CN105751217B - 一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种跟随机器人，尤指一种使家居智能化以及使户外便利化的一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人，主要包括主躯体、动力装置、控制装置和定位装置，控制装置与定位装置安装在主躯体内并与动力装置电性连接，动力装置安装在主躯体上形成所述机器人的运动部件；主躯体由半圆球状头部、圆柱状身躯与底盖接合组成，动力装置主要由一对关节臂、承载托盘、滑动轮和驱动装置组成，关节臂顶端轴套安装在主躯体身躯靠近顶部的相对两侧上以形成悬式摇臂，滑动轮安装在主躯体底盖的底部，驱动装置为关节臂与滑动轮的驱动及调控装置；本发明的机器人动作亦较为灵活、承载能力强，同时采用的蓝牙测距与蓝牙定位模块，即可准确检测环境，又可精确定位。

Description

一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人

技术领域

本发明涉及一种跟随机器人，尤指一种使家居智能化以及使户外便利化的一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人。

背景技术

随着科学技术的研究与发展，工业科技的发展也突飞猛进，尤其是自动化智能科技，为人们的带来便捷而可靠的现代化生活，如仿人类造型与运动的机器人，其根据人类的四肢活动特点而设计机器人的活动功能，且其活动能力甚至比人类更灵活、更强大，应用在日常生活或工业生产中时，为劳动人员减轻了大大的负担，但是现有的TurtleBot移动机器人用Kinect体感摄像头来实现机器人自动跟着人走，其缺点主要是不能精确地单一地跟着同一个人，若到了大街上，机器人就无法跟随目标。再如申请号为201510068427.X、名称为一种基于超声波和蓝牙的跟随机器人定位装置的中国发明专利申请文献，该文献公开了一种定位装置，在超声波雷达的作用下扫描周围物体的信息以及通过蓝牙连接并跟随所规划区域的行走，但是，该定位装置仅能通过规划的路线行走，行走范围极其受限，当手持设备放下时，机器人也停止受控，其控制方式亦不易控制，因此现有的机器人应用起来还是有较大局限的。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在公开一种跟随机器人，尤指一种使家居智能化以及使户外便利化的一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人，其特征在于，所述的机器人主要包括主躯体、动力装置、控制装置和定位装置，控制装置与定位装置安装在主躯体内并与动力装置电性连接，动力装置安装在主躯体上形成所述机器人的运动部件；

其中，主躯体由半圆球状头部、圆柱状身躯与底盖接合组成，主躯体内部成型为安装控制装置和定位装置、电源的空腔，主躯体身躯从后侧面安装有外翻盖，打开外翻盖可监测主躯体内腔；动力装置主要由一对关节臂、承载托盘、滑动轮和驱动装置组成，关节臂顶端轴套安装在主躯体身躯靠近顶部的相对两侧上以形成悬式摇臂，主要包括依次连接的上臂、腕关节扭转块、下臂和动力夹持块，上臂、下臂分别与腕关节扭转块枢轴铰接，且上臂、下臂的铰接方向相互垂直，动力夹持块一端与下臂连接，另一端为固定承载托盘的夹持端，滑动轮安装在主躯体底盖的底部，驱动装置为关节臂与滑动轮的驱动及调控装置；

所述的控制装置控制动力装置的运动，设置有可相互切换的遥控运作模式与自动跟随模式，主要由微处理器、发送模块、接收模块、信息处理模块、动作模块、跟随模块、蓝牙感应模块逻辑信号连接组成，其中，接收模块接收蓝牙感应模块感应的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到动作模块或跟随模块中，最后根据动作模块或跟随模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置的运动；

所述的定位装置主要包括逻辑信号连接的微处理器、蓝牙测距模块、蓝牙定位模块、分析模块、发送模块和接收模块，其中，蓝牙测距模块可探测与周边障碍物的距离信号并通过接收模块接收其距离信号，然后传输到分析模块中，分析模块通过距离信号而分析其可定位位置并反馈到蓝牙定位模块中，最后根据蓝牙定位模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置运动过程中的可执行定位。

所述的主躯体高度为0.8-1.8米。

所述的承载托盘为方形盘状，其两侧边在与夹持块交接处设置为凹陷槽，其余边缘设置有凸起挡板，底面一体成形设有竖直挂钩。

所述的承载托盘的材质为钢结硬质合金，关节臂与承载托盘组装一体时承重量为100KG或以内。

所述的动力夹持块主要由两夹板、两固定板与调节螺杆组成，固定板为带有横板与竖板的直角板状结构，两夹板分别通过其中一端固定安装在两固定板的横板上，同时固定板的竖板上设置有2-3对螺接孔，通过调节螺杆连接两固定板竖板从而固定或调节夹持宽度。

