CN213502637U - 一种机器人伴随装置以及应用其的四足机器人 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种机器人伴随装置以及应用其的四足机器人，属于机器人以及定方位技术领域。现有的跟随方案，机器人不能较准确的检测到操控员相对于机器人的方位，并且足部模块行走过程中干扰较大，导致机器人无法很好的随着操控员一起移动，影响人机合作效果，人机伴随体验差，不利于推广使用。本实用新型设置具有定方位组件的目标模组，所述定方位组件具有双天线结构，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向；进而使得机器人能够识别伴随对象相对于机器人的位置方位和转角，并能够随伴随对象一起移动和转动，能够有效提升人机合作效果，人机伴随体验好，利于推广使用。

Description

一种机器人伴随装置以及应用其的四足机器人
技术领域
本实用新型涉及一种机器人伴随装置以及应用其的四足机器人，属于机器人以及定方位技术领域。
背景技术
中国专利（公告号CN106363625B）公开了一种基于操控员足部位姿传感器的四足机器人遥操作方法，包括以下步骤：第一步，操控者的单足或双足上固定位姿传感器集成模块；第二步，所述位姿传感器集成模块检测分析操控员的足部运动状态生成控制指令；第三步，所述控制指令通过无线传输给目标四足机器人；第四步，目标四足机器人分析收到的控制指令做出相应的运动状态。此发明通过操控员的足部运动状态来操控目标四足机器人做出相应的运动状态，能够解放操控员的双手，人机交互好，使得对目标四足机器人的操控更为简单方便。
但是上述操作方案，机器人不能较准确的检测到操控员相对于机器人的方位，并且足部模块行走过程中干扰较大，导致机器人无法很好的随着操控员一起移动，影响人机合作效果，人机伴随体验差，不利于推广使用。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能够装配在伴随对象上的双天线伴随模组；使得机器人能够识别伴随对象相对于机器人的位置方位和转角，并能够随伴随对象一起移动和转动；进而能够有效提升人机合作效果，人机伴随体验好，利于推广使用的机器人伴随装置以及应用其的四足机器人。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种机器人伴随装置，包括设置在机器人上的伴随模组、设置在伴随对象上的目标模组，所述伴随模组和目标模组分别设有定方位组件；
所述定方位组件包括能够实现定位的天线一、能够配合天线一实现定向的天线二、能够处理天线间信号时间差或相位差的处理芯片；
通过天线一和天线二以及处理芯片，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向。
本实用新型设置具有定方位组件的目标模组，所述定方位组件具有双天线结构，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向；进而使得机器人能够识别伴随对象相对于机器人的位置方位和转角，并能够较为准确的随伴随对象一起移动和转动，抗干扰效果好，实现了从“跟随”到“伴随”的转变，进而能够有效提升人机合作效果，人机伴随体验好，利于推广使用。
进而，本实用新型的定方位组件，无需设置复杂的传感器，即可实现伴随对象相对于机器人的位置方位和转角确定，结构简单、实用，制造成本低，构思巧妙；像位姿传感器、电子罗盘、陀螺仪等都可以不设置，只通过双天线结构，即可满足伴随过程中定位置方位和定转角的要求，也可以根据成本预算有选择的设置，本领域技术人员可根据实际需求进行选择。
所述伴随对象可以为人或动物或机器人或机器狗。
所述机器人可以为四足机器人或双足机器人或其他多足机器人。
作为优选技术措施：
所述目标模组为电子标签、手环或脚环中的一种，便于用户使用。
作为优选技术措施：
所述定方位组件还包括用于确定模组相对于地球方向的电子罗盘，提升伴随精度和可靠性。
作为优选技术措施：
所述定方位组件还包括陀螺仪，提高伴随精度和可靠性。
作为优选技术措施：
所述定方位组件还包括用于避免存在检测死角问题及提升检测精度和可靠性的天线三；
所述天线三和天线一、天线二成三角形布置，方案简单、实用。
作为应用一种机器人伴随装置的优选技术措施：
一种四机器人，
