一種全方位移動載人智慧機器人的製作方法

2023-10-10 08:58:44

專利名稱：一種全方位移動載人智慧機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於室內代步工具，具體涉及一種移動載人機器人。
背景技術：
已有的國內200820180111. 5公開的雙輪自平衡機器人主要是針對戶 外運動而設計。由於其結構的限定，轉彎時有半徑差無法實現在平面內延任意方向無半徑 差運動，而圖書館工作人員在整理書目或超市理貨員在清理貨物時往往需要橫向，前斜向， 後斜向等全方向運動，而針對此類人群的需要研發的室內代步工具卻存在空白。
發明內容發明目的本實用新型提供一種高效率的室內代步工具，通過由四個稱重傳感器 組成的生物反饋平臺作為人的意圖的檢測手段，經過控制器處理生物反饋信號後判斷人將 要的行走方向，控制全方位移動平臺按照人的意圖運動。技術方案本實用新型是通過以下技術方案實施的一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於所述機器人包括四個全向輪，全向 輪斜向45°連接到全向輪連接機構外側，全向輪連接機構內側設置有伺服電機，伺服電機 的位置與全向輪的位置相對應，伺服電機上的連接軸穿過位於全向輪連接機構上的第二連 接孔和位於全向輪上的第一連接孔，將全向輪與伺服電機連接；生物反饋平臺與全向輪連 接機構連接，生物反饋平臺由傳感器支撐平臺、稱重傳感器、載人支撐平臺組成，其中傳感 器支撐平臺設置在全向輪連接機構上表面，傳感器支撐平臺上與伺服電機相對應位置安裝 有稱重傳感器，稱重傳感器上設置有載人支撐平臺；伺服電機的控制信號線和生物檢測平 臺的檢測線與微型計算機控制系統連接，微型計算機控制系統固定在傳感器支撐平臺下表 面。所述全向輪由小輪和連接機構組成，四個小輪由連接機構組合成一個大輪，兩個 大輪錯開45°連接在一起就組成了全向輪。所述微型計算機控制系統包括車輪速度傳感器、四輪動力驅動模塊、使用者行走 方向檢測信號調理模塊、控制環路、反饋環路、中央控制單元CPU、功率放大器、電源、用於緊 急制動的緊急開關。所述微型計算機控制系統還包括四個顯示工作狀態的發光二極體、聲音提示系 統、人機互動界面控制屏。所述伺服電機為永磁直流無刷減速電機。所述電源為蓄電池。用於緊急制動的緊急制動開關安裝在載人支撐平臺上表面。優點及效果與現有技術相比，本實用新型的優點在於1、專門針對室內移動特點設計是一種室內全方向代步工具；2、通過生物反饋平臺作為檢測手段智能的判斷人的行走意圖，控制機器人在平面 內任意運動。
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圖1為本實用新型的整體結構示意圖；圖2為本實用新型的全向輪結構示意圖；圖3為本實用新型的連接機構結構示意圖；圖4為本實用新型的生物反饋平臺分解結構示意圖；附圖標記說明1、全向輪連接機構 2、全向輪 4、微型計算機控制系統 5、伺服電機 6、小 輪7、連接機構8、第一連接孔12、第二連接孔13、稱重傳感器14、傳感器支撐平臺 15、載人支撐平臺17緊急制動開關。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行具體說明全向輪連接機構1為包含八個側面的筒狀結構，相鄰兩個側面呈45°角連接，不 相鄰的四個側面中心位置帶有第二連接孔12，這四個側面的外側分別連接有一個全向輪 2，內側則連接有伺服電機5，伺服電機5選用永磁直流無刷減速電機，其位置與全向輪2的 位置相對應，伺服電機5上的連接軸穿過第二連接孔12和位於全向輪2上的第一連接孔8， 將全向輪2與伺服電機5連接；全向輪連接機構1上面安裝有生物反饋平臺，伺服電機5的 控制信號線和生物檢測平臺的檢測線與微型計算機控制系統4連接。微型計算機控制系統4包括車輪速度傳感器、四輪動力驅動模塊、使用者行走方 向檢測信號調理模塊、控制環路、反饋環路、中央控制單元CPU、功率放大器、電源、用於緊急 制動的緊急制動開關17 ；根據實際需要，微型計算機控制系統4還可以包括四個顯示工作 狀態的發光二極體、聲音提示系統、人機互動界面控制屏；電源選用蓄電池，通過電源處理 電路提供3V、5V、12V、24V工作電壓提供給機器人。所述全向輪由小輪6和連接機構7組成，四個小輪6由連接機構7組合成一個大 輪，兩個大輪錯開45°連接在一起就組成了全向輪2，在全向輪2中心有通孔作為第一連接 孔8。生物反饋平臺由傳感器支撐平臺14、稱重傳感器13、載人支撐平臺15組成，其中 傳感器支撐平臺14呈十字交叉型，設置在全向輪連接機構1上表面，傳感器支撐平臺14的 四個角分別設置有稱重傳感器13，稱重傳感器13的位置與伺服電機5的位置相對應，稱重 傳感器13上設置有平板狀的載人支撐平臺15。