所述的腕关节扭转块中部设有2-3个轴向依次轴套连接的套筒，通过调节套筒外旋或内旋以调节腕关节扭转块中部长度。

所述的滑动轮包括有四个，设置在主躯体底盖前、后、左、右方位分布，滑动轮轴心处内套有联动杆，其中前、后滑动轮为从动轮，通过两个支撑架与联动杆轴套连接从而安装在两个支撑架之间，左、右滑动轮为主动轮通过单个支撑架与联动杆轴套连接从而安装在支撑架外侧。

所述的滑动轮外侧套设有橡胶轮胎。

所述的主躯体头部可成形为半圆球状头部的头顶上戴有帽子的形状，帽子上开设通孔以安装控制装置的控制按键以及蓝牙信号指示灯。

一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人的工作方法，其特征在于，所述的工作方法包括以下步骤：

1）利用移动设备载体与跟随机器人通过蓝牙信号连接，选择所述跟随机器人的控制模式；

2）当控制装置调节为遥控运作模式时，通过在移动设备载体上输入启动指令以发送至跟随机器人中，接收模块接收蓝牙感应模块感应到的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到动作模块中，最后根据动作模块指示通过发送模块发出并传输至驱动装置中，驱动装置驱动关节臂与滑动轮启动动作，当在移动设备载体上输入调控指令时，可对关节臂与滑动轮的动作作出调控，当在移动设备载体上输入暂停/停止指令时，可停止关节臂与滑动轮的动作；

3）当控制装置调节为自动跟随模式时，通过在移动设备载体上输入自动跟随指令以发送至跟随机器人中，接收模块接收蓝牙感应模块感应到的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到跟随模块中，最后根据跟随模块指示通过发送模块发出并传输至驱动装置中，驱动装置驱动滑动轮启动动作并且自动搜索蓝牙信号从而实现自动跟随；

4）通过蓝牙测距模块探测跟随机器人与障碍物的距离并通过接收模块接收其距离信号，然后传输到分析模块中，分析模块通过距离信号而分析其定位位置并规划其避开障碍物的行走路线再反馈到蓝牙定位模块中，最后根据蓝牙定位模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置在自动跟随模式下的定位与行走，或者在遥控运作模式下定位与暂停。

本发明的有益效果体现在：本发明的机器人采用仿人类形象，结合蓝牙点对点定位技术控制其运动，且其动作亦较为灵活、承载能力强，同时采用的蓝牙测距与蓝牙定位模块，即可准确检测环境，又可精确定位。

在户外时，可通过移动设备载体与机器人蓝牙信号连接，机器人接收的蓝牙信号强弱并自动定位跟随目标的具***置，让机器人确定单一的跟随目标，从而实现自动精确定位，并灵活避障，实现为其跟随目标（控制方）协助搬运、载物等功能，尽管在密集人群中紧紧跟随目标。

在家居时，可通过移动设备载体与机器人信号连接，并以移动设备载体为遥控器，控制机器人的行走轨迹，控制方法操作简单，连接方便，便于与家人传递物品，实现快速便捷、安全可靠的现代化智能家居生活。

附图说明

图1是本发明的立体结构简图。

图2是本发明的底部结构简图。

图3是本发明的关节臂结构简图。

附图标注说明：1-头部，2-身躯，3-底盖，4-关节臂，5-承载托盘，6-滑动轮，41-上臂，42-腕关节扭转块，43-下臂，44-动力夹持块，51-凹陷槽，52-凸起挡板，53-竖直挂钩，61-联动杆，62-支撑架。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式：

一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人，所述的机器人主要包括主躯体、动力装置、控制装置和定位装置，控制装置与定位装置安装在主躯体内并与动力装置电性连接，动力装置安装在主躯体上形成所述机器人的运动部件；

其中，所述的主躯体高度为0.8-1.8米，主躯体由半圆球状头部1、圆柱状身躯2与底盖3接合组成，所述的主躯体头部1可成形为半圆球状头部的头顶上戴有帽子的形状，帽子上开设通孔以安装控制装置的控制按键以及蓝牙信号指示灯；主躯体内部成型为安装控制装置和定位装置、电源的空腔，主躯体身躯2从后侧面安装有外翻盖，打开外翻盖可监测主躯体内腔；