包括上述的一种机器人伴随装置、能够检测到所述伴随对象的位置和/或方向和/或动作的广角镜头或鱼眼镜头。
本实用新型设置具有定方位组件的目标模组，所述定方位组件具有双天线结构，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向；进而使得机器人能够识别伴随对象相对于机器人的位置方位和转角，并能够随伴随对象一起移动和转动，实现了从“跟随”到“伴随”的转变，进而能够有效提升人机合作效果，人机伴随体验好，利于推广使用。
进一步，本实用新型设置广角镜头或鱼眼镜头，具有超广的视觉，有效减少四足机器人的视觉盲区；能够准确捕捉伴随对象的动作，提升机器人的伴随精度，同时可满足最基本的地形侦测及四周360度避障要求，安装的广角或鱼眼镜头数量少，所需的安装位置少，因而整机尺寸更加紧凑；同时降低了整机的制造成本以及机身的整体结构设计难度。
作为优选技术措施：
所述目标模组设置在人的中上部，所述中上部为头颈部或胸部或腰部。
作为优选技术措施：
所述伴随模组设置在目标模组前方或者侧方，实现自足机器人在伴随对象的前方或一侧伴随移动。进一步，实现了从“跟随”到“伴随”的转变，
本实用新型能够实现机器人在前，人在后的伴随模式，当人原地旋转的时候，机器人也能跟着一起转动。
此种前后伴随模式相比人在前机器在后的模式，具有以下优势：
1）人能够时刻注意到机器人，心态比较稳定，不易分心，从而人机交互更加友好；
2）当机器人遇到突发地形或状况，人能够很好的辅助机器人做决策。
3）人体自身的运动更直观灵活的控制机器人，比如机器人伴随人原地旋转。
作为优选技术措施：
还包括有容纳腔的机身、设置在机身端部的头部、尾部、与机身相装配的腿部、用于采集周边环境障碍信息的障碍感知传感器；所述腿部与机身的下方形成机器人的腹部与地面之间的盲区。所述障碍感知传感器可以是深度相机。
作为优选技术措施：
所述机身、头部、尾部、腿部择一或择二或全部装配能够扫描地面信息或/和机器人四周障碍物信息的广角镜头或鱼眼镜头；
所述广角镜头或鱼眼镜头朝下安装或朝下倾斜安装，其视线能够辐射到腹部与地面之间的盲区；
所述广角镜头或鱼眼镜头顶点凸出于其安装面，其视角范围为130度-300度。
本实用新型在四足机器人上装配视角能够辐射到机器人腹部下盲区的广角镜头或鱼眼镜头，进而能够获知机器人腹部下面的地形和机器人四周的障碍物，具有超广的视觉，有效减少四足机器人的视觉盲区；从而帮助机器人选择足的落脚点来防止足落地后打滑或踩到坑洞里面，或用来防止足摆动时撞到障碍物，或防止机器人移动时撞到机器人周边的障碍物。从而避免四足机器人的失控和损坏，提高了运动感知能力，有效满足四足机器人自主移动及避障的要求。
进一步，本实用新型仅仅通过在机身或头部或尾部设置一组朝下视角的广角或鱼眼镜头，即可满足最基本的地形侦测及四周360度避障要求，安装的广角或鱼眼镜头数量少，所需的安装位置少，因而整机尺寸更加紧凑；同时降低了整机的制造成本以及机身的整体结构设计难度。
所述安装面上，靠近镜头的四周装配至少一用于保护广角镜头或鱼眼镜头的突出部；
所述突出部的伸出高度大于广角镜头或鱼眼镜头的凸出高度；避免镜头磨损或者碰坏。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型设置具有定方位组件的目标模组，所述定方位组件具有双天线结构，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向；进而使得机器人能够识别伴随对象相对于机器人的位置方位和转角，并能够较为准确的随伴随对象一起移动和转动，抗干扰效果好，实现了从“跟随”到“伴随”的转变，进而能够有效提升人机合作效果，人机伴随体验好，利于推广使用。
进而，本实用新型的定方位组件，无需设置复杂的传感器，即可实现伴随对象相对于机器人的位置方位和转角确定，结构简单、实用，制造成本低，构思巧妙。
附图说明
图1为本实用新型第一种伴随模式；
图2为本实用新型第二种伴随模式。
图3为本实用新型第三种伴随模式；
图4为本实用新型定方位原理示图。
附图标记说明：
1、四足机器人；2、伴随对象；3、定方位组件；11、头部；12、机身；13、尾部；14、腿部；31、天线一；32、天线二。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。
