專利名稱：多功能家用服務機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于小型機器人領(lǐng)域，具體涉及到多功能家用服務機器人。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在市場上家用服務類機器人功能比較單一，主要是一些清潔型機器人，用于物品整理和存儲的機器人更是少而又少，并不能滿足用戶需要。本產(chǎn)品不僅可以進行物品整理，還可以將這種整理分為全自動和半自動的，將物品放入箱體可以由用戶手動放入，也可以由機器自動將物品從地面收進箱體，實現(xiàn)了功能的多樣化?，F(xiàn)在大多數(shù)機器人需要人工定期維修檢測，這不僅沒有解放人反而讓人去照顧機器人，增加了人的負擔抬高了用戶的使用門檻。我們希望機器人能夠自我維護和儲能從而擺脫用戶的照料，“全心全意”的為用戶服務?；诖吮咀髌诽貏e為移動機器人設計了維護站，供其進行自我故障檢測、充電、基本清潔，實現(xiàn)了從使用到維護的全面自動化，免除用戶 能源。本產(chǎn)品的太陽能供電有自動對光功能，其機構(gòu)占用體積較小，并且能進行兩個軸向的調(diào)節(jié)。此功能將我們的設計引入了“人一機一環(huán)境”的系統(tǒng)設計理念，既實現(xiàn)社會價值又利用了自然價值，是未來家用機器人供能系統(tǒng)的一種設計趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種多功能家用服務機器人，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的室內(nèi)定位、路徑規(guī)劃等家庭服務類機器人基本的移動技術(shù)，在室內(nèi)執(zhí)行任務時擁有實際使用價值，基本實現(xiàn)完全自動化的服務，避免遙控帶來的不便。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為多功能家用服務機器人，采用履帶式行走系統(tǒng)，還包括維護系統(tǒng)和整理系統(tǒng)所述維護系統(tǒng)包括底板3，底板3上設置有由對接啟動光電對管組I和對接終止光電對管組2組成的對接燈組；底板3上還固定第一機架4，第一機架4上布置有固定于其中間的豎向的第一絲杠5，第一絲杠5 —側(cè)設置第一限位電鍵6，第一絲杠5上有第一螺母7，第一機架4頂端固定第一電機8,第一電機8接第一齒輪9,第一齒輪9與第二齒輪10哨合，第二齒輪10與第一絲杠5傳動，第一齒輪9與第三齒輪11連接實現(xiàn)同軸轉(zhuǎn)動，該軸端與計數(shù)電鍵12接觸以在轉(zhuǎn)動時實現(xiàn)計數(shù)，第一螺母7 —邊固定有平衡用的平衡機構(gòu)13，平衡機構(gòu)13前端固定有拍照指示燈20、故障監(jiān)測攝像頭和溫度傳感器21 ;第一螺母7另一邊固定有第二電機14,第二電機14連接第一齒輪箱15,第一齒輪箱15通過卡槽與第一齒條16連接，第一齒條16固定于桿18上，桿18的前方裝有充電接頭19和維護狀態(tài)指示燈組22，第二電機14的下方固定有第一限位電鍵17 ；所述整理系統(tǒng)的主要機構(gòu)都分布在箱體機架40中，由上至下依次為推送臂、頂門和升降臺所述推送臂，由兩個移動副組成，一個移動副由第一鏈條44經(jīng)由固定于推板43的兩端的第七齒輪42和第八齒輪41過渡連接組成，另一個移動副采用齒輪齒條機構(gòu)，由第二齒條32固定于推板43的一側(cè)，第二齒輪箱38和第三齒輪箱36均通過卡槽與第二齒條32連接，第六電機37驅(qū)動第三齒輪箱36，第二齒輪箱38固定于箱體機架40的后方，推板43上連接有移動副滑塊71，第二齒輪箱38被驅(qū)動時第二齒條32相對平動，進而帶動移動副滑塊71移動；所述頂門包括通過曲柄滑塊的連桿57相連的頂門右面55和頂門左面56，頂門左面56下方設置有太陽能電池板54，頂門由對稱分布于箱體機架40頂部的傳動機構(gòu)帶動，傳動機構(gòu)包括第九齒輪33，第九齒輪33為主動件并由第五電機34驅(qū)動，第九齒輪33通過卡 槽與在固定于箱體機架40上的第三齒條73連接；所述升降臺由平臺35和支撐它的四個絲杠螺母機構(gòu)組成。所述行走系統(tǒng)包括以第二機架29作為底盤的主履帶部分，在第二機架29上對稱分布有兩個第三電機59，第三電機59經(jīng)由從動輪61與主動輪60構(gòu)成的兩級傳動齒輪驅(qū)動，主動輪60懸空，從動輪61與帶動副履帶部分的第五齒輪58同軸轉(zhuǎn)動。行走系統(tǒng)的主副履帶部分之間由一個移動副，以及三個轉(zhuǎn)動副組成。移動副是兩個第二絲杠25以及與之相配的兩個第二螺母24組成，兩第二螺母24通過固定件39對稱固定于副履帶之上；轉(zhuǎn)動副機架23固定于第二機架29上，三個作為轉(zhuǎn)動副的齒輪固定于移動副機架23中間，固定于移動副機架23上的第四電機66帶動小齒輪69轉(zhuǎn)動，小齒輪69帶動與其嚙合的中心齒輪68轉(zhuǎn)動，通過這種二級齒輪傳動帶動與中心齒輪68嚙合的第四齒輪67轉(zhuǎn)動，如第四齒輪67與第二絲杠25通過軸連接實現(xiàn)同軸轉(zhuǎn)動，進而帶動副履帶部分實現(xiàn)二維方向的運動，副履帶部分的第五齒輪58與主履帶部分的從動輪61同軸轉(zhuǎn)動，第五齒輪58與第六齒輪72嚙合帶動其轉(zhuǎn)動，在主、副履帶的兩側(cè)各設有一組防脫鏈輪28、26。在轉(zhuǎn)動副機架23上的維護對接燈77，通過與維護站上的對接啟動光電對管組I和對接終止光電對管組2進行光信號的發(fā)射與接收完成對接工作。固定在箱體機架40右端的充電受口 74，與維護臺上的充電接口 19對接實現(xiàn)充電。推送臂、頂門和升降臺之間沒有直接連接，它們均通過各自的部分部件固定在箱體機架40上。推送臂中的第二齒輪箱38和第三齒輪箱36都固定在箱體機架40的后方；第三齒條73固定在箱體機架40上，頂門左面56通過軸75固定在箱體機架40上，升降臺中的第四絲杠31通過絲杠套76固定在箱體機架40上。與技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是I)這款機器人主要是針對小型物品的移動整理設計的。這種整理分為全自動和半自動的。將物品放入箱體可以由用戶手動放入，也可由機器自動將物品從地面收進箱體，實現(xiàn)了功能的多樣化。并且此整理功能不同于以往機器人的“平面”整理，它可以實現(xiàn)“立體整理”，即從地面到桌面，適用于未來的生活。2)本作品特別為移動機器人設計了維護站供其進行自我故障檢測和充電，實現(xiàn)了從使用到維護的全面自動化，免除用戶引入機器人后定期維護的繁雜事物并降低了用戶使用時需掌握的技術(shù)門檻。3)整理系統(tǒng)的升降臺使用蝶形布置的鏈傳動機構(gòu)，使得傳動齒輪不易打滑，增大傳動拉力。4)推送臂采用雙倍行程的齒輪齒條和鏈傳動組合的結(jié)構(gòu)，在不增加電機數(shù)量、不減小推送距離的條件下，將推送臂長度減小了一半，推送速度增加了一倍，節(jié)約機構(gòu)布置空間。