动力装置主要由一对关节臂4、承载托盘5、滑动轮6和驱动装置组成，关节臂4顶端轴套安装在主躯体身躯2靠近顶部的相对两侧上以形成悬式摇臂，主要包括依次连接的上臂41、腕关节扭转块42、下臂43和动力夹持块44，上臂41、下臂43分别与腕关节扭转块42枢轴铰接，且上臂41、下臂43的铰接方向相互垂直，动力夹持块44一端与下臂43连接，另一端为固定承载托盘5的夹持端；所述的动力夹持块44主要由两夹板、两固定板与调节螺杆组成，固定板为带有横板与竖板的直角板状结构，两夹板分别通过其中一端固定安装在两固定板的横板上，同时固定板的竖板上设置有2-3对螺接孔，通过调节螺杆连接两固定板竖板从而固定或调节夹持宽度；所述的腕关节扭转块42中部设有2-3个轴向依次轴套连接的套筒，通过调节套筒外旋或内旋以调节腕关节扭转块42中部长度；所述的承载托盘5为方形盘状，其两侧边在与夹持块交接处设置为凹陷槽51，其余边缘设置有凸起挡板52，底面一体成形设有竖直挂钩53，通过承载托盘5即可在其表面上放置物品，又可在其地面挂载物品；所述的承载托盘5的材质为钢结硬质合金，关节臂4与承载托盘5组装一体时承重量为100KG或以内；滑动轮6安装在主躯体底盖3的底部，驱动装置为关节臂4与滑动轮6的驱动及调控装置，所述的滑动轮6包括有四个，设置在主躯体底盖3前、后、左、右方位分布，滑动轮6轴心处内套有联动杆61，其中前、后滑动轮6为从动轮，通过两个支撑架62与联动杆61轴套连接从而安装在两个支撑架62之间，左、右滑动轮6为主动轮通过单个支撑架62与联动杆61轴套连接从而安装在支撑架62外侧，所述的滑动轮6外侧套设有橡胶轮胎；

所述的控制装置控制动力装置的运动，设置有可相互切换的遥控运作模式与自动跟随模式，主要由微处理器、发送模块、接收模块、信息处理模块、动作模块、跟随模块、蓝牙感应模块逻辑信号连接组成，其中，接收模块接收蓝牙感应模块感应的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到动作模块或跟随模块中，最后根据动作模块或跟随模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置的运动；

所述的定位装置主要包括逻辑信号连接的微处理器、蓝牙测距模块、蓝牙定位模块、分析模块、发送模块和接收模块，其中，蓝牙测距模块可探测与周边障碍物的距离信号并通过接收模块接收其距离信号，然后传输到分析模块中，分析模块通过距离信号而分析其可定位位置并反馈到蓝牙定位模块中，最后根据蓝牙定位模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置运动过程中的可执行定位。

一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人的工作方法，所述的工作方法包括以下步骤：

1）利用移动设备载体与跟随机器人通过蓝牙信号连接，选择所述跟随机器人的控制模式；

2）当控制装置调节为遥控运作模式时，通过在移动设备载体上输入启动指令以发送至跟随机器人中，接收模块接收蓝牙感应模块感应到的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到动作模块中，最后根据动作模块指示通过发送模块发出并传输至驱动装置中，驱动装置驱动关节臂4与滑动轮6启动动作，当在移动设备载体上输入调控指令时，可对关节臂4与滑动轮6的动作作出调控，当在移动设备载体上输入暂停/停止指令时，可停止关节臂4与滑动轮6的动作；

3）当控制装置调节为自动跟随模式时，通过在移动设备载体上输入自动跟随指令以发送至跟随机器人中，接收模块接收蓝牙感应模块感应到的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到跟随模块中，最后根据跟随模块指示通过发送模块发出并传输至驱动装置中，驱动装置驱动滑动轮6启动动作并且自动搜索蓝牙信号从而实现自动跟随；

4）通过蓝牙测距模块探测跟随机器人与障碍物的距离并通过接收模块接收其距离信号，然后传输到分析模块中，分析模块通过距离信号而分析其定位位置并规划其避开障碍物的行走路线再反馈到蓝牙定位模块中，最后根据蓝牙定位模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置在自动跟随模式下的定位与行走，或者在遥控运作模式下定位与暂停。

实施例一：应用于家居生活时，所述的主躯体高度设置为1米，适宜采用遥控运作模式，通过移动设备载体控制其运动从而与家人互相传送物品；

实施例二：应用于户外行走时，所述的主躯体高度设置为1.3米，适宜采用自动跟随模式，通过蓝牙信号使其跟随移动设备载体而行走，同时可协助携带物品；

实施例三：应用于餐饮区域时，所述的主躯体高度设置为1.5米，两种模式均适宜采用，通过其承载托盘5作用可协助服务员端菜上菜，以缩短客人等待时间；

实施例四：应用于工业工业生产中时，所述的主躯体高度设置为1.6-2.5米，其承载能力也相应增强，可辅助工业加工生产。

具体模式根据具体动作需要可相互切换。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种具备蓝牙定位自动跟随技术的跟随机器人，所述的机器人主要包括主躯体、动力装置、控制装置和定位装置，控制装置与定位装置安装在主躯体内并与动力装置电性连接，动力装置安装在主躯体上形成所述机器人的运动部件；其特征在于：