需要说明的是，本文所使用的术语 “上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的。
如图1-3所示，一种机器人伴随装置，包括设置在机器人上的伴随模组、设置在伴随对象2上的目标模组，所述伴随模组和目标模组分别设有定方位组件；
所述定方位组件3包括能够实现定位的天线一31、能够配合天线一31实现定向的天线二32、能够处理天线间信号时间差或相位差的处理芯片；
通过天线一31和天线二32以及处理芯片，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向。
本实用新型经过不断探索以及试验，打破现有的伴随方案：只识别动作，不识别方向的技术偏见。本实用新型设置具有定方位组件3的目标模组，所述定方位组件3具有双天线结构，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向；进而使得机器人能够识别伴随对象相对于机器人的位置方位和转角，并能够随伴随对象2一起转动，进而能够有效提升人机合作效果，人机伴随体验好，利于推广使用。
进而，本实用新型的定方位组件3，无需设置复杂的传感器，即可实现伴随对象相对于机器人的位置方位和转角确定，结构简单、实用，制造成本低，构思巧妙；像位姿传感器、电子罗盘、陀螺仪等都可以不设置，只通过双天线结构，即可满足伴随过程中定位置方位和定转角的要求，也可以根据成本预算有选择的设置，本领域技术人员可根据实际需求进行选择。
本实用新型模组使用样式的具体实施例：
所述目标模组为电子标签、手环或脚环中的一种，便于用户使用。
本实用新型增设电子罗盘的一种具体实施例：
所述定方位组件3还包括用于确定模组相对于地球方向的电子罗盘，提升伴随精度和可靠性。
本实用新型增设陀螺仪的一种具体实施例：
所述定方位组件3还包括陀螺仪，提高伴随精度和可靠性。
本实用新型一种最佳实施例：
所述定方位组件3还包括用于避免存在检测死角问题及提升检测精度和可靠性的天线三；
所述天线三和天线一31、天线二32成三角形布置，方案简单、实用。
本实用新型应用一种机器人伴随装置的实施例：
一种四机器人，包括上述的一种机器人伴随装置、能够检测到所述伴随对象2的位置和/或方向和/或动作的广角镜头或鱼眼镜头、具有容纳腔的机身12、设置在机身12端部的头部11、尾部13、与机身12相装配的腿部14、用于采集周边环境障碍信息的障碍感知传感器；所述腿部14与机身12的下方形成机器人的腹部与地面之间的盲区。
本实用新型经过不断探索以及试验，打破现有的伴随方案：只需识别动作，无需识别方向的技术偏见。本实用新型设置具有定方位组件3的目标模组，所述定方位组件3具有双天线结构，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向；进而使得机器人能够识别伴随对象相对于机器人的位置方位和转角，并能够随伴随对象2一起转动，进而能够有效提升人机合作效果，人机伴随体验好，利于推广使用。
进一步，本实用新型设置广角镜头或鱼眼镜头，具有超广的视觉，有效减少四足机器人1的视觉盲区；能够准确捕捉伴随对象的动作，提升机器人的伴随精度，同时可满足最基本的地形侦测及四周360度避障要求，安装的广角或鱼眼镜头数量少，所需的安装位置少，因而整机尺寸更加紧凑；同时降低了整机的制造成本以及机身12的整体结构设计难度。
所述障碍感知传感器可以是深度相机。
本实用新型目标模组装配位置的一种具体实施例：
所述目标模组设置在人的中上部，所述中上部为头部11或颈部或胸部或腰部。
本实用新型伴随模式的一种具体实施例：
所述伴随模组设置在目标模组前方或者侧方，实现自足机器人在伴随对象2的前方或一侧伴随移动。
本实用新型能够实现机器人在前，人在后的伴随模式，当人原地旋转的时候，机器人也能跟着一起转动。
此种前后伴随模式相比人在前机器在后的模式，具有以下优势：
1）人能够时刻注意到机器人，心态比较稳定，不易分心，从而人机交互更加友好；
2）当机器人遇到突发地形或状况，人能够很好的辅助机器人做决策。
3）人体自身的运动更直观灵活的控制机器人，比如机器人伴随人原地旋转。
本实用新型设置具有超广视角镜头的一种具体实施例：
所述机身12、头部11、尾部13、腿部14择一或择二或全部装配能够扫描地面信息或/和机器人四周障碍物信息的广角镜头或鱼眼镜头；