圖I是本發(fā)明主視圖。圖2是本發(fā)明左視圖。圖3是本發(fā)明俯視圖。圖4是本發(fā)明推送臂機構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明底盤蝶形分布電機圖。圖6是本發(fā)明主副履帶結(jié)構(gòu)簡圖。圖7是本發(fā)明升降平臺簡圖。圖8是本發(fā)明鏟斗收放機構(gòu)簡圖。圖9是本發(fā)明頂門傳動機構(gòu)簡圖。圖10是本發(fā)明主履帶部分主動輪機構(gòu)簡圖。圖11是本發(fā)明維護站的主視圖。圖12是本發(fā)明維護站的左視圖。圖13是本發(fā)明維護站的俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。本發(fā)明為一種采用履帶式行走系統(tǒng)的多功能家用服務機器人，同時還包括了維護系統(tǒng)和整理系統(tǒng)。本發(fā)明采用的行走系統(tǒng)包括以第二機架29作為底盤的主履帶部分，如圖6所示，在第二機架29上對稱分布有兩個第三電機59，第三電機59經(jīng)由從動輪61與主動輪60構(gòu)成的兩級傳動齒輪驅(qū)動，主動輪60懸空，從動輪61與帶動副履帶部分的第五齒輪58同軸轉(zhuǎn)動。行走系統(tǒng)的主副履帶部分之間由一個移動副，以及三個轉(zhuǎn)動副組成。如圖I和圖3所示，移動副是兩個第二絲杠25以及與之相配的兩個第二螺母24組成，兩第二螺母24通過固定件39對稱固定于副履帶之上；再如圖I所示，轉(zhuǎn)動副機架23固定于第二機架29上，又如圖10和圖I所示，三個作為轉(zhuǎn)動副的齒輪固定于移動副機架23中間，固定于移動副機架23上的第四電機66帶動小齒輪69轉(zhuǎn)動，小齒輪69帶動與其嚙合的中心齒輪68轉(zhuǎn)動，通過這種二級齒輪傳動帶動與中心齒輪68嚙合的第四齒輪67轉(zhuǎn)動，如第四齒輪67與第二絲杠25通過軸連接實現(xiàn)同軸轉(zhuǎn)動,進而帶動副履帶部分實現(xiàn)二維方向的運動,副履帶部分的第五齒輪58與主履帶部分的從動輪61同軸轉(zhuǎn)動，第五齒輪58與第六齒輪72嚙合帶動其轉(zhuǎn)動，在主、副履帶的兩側(cè)各設有一組防脫鏈輪28、26。再如圖1，在轉(zhuǎn)動副機架23上的維護對接燈77，通過與維護站上的對接啟動光電對管組I和對接終止光電對管組2進行光信號的發(fā)射與接收完成對接工作。固定在箱體機架40右端的充電受口 74，與維護臺上的充電接口 19對接實現(xiàn)充電。該行走系統(tǒng)還包括鏟斗62，如圖8所示，鏟斗62由一組第三絲杠64、與之相配的第三螺母65以及雙搖桿63帶動，第三絲杠64固定于主履帶部分的兩條對稱排布的履帶的中間，第五電機70與第三絲杠64同軸連接；第三螺母65與雙搖桿63通過軸連接在一起，雙搖桿63連接著鏟斗62。