所述的主躯体由半圆球状头部、圆柱状身躯与底盖接合组成，主躯体内部成型为安装控制装置和定位装置、电源的空腔，主躯体身躯从后侧面安装有外翻盖，打开外翻盖可监测主躯体内腔；主躯体头部可成形为半圆球状头部的头顶上戴有帽子的形状，帽子上开设通孔以安装控制装置的控制按键以及蓝牙信号指示灯；

所述的动力装置主要由一对关节臂、承载托盘、滑动轮和驱动装置组成，关节臂顶端轴套安装在主躯体身躯靠近顶部的相对两侧上以形成悬式摇臂，主要包括依次连接的上臂、腕关节扭转块、下臂和动力夹持块，上臂、下臂分别与腕关节扭转块枢轴铰接，且上臂、下臂的铰接方向相互垂直，所述的腕关节扭转块中部设有2-3个轴向依次轴套连接的套筒，通过调节套筒外旋或内旋以调节腕关节扭转块中部长度；所述的动力夹持块一端与下臂连接，另一端为固定承载托盘的夹持端，所述的动力夹持块主要由两夹板、两固定板与调节螺杆组成，固定板为带有横板与竖板的直角板状结构，两夹板分别通过其中一端固定安装在两固定板的横板上，同时固定板的竖板上设置有2-3对螺接孔，通过调节螺杆连接两固定板竖板从而固定或调节夹持宽度；所述的承载托盘的材质为钢结硬质合金，承载托盘为方形盘状，其两侧边在与夹持块交接处设置为凹陷槽，其余边缘设置有凸起挡板，底面一体成形设有竖直挂钩；所述的滑动轮安装在主躯体底盖的底部，有四个，设置在主躯体底盖前、后、左、右方位分布，滑动轮外侧套设有橡胶轮胎，滑动轮轴心处内套有联动杆，其中前、后滑动轮为从动轮，通过两个支撑架与联动杆轴套连接从而安装在两个支撑架之间，左、右滑动轮为主动轮通过单个支撑架与联动杆轴套连接从而安装在支撑架外侧；驱动装置为关节臂与滑动轮的驱动及调控装置；

所述的控制装置控制动力装置的运动，设置有可相互切换的遥控运作模式与自动跟随模式，主要由微处理器、发送模块、接收模块、信息处理模块、动作模块、跟随模块、蓝牙感应模块逻辑信号连接组成，其中，接收模块接收蓝牙感应模块感应的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到动作模块或跟随模块中，最后根据动作模块或跟随模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置的运动；

所述的定位装置主要包括逻辑信号连接的微处理器、蓝牙测距模块、蓝牙定位模块、分析模块、发送模块和接收模块，其中，蓝牙测距模块可探测与周边障碍物的距离信号并通过接收模块接收其距离信号，然后传输到分析模块中，分析模块通过距离信号而分析其可定位位置并反馈到蓝牙定位模块中，最后根据蓝牙定位模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置运动过程中的可执行定位；所述的机器人工作时包括以下步骤：

1）利用移动设备载体与跟随机器人通过蓝牙信号连接，选择所述跟随机器人的控制模式；

2）当控制装置调节为遥控运作模式时，通过在移动设备载体上输入启动指令以发送至跟随机器人中，接收模块接收蓝牙感应模块感应到的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到动作模块中，最后根据动作模块指示通过发送模块发出并传输至驱动装置中，驱动装置驱动关节臂与滑动轮启动动作，当在移动设备载体上输入调控指令时，可对关节臂与滑动轮的动作作出调控，当在移动设备载体上输入暂停/停止指令时，可停止关节臂与滑动轮的动作；

3）当控制装置调节为自动跟随模式时，通过在移动设备载体上输入自动跟随指令以发送至跟随机器人中，接收模块接收蓝牙感应模块感应到的指令信号，然后传输到信息处理模块作出信息处理，再然后反馈到跟随模块中，最后根据跟随模块指示通过发送模块发出并传输至驱动装置中，驱动装置驱动滑动轮启动动作并且自动搜索蓝牙信号从而实现自动跟随；

4）通过蓝牙测距模块探测跟随机器人与障碍物的距离并通过接收模块接收其距离信号，然后传输到分析模块中，分析模块通过距离信号而分析其定位位置并规划其避开障碍物的行走路线再反馈到蓝牙定位模块中，最后根据蓝牙定位模块指示通过发送模块发出从而控制动力装置在自动跟随模式下的定位与行走，或者在遥控运作模式下定位与暂停。