一種陪跑機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種陪跑機器人，該陪跑機器人包括運動執行器、設置于運動執行器上方的Kinect傳感器、數據中轉站、上位機系統、電源模塊、轉串口模塊和運動控制器；其中Kinect傳感器通過數據中轉站與上位機系統連接；數據中轉站通過轉串口模塊、運動控制器與運動執行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運動控制器和運動執行器供電；運動執行器包含底盤、三組全向輪和電機，三組全向輪固定在底盤上，全向輪組與組之間的距離相等，電機與運動控制器連接，電機驅動全向輪。本實用新型的陪跑機器人在底盤上設置三輪全向輪結構，使得該陪跑機器人具有高靈活性，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】一種陪跑機器人
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及自主移動機器人領域，更具體地，涉及一種陪跑機器人。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活質量的提高，自主移動的機器人已經可以代替人來完成普通的清潔工作、貨物搬運、兒童教育、家庭娛樂等各種事務，能靈活自主移動并能與人互動的機器人，不僅是一項極具應用前景的高新技術，也是當前機器人行業的研究重點。
[0003]目前，自主跟蹤目標物體的移動機器人發展正處于起步階段，還沒有得到大規模的推廣。現有技術中，提供了三種跟隨機器人:跟隨機器人(I)通過Kinect傳感器采集深度信息，動態地更新保存地圖，成功實現了目標跟蹤和避障；跟隨機器人(2)利用Kinect傳感器的目標跟蹤算法，結合目標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；跟隨機器人(3)結合路徑跟隨算法，把人的行走路徑作為跟蹤的路徑，使陪跑機器人沿著與被跟隨的人完全相同的路徑行走。
[0004]跟隨機器人(I)、(2)考慮的跟蹤目標為對普通物體的跟蹤，而非對人體的跟蹤。在對人體進行跟蹤的時候，由于人體的運動具有任意性，跟隨機器人(I)、(2)無論是結構還是控制方法都不足以使移動機器人實現對人體的快速跟隨；此外，跟隨機器人(I)、(2)、
(3)的平臺為均為兩輪差速結構，兩輪差速結構的移動機器人為非全向移動機器人，在移動中的靈活度相對不足；同時，上述跟隨機器人(I)、(2)、(3)跟蹤目標物體時的運動速度較慢，難以實現跟隨人體慢跑的功能。
實用新型內容
[0005]本實用新型為克服上述現有技術所述的不足，提供一種高靈活性、可快速往任意方向移動的陪跑機器人。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下:
[0007]本陪跑機器人包括運動執行器、設置于運動執行器上方的Kinect傳感器、數據中轉站、上位機系統、電源模塊、轉串口模塊和運動控制器；其中Kinect傳感器通過數據中轉站與上位機系統連接；數據中轉站通過轉串口模塊、運動控制器與運動執行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運動控制器和運動執行器供電；其中運動執行器包含底盤、三組全向輪和電機，三組全向輪固定在底盤上，全向輪組與組之間的距離相等，電機與運動控制器連接，電機驅動全向輪。
[0008]本實用新型的陪跑機器人在底盤上設置三輪全向輪結構，使得該陪跑機器人具有聞靈活性，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]為了使陪跑機器人的運動控制更加精確，陪跑機器人還包括有測速模塊，測速模塊的輸入端接運動執行器，輸出端接運動控制器；測速模塊為編碼器，編碼器的轉動軸通過聯軸器與電機連接。
[0010]進一步地，所述的電機為額定電壓為24V的電機。
[0011]本實用新型的陪跑機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，為了降低陪跑機器人的負重，本實用新型的陪跑機器人的電源由兩塊12V的鋰電池串聯而成。
[0012]同時為了降低穩壓芯片的損耗和穩壓芯片本身的功耗，本陪跑機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、第一電壓調節器、第二電壓調節器和第三電壓調節器，電源向電機供電；第一電壓調節器的輸出端接Kinect傳感器，第二電壓調節器的輸出端接測速模塊，第三電壓調節器的輸出端接運動控制器。
[0014]進一步地，電源模塊上設有LED指示燈。
[0015]進一步地，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，每組金屬條之間的夾角為120度，全向輪設置在電機的外側，電機驅動全向輪。
[0016]為了避免因碰撞破壞電機轉軸和全向輪，所述全向輪的外側設置有一個方形的保護槽。
[0017]與現有技術相比，本實用新型技術方案的有益效果:
[0018]本實用新型的陪跑機器人在底盤上設置三輪全向輪結構，使得該陪跑機器人具有聞靈活性，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為本陪跑機器人的系統結構圖。
[0020]圖2為實施例1陪跑機器人底盤結構示意圖。