四個用於緊急制動的緊急制動開關17安裝在載人支撐平臺15上表面，而微型計 算機控制系統4安裝在傳感器支撐平臺14的下表面。全方位移動載人智慧機器人的運行方法為四個全向輪2分別獨立受控於微型計算機控制系統4，稱重傳感器13可以由力和 力矩的關係計算出人的重心變化與稱重傳感器13的輸出信號變化之間的關係，將此信號 傳輸給微型計算機控制系統4後，微型計算機控制系統4可以建立相應的數學模型來計算 出人的重心變化，從而判斷人的行走意圖，然後通過四個伺服電機5給四個全向輪2發出行 走信號；在運動過程中，微型計算機控制系統4可以通過調整伺服電機5的轉數來調節整個 機器人的行走速度、行走方向，完成機器人在平面內的全方位運動。[0029]如果包括四個顯示工作狀態的發光二極體、聲音提示系統、人機互動界面控制屏， 則在運動過程中，微型計算機控制系統4還應完成以下工作控制四個顯示工作狀態的發 光二極體來顯示當前工作狀態；控制人機互動界面控制屏來接收參數設置；控制聲音提示 系統提示使用者當前運動信息；接收緊急制動開關17的信號準備完成制動動作。以上所述為本實用新型的優選實施方式，在不脫離本實用新型構思前提下所做出 的變形和改進，也視為屬於本實用新型保護範圍。
權利要求一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於所述機器人包括四個全向輪(2)，全向輪(2)斜向45°連接到全向輪連接機構(1)外側，全向輪連接機構(1)內側設置有伺服電機(5)，伺服電機(5)的位置與全向輪(2)的位置相對應，伺服電機(5)上的連接軸穿過位於全向輪連接機構(1)上的第二連接孔(12)和位於全向輪(2)上的第一連接孔(8)，將全向輪(2)與伺服電機(5)連接；生物反饋平臺與全向輪連接機構(1)連接，生物反饋平臺由傳感器支撐平臺(14)、稱重傳感器(13)、載人支撐平臺(15)組成，其中傳感器支撐平臺(14)設置在全向輪連接機構(1)上表面，傳感器支撐平臺(14)上與伺服電機(5)相對應位置安裝有稱重傳感器(13)，稱重傳感器(13)上設置有載人支撐平臺(15)；伺服電機(5)的控制信號線、生物檢測平臺的檢測線與微型計算機控制系統(4)連接，微型計算機控制系統(4)固定在傳感器支撐平臺(14)下表面。
2.根據權利要求1所述一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於所述全向輪(2) 由小輪(6)和連接機構(7)組成，四個小輪(6)由連接機構(7)組合成一個大輪，兩個大輪 錯開45°連接在一起就組成了全向輪(2)。
3.根據權利要求1所述一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於所述微型計算 機控制系統(4)包括車輪速度傳感器、四輪動力驅動模塊、使用者行走方向檢測信號調理 模塊、控制環路、反饋環路、中央控制單元CPU、功率放大器、電源、用於緊急制動的緊急開 關。
4.根據權利要求1或3所述一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於所述微型 計算機控制系統(4)還包括四個顯示工作狀態的發光二極體、聲音提示系統、人機互動界 面控制屏。
5.根據權利要求1所述一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於所述伺服電機 (5)為永磁直流無刷減速電機。
6.根據權利要求3所述一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於所述電源為蓄 電池。
7.根據權利要求3所述一種全方位移動載人智慧機器人，其特徵在於用於緊急制動 的緊急制動開關(17)安裝在載人支撐平臺(15)上表面。
專利摘要一種全方位移動載人智慧機器人，包括斜向45°連接到全向輪連接機構外側的全向輪，全向輪連接機構內側相應位置有伺服電機，伺服電機與全向輪通過連接軸連接；生物反饋平臺安裝在全向輪連接機構上表面；伺服電機的控制信號線和生物檢測平臺的檢測線與微型計算機控制系統連接。本實用新型專門針對室內移動特點而設計，是一種高效率的室內全方向代步工具。
文檔編號B62D51/02GK201677940SQ201020190679
公開日2010年12月22日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者張秋豪, 楊俊友, 白山, 白殿春, 郭洪澈 申請人:瀋陽工業大學