所述广角镜头或鱼眼镜头朝下安装或朝下倾斜安装，其视线能够辐射到腹部与地面之间的盲区；
所述广角镜头或鱼眼镜头顶点凸出于其安装面，其视角范围为130度-300度。
本实用新型在四足机器人1上装配视角能够辐射到机器人腹部下盲区的广角镜头或鱼眼镜头，进而能够获知机器人腹部下面的地形和机器人四周的障碍物，具有超广的视觉，有效减少四足机器人1的视觉盲区；从而帮助机器人选择足的落脚点来防止足落地后打滑或踩到坑洞里面，或用来防止足摆动时撞到障碍物，或防止机器人移动时撞到机器人周边的障碍物。从而避免四足机器人1的失控和损坏，提高了运动感知能力，有效满足四足机器人1自主移动及避障的要求。
进一步，本实用新型仅仅通过在机身12或头部11或尾部13设置一组朝下视角的广角或鱼眼镜头，即可满足最基本的地形侦测及四周360度避障要求，安装的广角或鱼眼镜头数量少，所需的安装位置少，因而整机尺寸更加紧凑；同时降低了整机的制造成本以及机身12的整体结构设计难度。
所述安装面上，靠近镜头的四周装配至少一用于保护广角镜头或鱼眼镜头的突出部；
所述突出部的伸出高度大于广角镜头或鱼眼镜头的凸出高度；避免镜头磨损或者碰坏。
如图4所示，本实用新型的双天线结构定方位工作原理：
所述伴随模组和目标模组分别设有定方位组件3。
所述定方位组件3具有至少2个独立天线，其包括天线一31、天线二32。
至少2个独立天线共同连接处理芯片。所述处理芯片处理天线采集的无线电信号，获得无线电信号到达各天线相互之间的时间差或相位差L1。依据所述时间差或相位差L1和各天线相互之间的几何位置关系，即可获得伴随模组和目标模组相对于对方的方向，所述位置关系包括两天线之间的间距L0、方向夹角θ。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人伴随装置，包括设置在机器人上的伴随模组、设置在伴随对象(2)上的目标模组，其特征在于，所述伴随模组和目标模组分别设有定方位组件(3)；
所述定方位组件(3)包括能够实现定位的天线一(31)、能够配合天线一(31)实现定向的天线二(32)、能够处理天线间信号时间差或相位差的处理芯片；
通过天线一(31)和天线二(32)以及处理芯片，实现伴随与被伴随相互之间的定位、定向。
2.如权利要求1所述的一种机器人伴随装置，其特征在于，
所述目标模组为电子标签、手环或脚环中的一种。
3.如权利要求1所述的一种机器人伴随装置，其特征在于，
所述定方位组件(3)还包括用于确定模组相对于地球方向的电子罗盘。
4.如权利要求1所述的一种机器人伴随装置，其特征在于，
所述定方位组件(3)还包括陀螺仪。
5.如权利要求1-4任一所述的一种机器人伴随装置，其特征在于，
所述定方位组件(3)还包括用于避免存在检测死角问题及提升检测精度和可靠性的天线三；
所述天线三和天线一(31)、天线二(32)成三角形布置。
6.一种四足机器人，其特征在于，
包括如权利要求1-5任一所述的一种机器人伴随装置、能够检测到所述伴随对象(2)的位置和/或方向和/或动作的广角镜头或鱼眼镜头。
7.如权利要求6所述的一种四足机器人，其特征在于，
所述目标模组设置在人的中上部，所述中上部为头颈部或胸部或腰部。
8.如权利要求7所述的一种四足机器人，其特征在于，
所述伴随模组设置在目标模组前方或者侧方，实现自足机器人在伴随对象(2)的前方或一侧伴随移动。
9.如权利要求8所述的一种四足机器人，其特征在于，
还包括有容纳腔的机身(12)、设置在机身(12)端部的头部(11)、尾部(13)、与机身(12)相装配的腿部(14)、用于采集周边环境障碍信息的障碍感知传感器；所述腿部(14)与机身(12)的下方形成机器人的腹部与地面之间的盲区。
10.如权利要求9所述的一种四足机器人，其特征在于，
所述机身(12)、头部(11)、尾部(13)、腿部(14)择一或择二或全部装配能够扫描地面信息或/和机器人四周障碍物信息的广角镜头或鱼眼镜头；
所述广角镜头或鱼眼镜头朝下安装或朝下倾斜安装，其视线能够辐射到腹部与地面之间的盲区；
所述广角镜头或鱼眼镜头顶点凸出于其安装面，其视角范围为130度-300度；
所述安装面上，靠近镜头的四周装配至少一用于保护广角镜头或鱼眼镜头的突出部；
所述突出部的伸出高度大于广角镜头或鱼眼镜头的凸出高度。
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