CN108393861A - 一种人机交互式智能机器人 - Google Patents

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崔俊
梁炎
张磊
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Abstract

本发明公开了一种人机交互式智能机器人，主要包括头部总成、中部总成和底盘总成；头部总成通过滑动结构与所述中部总成活动连接；底盘总成与中部总成通过螺丝锁固连接；所述头部总成包括顶罩和滑动安装板，所述顶罩固定在所述滑动安装板上；所述中部总成的顶部安装有基板，所述基板上固定有滑轨，所述滑动安装板底面上固定有滑块，所述滑块可滑动地安装在所述滑轨上。本发明利用简单的机械结构将投影***运用在智能机器人上，并通过地面投影与人进行互动，使人机在互动体验上更加向前推进了。

Description

一种人机交互式智能机器人
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种人机交互式智能机器人。
背景技术
现有的教育/陪护等功能的智能机器人的人机交互界面大都沿用传统的液晶显示屏为载体，模仿人类的局部面目表情，如眨眼睛、微笑等，人机交互与服务过程中主要是通过液晶显示触摸屏、语音等方式进行交互。
此类机器人的人机交互形式内容较为单一，无法与人进行更深入的多维度的互动沟通，如教学、做游戏等，即不能与人群进行深度互动，并且互动过程的娱乐性也不高。
发明内容
本发明的目的正是为了解决智能机器人人机交互手段单一、内容单调等缺陷，提出了同时利用显示、语音、地面投影上的动作识别等多种手段进行人机互动交互的机器人结构，实现更有效的生动的人机交互方式，同时还具有辅助灭火功能。
本发明提供了一种人机交互式智能机器人，主要包括头部总成、中部总成和底盘总成；头部总成包括顶罩和滑动安装板，顶罩固定在滑动安装板上；中部总成的顶部安装有基板，基板上固定有滑轨，滑动安装板底面上固定有滑块，滑块可滑动地安装在滑轨上。
进一步地，所述滑动结构上安装有投影仪，能够随所述头部总成沿滑轨滑出至所述中部总成不遮挡的位置，对地面进行投影。
进一步地，所述滑动安装板在位于所述投影仪的镜头下方的位置上具有缺口部，该缺口部上设置有防护板。
作为优选手段，在所述顶罩内且位于投影仪镜头上方安装有摄像头一，用于进行人脸识别或环境检测。
作为优选手段，顶罩内与投影仪镜头基本一致的方向上、靠近投影仪位置处安装有摄像头二。
作为进一步地优选手段，顶罩外部安装有至少一个拾音器，用于声源定位或声音识别。
进一步地，基板与滑动安装板之间安装有同步带轮***，同步带轮***的皮带的驱动段与滑动安装板固定连接。
作为优选手段，基板的下表面安装有电磁销。作为优选手段，基板的下表面安装有灭火装置。
作为优选手段，顶罩边缘采用柔性材质贴边，使得头部总成与中部总成之间的缝隙在1-3mm之间。
进一步地，底盘总成上设置有激光雷达。
进一步地，灭火装置包括灭火装置外喷头、外置烟火传感器、灭火装置下喷头和内置烟火传感器。
本发明提供了一种头部可进行滑动投影的智能机器人结构，具有滑动机构和同步带传动***，可以实现投影仪的平稳滑动。同时利用摄像头、激光雷达、超声雷达作为机器人的“视觉***”，进一步实现了人机交互的智能化。
附图说明
图1是本发明的智能机器人正向立体结构小角度斜视透视示意图；
图2是本发明的智能机器人侧面立体示意图(投影结构展开状态)；
图3是本发明的智能机器人滑动机构俯视图；
图4是本发明的智能机器人滑动机构剖视图。
附图标记说明：
1、头部总成；1-1、投影仪；1-2、防护板一；1-3、拾音器；1-4、摄像头一；1-5、摄像头二；1-6、透镜或玻璃片；
2、中部总成；2-1、灭火装置外喷头；2-2、外置烟火传感器；2-3、位置传感器；
3、底盘总成；3-1、激光雷达；3-2、超声雷达；3-3、驱动轮总成；3-4、万向轮；3-5、驱动***；