所述整理系統(tǒng)的主要機構(gòu)都分布在箱體機架40中，由上至下依次為推送臂、頂門和升降臺所述推送臂，由兩個移動副組成，如圖4，一個移動副由第一鏈條44經(jīng)由固定于推板43的兩端的第七齒輪42和第八齒輪41過渡連接組成，如圖2，另一個移動副采用齒輪齒條機構(gòu)，由第二齒條32固定于推板43的一側(cè)，第二齒輪箱38和第三齒輪箱36均通過卡槽與第二齒條32連接，第六電機37驅(qū)動第三齒輪箱36，第二齒輪箱38固定于箱體機架40的后方，推板43上連接有移動副滑塊71，第二齒輪箱38被驅(qū)動時第二齒條32相對平動，進而帶動移動副滑塊71移動； 如圖I和圖9，所述頂門包括通過曲柄滑塊的連桿57相連的頂門右面55和頂門左面56,頂門左面56下方設置有太陽能電池板54,頂門由對稱分布于箱體機架40頂部的傳動機構(gòu)帶動，如圖2，傳動機構(gòu)包括第九齒輪33，第九齒輪33為主動件并由第五電機34驅(qū)動，第九齒輪33通過卡槽與在固定于箱體機架40上的第三齒條73連接；如圖7，所述升降臺由平臺35和支撐它的四個絲杠螺母機構(gòu)組成。驅(qū)動力由四臺并聯(lián)的小功率的第八電機27提供，傳動機構(gòu)采蝶形布置的鏈傳動方式。如圖5，四個第八電機27分別驅(qū)動第一齒輪組中的四個齒輪45、46、47、48。這四個齒輪分別通過第二鏈條53帶動與之連接的第二齒輪組中的四個齒輪49、50、51、52轉(zhuǎn)動。而齒輪49、50、51和52又與第四絲杠31軸連接，如圖7，帶動第四絲杠31上的第四螺母30上下移動。而平臺35固定在第四螺母30上，隨著螺母的上下移動而移動。上述的推送臂、頂門和升降臺之間沒有直接連接，它們均通過各自的部分部件固定在箱體機架40上。推送臂中的第二齒輪箱38和第三齒輪箱36都固定在箱體機架40的后方；第三齒條73固定在箱體機架40上，頂門左面56通過軸75固定在箱體機架40上，升降臺中的第四絲杠31通過絲杠套76固定在箱體機架40上。如圖11-13所示，本發(fā)明的維護系統(tǒng)獨立于其它兩個系統(tǒng)，主要由對接燈組和維護臺組成。對接燈組由設置在底板3上的對接啟動光電對管組I和對接終止光電對管組2組成。而維護臺主要由維護臺升降機構(gòu)、維護臺推送臂傳動機構(gòu)、維護臺推送臂清潔機構(gòu)、充電接頭、定位檢測光感三極管、拍照指示燈等組成，維護臺具體結(jié)構(gòu)包括底板3，底板3上還固定第一機架4,第一機架4上布置有固定于其中間的豎向的第一絲杠5,第一絲杠5 —側(cè)設置第一限位電鍵6,第一絲杠5上有第一螺母7,第一限位電建鍵限制第一螺母7的最低移動位置。第一機架4頂端固定第一電機8,第一電機8接第一齒輪9帶動第一齒輪9轉(zhuǎn)動，第一齒輪9與第二齒輪10哨合進而帶動第一絲杠5上第一螺母7的運動,第一齒輪9與第三齒輪11連接實現(xiàn)同軸轉(zhuǎn)動，該軸端與計數(shù)電鍵12接觸以在轉(zhuǎn)動時實現(xiàn)計數(shù)，第一螺母7 —邊固定有平衡用的平衡機構(gòu)13，平衡機構(gòu)13前端固定有拍照指示燈20、故障監(jiān)測攝像頭和溫度傳感器21 ;第一螺母7另一邊固定有第二電機14,第二電機14連接第一齒輪箱15,第一齒輪箱15通過卡槽與第一齒條16連接,第一齒條16固定于桿18上,桿18的前方裝有充電接頭19和維護狀態(tài)指示燈組22，第二電機14的下方固定有第一限位電鍵17 ;第一齒輪箱15的齒輪轉(zhuǎn)動時可以使所述第一齒條16滑動，實現(xiàn)推送臂的前伸或是縮進，并完成對機械主體的清潔。本發(fā)明的可以實現(xiàn)對小物品的拾取儲存及放置整理、伴隨閱讀、自我儲能、自我維護共5個主要功。通過行走系統(tǒng)本發(fā)明可以走到需要整理和拾取物品的地方，平地運動時只需第三電機59驅(qū)動，帶動主動輪60、從動輪61轉(zhuǎn)動實現(xiàn)移動。