[0021]圖3為電源模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本實用新型的技術方案做進一步的說明。
[0023]實施例1
[0024]如圖1、圖2、圖3所示，本陪跑機器人包括運動執行器、設置于運動執行器上方的Kinect傳感器、數據中轉站、上位機系統、電源模塊、轉串口模塊和運動控制器；其中Kinect傳感器通過數據中轉站與上位機系統連接；數據中轉站通過轉串口模塊、運動控制器與運動執行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運動控制器和運動執行器供電；其中運動執行器包含底盤、三組全向輪2和電機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I與運動控制器連接，電機I驅動全向輪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，金屬條的材質優選輕質金屬，本實施例中，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1，每組金屬條之間的夾角為120度，全向輪2設置在電機I的外側，電機I驅動全向輪2。
[0027]為了使陪跑機器人在地形復雜時候能夠對運動速度進行調整，本實施例中，陪跑機器人還包括有測速模塊，測速模塊的輸入端接運動執行器，輸出端接運動控制器。測速模塊采集陪跑機器人的速度信息，輸送到運動控制器，運動控制器根據上述信息，對陪跑機器人的運動速度進行調整。在本實施例中，測速模塊為編碼器3，編碼器3的轉動軸通過聯軸器與電機I連接。各金屬條組中兩根平行的金屬條間留有一點的間隔，用于安裝設置電機1、編碼器3。
[0028]本實施例中，電機I選用額定電壓為24V的maxon電機，為了能使陪跑機器人正常工作，需要使用電源輸出24V電壓向電機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，為了降低陪跑機器人的負重，使機器人的行駛更加的輕便，所以本陪跑機器人的電源由兩塊重量較小的12V鋰電池串聯而成。
[0029]本陪跑機器人各部件需要四種電壓:24V、12V、5V、3.3V。為了降低穩壓芯片的損耗和穩壓芯片本身的功耗，本陪跑機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、第一電壓調節器、第二電壓調節器和第三電壓調節器，電源向電機I供電；第一電壓調節器的輸出端接Kinect傳感器，第二電壓調節器的輸出端接測速模塊，第三電壓調節器的輸出端接運動控制器，其中第一電壓調節器、第二電壓調節器為LM2596穩壓電路，第三電壓調節器為LM1117穩壓電路。本實施例中，電源模塊上設有LED指示燈。
[0031]由于陪跑機器人在運動的時候可能會出現與其他物體碰撞的情況，在出現的碰撞比較嚴重的時候，甚至會導致電機轉軸折斷，為了保護電機1，本陪跑機器人在全向輪2的外側加上了一個保護槽，在出現碰撞的時候，抵消一部分的碰撞力，保護電機I，避免受到損害。
[0032]上述方案中，數據中轉站為筆記本中轉站；運動控制器為K60單片機；轉串口模塊選用USB轉換芯片PL2303HXA。
[0033]本實用新型的陪跑機器人在底盤上設置三輪全向輪結構，使得該陪跑機器人具有聞靈活性，可快速往任意方向移動，如能夠縱向行駛、水平移動和自旋。
【權利要求】
1.一種陪跑機器人，包括運動執行器、設置于運動執行器上方的Kinect傳感器、數據中轉站、上位機系統、電源模塊、轉串口模塊和運動控制器；其中Kinect傳感器通過數據中轉站與上位機系統連接；數據中轉站通過轉串口模塊、運動控制器與運動執行器連接；電源模塊向Kinect傳感器、運動控制器和運動執行器供電；其特征在于:其中運動執行器包含底盤、三組全向輪(2 )和電機(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(I)與運動控制器連接，電機(I)驅動全向輪(2)。
2.根據權利要求1所述的陪跑機器人，其特征在于:所述陪跑機器人還包括有測速模塊，測速模塊的輸入端接運動執行器，測速模塊的輸出端接運動控制器。
3.根據權利要求2所述的陪跑機器人，其特征在于:所述測速模塊為編碼器(3)，編碼器(3 )的轉動軸通過聯軸器與電機(I)連接。
4.根據權利要求1或2所述的陪跑機器人，其特征在于:所述電機(I)為額定電壓為24V的電機(I)。
5.根據權利要求4所述的陪跑機器人，其特征在于:所述電源模塊包括順次連接的電源、第一電壓調節器、第二電壓調節器和第三電壓調節器；其中電源由兩塊12V的鋰電池串聯而成，電源向電機(I)供電；第一電壓調節器的輸出端接Kinect傳感器，第二電壓調節器的輸出端接測速模塊，第三電壓調節器的輸出端接運動控制器。
6.根據權利要求5所述的陪跑機器人，其特征在于:所述電源模塊上設有LED指示燈。
7.根據權利要求1或2所述的陪跑機器人，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(1)，每組金屬條之間的夾角為120度，全向輪(2)設置在電機(I)的外側，電機(I)驅動全向輪(2)。
8.根據權利要求7所述的陪跑機器人，其特征在于:所述全向輪(2)的外側設置有一個方形的保護槽。
【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 優先權日:2014年9月12日
【發明者】成慧, 李小錕, 黃志杰 申請人:中山大學