4-1、基板；4-2、滑动安装板；4-3、滑轨；4-4、滑块；4-5、同步带轮***；4-6、行程限位机构；
5-1、电机；5-2、灭火装置；5-3、电磁销；5-4、灭火装置下喷头；5-5、内置烟火传感器；
S、投影区域。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
如图1至4所示，本发明的一种人机交互式智能机器人，主要包括头部总成1、中部总成2和底盘总成3。头部总成1通过滑动结构与所述中部总成2活动连接。所述底盘总成3与所述中部总成2通过螺丝锁固连接。
头部总成1包括顶罩和滑动安装板4-2，顶罩固定在滑动安装板4-2上。中部总成2的顶部安装有基板4-1，基板4-1上固定有滑轨4-3，滑动安装板4-2底面上固定有滑块4-4，滑块4-4可滑动地安装在滑轨4-3上。
顶罩为透明或半透明材质。顶罩内部安装有投影仪1-1、摄像头一1-4、摄像头二1-5。
投影仪1-1安装在顶罩内壳体上，能够随头部总成1沿滑轨4-3滑出至中部总成2不遮挡的位置，对地面进行投影。投影仪1-1的镜头与地面之间形成锐角，在地面上投影区域S的画面尺寸优选为32寸-120寸见方。
防护板1-2设置在滑动安装板4-2的缺口部上，且位于投影仪1-1的镜头下方，对投影仪镜头有保护作用，优选使用玻璃、PMMA、PC等高透光性材料制成。防护板1-2也可以整体采用PVC等非透光材料，在投影仪镜头下方镂空，嵌入透镜或玻璃片1-6等透光性部件，确保投影仪光路的畅通，同时又可以防止异物或手指卡入顶罩和中间壳体的结合部位。
摄像头一1-4安装在顶罩内且位于投影仪镜头上方，用于进行人脸识别或环境检测等工作，可以辅助机器人实现人物跟踪功能。人脸识别使用现有技术。
顶罩内与投影仪镜头基本一致的方向上、靠近投影仪1-1位置处安装有摄像头二1-5，其随滑动结构滑出后，用于识别出放置在机器人投影区域内的书本上的图案与文字内容，并通过语音***读出书籍上的文字。也可以对投影区域内的图像或形体进行采集和分析，完成动作识别等目的。图文识别使用现有技术。
顶罩外部安装有至少一个拾音器1-3，拾音器1-3用于拾取外部人的声音，进行语音识别与声源定位，准确识别出人说的话，并通过声音的传输方向找到人的方向、位置。
基板4-1与滑动安装板4-2之间安装有同步带轮***4-5，同步带轮***4-5的主动轮、从动轮安装在基板4-1上，同步带轮***4-5的皮带的驱动段与滑动安装板4-2固定连接。同步带轮***4-5能够带动滑动安装板4-2往复运动。
基板4-1与滑动安装板4-2之间还安装有位置传感器2-3和行程限位机构4-6。
基板4-1的下表面安装有电机5-1、电磁销5-3和灭火装置5-2。电机5-1的输出轴穿过基板4-1，与同步带传动***4-5的主动轮连接。
位置传感器2-3用于检测滑动安装板4-2的位置信息，以控制电机5-1正传或反转，实现滑动安装板4-2的往复运动。电磁销5-3由触点常闭型继电器控制，当滑动安装板4-2滑出到电磁销5-3的位置时，触动继电器断电将电磁销5-3弹起，从而将滑动安装板4-2锁固。锁固时，电机发生堵转，由电流传感器发出信号控制电机5-1断电。当滑动安装板4-2复位到位时，触动行程限位机构4-6，从而控制电机5-1断电。
同时，电磁销5-3用于在头部顶罩(头部总成)回到原始位置后，头部总成相对中部总成锁定，防止机器人头部总成意外滑出，保护机器人零部件不受外来损伤，或防止对周围人群形成不安全因素。
滑动安装板4-2之下的部件，均隐藏在中部总成2的外壳内。
中部总成2内还安装有灭火装置5-2，该灭火装置5-2包括灭火装置外喷头2-1、外置烟火传感器2-2、灭火装置下喷头5-4和内置烟火传感器5-5。灭火装置外喷头2-1和外置烟火传感器2-2的探测头嵌入中部总成2的壳体中。灭火装置下喷头5-4和内置烟火传感器5-5安装在灭火装置5-2上，优选安装在灭火装置5-2下部。当内置烟火传感器5-5探测到机器人内部起火后，控制灭火装置下喷头5-4自动喷雾灭火，保证机器人自身的安全。当外置烟火传感器2-2感应到外部起火，机器人会自动上前并控制灭火装置外喷涂2-1进行灭火。作为优选，灭火装置外喷头2-1可根据火源的高度自动调节喷口的角度。
