓調(diào)節(jié)器、第二電壓調(diào)節(jié)器和第三電壓調(diào)節(jié)器，電源向電機(jī)供電；第一電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接Kinect傳感器，第二電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接測速模塊，第三電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接運(yùn)動控制器。
[0014]進(jìn)一步地，電源模塊上設(shè)有LED指示燈。
[0015]進(jìn)一步地，所述底盤包括六根等長的金屬條和正三角形狀鋼板；每兩根金屬條作為一個金屬條組，各金屬條組內(nèi)的兩根金屬條平行放置，各金屬條組的一端分別固定在正三角形狀鋼板的三條上，另一端固定有電機(jī)，每組金屬條之間的夾角為120度，全向輪設(shè)置在電機(jī)的外側(cè)，電機(jī)驅(qū)動全向輪。
[0016]為了避免因碰撞破壞電機(jī)轉(zhuǎn)軸和全向輪，所述全向輪的外側(cè)設(shè)置有一個方形的保護(hù)槽。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益效果:
[0018]本實(shí)用新型的陪跑機(jī)器人在底盤上設(shè)置三輪全向輪結(jié)構(gòu)，使得該陪跑機(jī)器人具有聞靈活性，可快速往任意方向移動，如能夠縱向行駛、水平移動和自旋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本陪跑機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2為實(shí)施例1陪跑機(jī)器人底盤結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]如圖1、圖2、圖3所示，本陪跑機(jī)器人包括運(yùn)動執(zhí)行器、設(shè)置于運(yùn)動執(zhí)行器上方的Kinect傳感器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站、上位機(jī)系統(tǒng)、電源模塊、轉(zhuǎn)串口模塊和運(yùn)動控制器；其中Kinect傳感器通過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站與上位機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站通過轉(zhuǎn)串口模塊、運(yùn)動控制器與運(yùn)動執(zhí)行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運(yùn)動控制器和運(yùn)動執(zhí)行器供電；其中運(yùn)動執(zhí)行器包含底盤、三組全向輪2和電機(jī)I，三組全向輪2固定在底盤上，全向輪2組與組之間的距離相等，電機(jī)I與運(yùn)動控制器連接，電機(jī)I驅(qū)動全向輪2。
[0025]其中底盤包括六根等長的金屬條和正三角形狀鋼板；其中，金屬條的材質(zhì)優(yōu)選輕質(zhì)金屬，本實(shí)施例中，金屬條為方形鋁條。
[0026]每兩根金屬條作為一個金屬條組，各金屬條組內(nèi)的兩根金屬條平行放置，各金屬條組的一端分別固定在正三角形狀鋼板的三條上，另一端固定有電機(jī)1，每組金屬條之間的夾角為120度，全向輪2設(shè)置在電機(jī)I的外側(cè)，電機(jī)I驅(qū)動全向輪2。
[0027]為了使陪跑機(jī)器人在地形復(fù)雜時候能夠?qū)\(yùn)動速度進(jìn)行調(diào)整，本實(shí)施例中，陪跑機(jī)器人還包括有測速模塊，測速模塊的輸入端接運(yùn)動執(zhí)行器，輸出端接運(yùn)動控制器。測速模塊采集陪跑機(jī)器人的速度信息，輸送到運(yùn)動控制器，運(yùn)動控制器根據(jù)上述信息，對陪跑機(jī)器人的運(yùn)動速度進(jìn)行調(diào)整。在本實(shí)施例中，測速模塊為編碼器3，編碼器3的轉(zhuǎn)動軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)I連接。各金屬條組中兩根平行的金屬條間留有一點(diǎn)的間隔，用于安裝設(shè)置電機(jī)1、編碼器3。
[0028]本實(shí)施例中，電機(jī)I選用額定電壓為24V的maxon電機(jī)，為了能使陪跑機(jī)器人正常工作，需要使用電源輸出24V電壓向電機(jī)I供電，市場上電壓為24V的電池只有蓄電池,蓄電池的重量比較大，為了降低陪跑機(jī)器人的負(fù)重，使機(jī)器人的行駛更加的輕便，所以本陪跑機(jī)器人的電源由兩塊重量較小的12V鋰電池串聯(lián)而成。
[0029]本陪跑機(jī)器人各部件需要四種電壓:24V、12V、5V、3.3V。為了降低穩(wěn)壓芯片的損耗和穩(wěn)壓芯片本身的功耗，本陪跑機(jī)器人采用逐級降壓的方式為各個部件供電，具體如下:
[0030]電源模塊，包括順次連接的電源、第一電壓調(diào)節(jié)器、第二電壓調(diào)節(jié)器和第三電壓調(diào)節(jié)器，電源向電機(jī)I供電；第一電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接Kinect傳感器，第二電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接測速模塊，第三電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接運(yùn)動控制器，其中第一電壓調(diào)節(jié)器、第二電壓調(diào)節(jié)器為LM2596穩(wěn)壓電路，第三電壓調(diào)節(jié)器為LM1117穩(wěn)壓電路。本實(shí)施例中，電源模塊上設(shè)有LED指示燈。
[0031]由于陪跑機(jī)器人在運(yùn)動的時候可能會出現(xiàn)與其他物體碰撞的情況，在出現(xiàn)的碰撞比較嚴(yán)重的時候，甚至?xí)?dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)軸折斷，為了保護(hù)電機(jī)1，本陪跑機(jī)器人在全向輪2的外側(cè)加上了一個保護(hù)槽，在出現(xiàn)碰撞的時候，抵消一部分的碰撞力，保護(hù)電機(jī)I，避免受到損害。
[0032]上述方案中，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站為筆記本中轉(zhuǎn)站；運(yùn)動控制器為K60單片機(jī)；轉(zhuǎn)串口模塊選用USB轉(zhuǎn)換芯片PL2303HXA。
[0033]本實(shí)用新型的陪跑機(jī)器人在底盤上設(shè)置三輪全向輪結(jié)構(gòu)，使得該陪跑機(jī)器人具有聞靈活性，可快速往任意方向移動，如能夠縱向行駛、水平移動和自旋。
【權(quán)利要求】
1.一種陪跑機(jī)器人，包括運(yùn)動執(zhí)行器、設(shè)置于運(yùn)動執(zhí)行器上方的Kinect傳感器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站、上位機(jī)系統(tǒng)、電源模塊、轉(zhuǎn)串口模塊和運(yùn)動控制器；其中Kinect傳感器通過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站與上位機(jī)系統(tǒng)連接；數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站通過轉(zhuǎn)串口模塊、運(yùn)動控制器與運(yùn)動執(zhí)行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運(yùn)動控制器和運(yùn)動執(zhí)行器供電；其特征在于:其中運(yùn)動執(zhí)行器包含底盤、三組全向輪(2 )和電機(jī)(I)，三組全向輪(2 )固定在底盤上，全向輪(2 )組與組之間的距離相等，電機(jī)(I)與運(yùn)動控制器連接，電機(jī)(I)驅(qū)動全向輪(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陪跑機(jī)器人，其特征在于:所述陪跑機(jī)器人還包括有測速模塊，測速模塊的輸入端接運(yùn)動執(zhí)行器，測速模塊的輸出端接運(yùn)動控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陪跑機(jī)器人，其特征在于:所述測速模塊為編碼器(3)，編碼器(3 )的轉(zhuǎn)動軸通過聯(lián)軸器與電機(jī)(I)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陪跑機(jī)器人，其特征在于:所述電機(jī)(I)為額定電壓為24V的電機(jī)(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陪跑機(jī)器人，其特征在于:所述電源模塊包括順次連接的電源、第一電壓調(diào)節(jié)器、第二電壓調(diào)節(jié)器和第三電壓調(diào)節(jié)器；其中電源由兩塊12V的鋰電池串聯(lián)而成，電源向電機(jī)(I)供電；第一電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接Kinect傳感器，第二電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接測速模塊，第三電壓調(diào)節(jié)器的輸出端接運(yùn)動控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陪跑機(jī)器人，其特征在于:所述電源模塊上設(shè)有LED指示燈。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陪跑機(jī)器人，其特征在于:所述底盤包括六根等長的金屬條和正三角形狀鋼板；每兩根金屬條作為一個金屬條組，各金屬條組內(nèi)的兩根金屬條平行放置，各金屬條組的一端分別固定在正三角形狀鋼板的三條上，另一端固定有電機(jī)(1)，每組金屬條之間的夾角為120度，全向輪(2)設(shè)置在電機(jī)(I)的外側(cè)，電機(jī)(I)驅(qū)動全向輪(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陪跑機(jī)器人，其特征在于:所述全向輪(2)的外側(cè)設(shè)置有一個方形的保護(hù)槽。
【文檔編號】G05D1/02GK204143254SQ201420523600
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】成慧, 李小錕, 黃志杰 申請人:中山大學(xué)