作为一种优选方案，顶罩边缘采用柔性橡胶\硅胶等柔性材质贴边，使得头部总成1与中部总成2之间的缝隙在1-3mm之间，防止头部总成1在滑动的时候有异物夹入其中，同时也能防止手指不小心伸入顶罩和中间壳体的结合部位，造成伤害。
作为一种优选方案，本发明的机器人可控制电机5-1断电，通过手动推动顶罩实现滑动安装板4-2的滑出或者复位。
所述底盘总成3与所述中部总成2通过螺丝锁固连接。
底盘总成3上设置有激光雷达3-1、超声雷达3-2、驱动轮总成3-3、万向轮3-4和驱动***3-5。激光雷达3-1对投影区域S进行虚拟分区，通过扫描投影区域S，可以识别出投影区域S内人或物体的准确位置，机器人可根据该位置信息做出相应的动作，如进行语音互动、或驱动投影仪1-1滑出并进行投影、或前行、或避让等。
超声雷达3-2用于感知机器人与互动对象或障碍物的距离，避免相撞。
驱动***3-5为电动***，控制驱动轮总成3-3前进、后退或转向。万向轮3-4为被动跟随结构，为机器人提供支撑和平衡。
本发明提供了一种头部可进行滑动投影的智能机器人结构，具有滑动机构和同步带传动***，可以实现投影仪的平稳滑动。同时利用摄像头、激光雷达、超声雷达作为机器人的“视觉***”，进一步实现了人机交互的智能化。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
主要包括头部总成、中部总成和底盘总成；
所述头部总成包括顶罩和滑动安装板，所述顶罩固定在所述滑动安装板上；
所述中部总成的顶部安装有基板，所述基板上固定有滑轨，所述滑动安装板底面上固定有滑块，所述滑块可滑动地安装在所述滑轨上。
2.根据权利要求1所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述滑动结构上安装有投影仪，能够随所述头部总成沿滑轨滑出至所述中部总成不遮挡的位置，对地面进行投影。
3.根据权利要求2所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述滑动安装板在位于所述投影仪的镜头下方的位置上具有缺口部，该缺口部上设置有防护板。
4.根据权利要求1所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
在所述顶罩内且位于投影仪镜头上方安装有摄像头一，用于进行人脸识别或环境检测。
5.根据权利要求1所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述顶罩内与投影仪镜头基本一致的方向上、靠近投影仪位置处安装有摄像头二。
6.根据权利要求1所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述顶罩外部安装有至少一个拾音器。
7.根据权利要求1所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述基板与滑动安装板之间安装有同步带轮***，所述同步带轮***的皮带的驱动段与滑动安装板固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述基板的下表面安装有电磁销。
9.根据权利要求1所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述基板的下表面安装有灭火装置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种人机交互式智能机器人，其特征在于：
所述顶罩边缘采用柔性材质贴边，使得头部总成与中部总成之间的缝隙在1-3mm之间。
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