在上臺階過程中，首先第四電機66驅(qū)動使第二絲杠25轉(zhuǎn)動帶動第二螺母24向后平動，使副履帶部分抬起，之后主履帶部分帶動整機向前運動，第二螺母24向后平動使副履帶部分壓在臺階上,支起車身，主履帶部分的主動輪60和從動輪61轉(zhuǎn)動使車身前半段壓上臺階。最后后方鏟斗62將后車體撐起，后履帶轉(zhuǎn)動，使整機重心越過臺階，完成上臺階過程。下臺階時，副履帶部分的第二螺母24后移下壓觸碰低層地面，主履帶部分主動輪60和從動輪61轉(zhuǎn)動慢速向前行進，副履帶部分通過第二螺母24向前平動緩慢抬升至與主履帶部分共線。主履帶部通過主動輪60和從動輪61轉(zhuǎn)動加速行進，完成下臺階過程；整理系統(tǒng)可以實現(xiàn)伴隨閱讀，第八電機27通過蝶形布置的鏈傳動方式驅(qū)動齒輪49、50、51和52轉(zhuǎn)動進而使第四絲杠31轉(zhuǎn)動，帶動 其上第四螺母30上下移動，進而使固定在其上的升降臺35上下移動，于是用戶可以將書放置到其上進行閱讀；整理系統(tǒng)和行走系統(tǒng)的鏟斗62共同作用實現(xiàn)物品的放置整理，升降平臺35下降到最低位置，第五電機70驅(qū)動第三絲杠64轉(zhuǎn)動帶動第三螺母65平動，使雙搖桿63運動，進而帶動鏟斗62實現(xiàn)收放；第七電機34驅(qū)動第九齒輪33轉(zhuǎn)動，帶動頂門右面55水平移動，同時通過連桿57帶動頂門左面56移動實現(xiàn)太陽能電池板54的二維運動接收陽光，實現(xiàn)儲能；整理系統(tǒng)上的的維護對接燈77，通過與維護站上的對接啟動光電對管組I和對接終止光電對管組2進行光信號的發(fā)射與接收，來完成對接工作。而維護站上的拍照指示燈20和故障監(jiān)測攝像頭和溫度傳感器21來完成對整理系統(tǒng)的維護工作。
權(quán)利要求
1.多功能家用服務機器人，采用履帶式行走系統(tǒng)，其特征在于，還包括維護系統(tǒng)和整理系統(tǒng) 所述維護系統(tǒng)包括底板(3 )，底板(3 )上設置有由對接啟動光電對管組(I)和對接終止光電對管組(2)組成的對接燈組；底板(3)上還固定第一機架(4)，第一機架(4)上布置有固定于其中間的豎向的第一絲杠(5 ),第一絲杠(5 ) —側(cè)設置第一限位電鍵(6 ),第一絲杠(5 )上有第一螺母(7)，第一機架(4)頂端固定第一電機(8),第一電機(8)接第一齒輪(9),第一齒輪(9)與第二齒輪(10)嚙合，第二齒輪(10)與第一絲杠(5)傳動，第一齒輪(9)與第三齒輪(11)連接實現(xiàn)同軸轉(zhuǎn)動，該軸端與計數(shù)電鍵(12)接觸以在轉(zhuǎn)動時實現(xiàn)計數(shù)，第一螺母(7)—邊固定有平衡用的平衡機構(gòu)(13)，平衡機構(gòu)(13)前端固定有拍照指示燈(20)、故障監(jiān)測攝像頭和溫度傳感器(21);第一螺母(7)另一邊固定有第二電機(14)，第二電機(14)連接第一齒輪箱(15),第一齒輪箱(15)通過卡槽與第一齒條(16)連接,第一齒條(16)固定于桿(18)上，桿(18)的前方裝有充電接頭(19)和維護狀態(tài)指示燈組(22)，第二電機(14)的下方固定有第一限位電鍵(17)； 所述整理系統(tǒng)的主要機構(gòu)都分布在箱體機架(40)中，由上至下依次為推送臂、頂門和升降臺 所述推送臂，由兩個移動副組成，一個移動副由第一鏈條(44)經(jīng)由固定于推板(43)的兩端的第七齒輪(42)和第八齒輪(41)過渡連接組成,另一個移動副采用齒輪齒條機構(gòu)，由第二齒條(32)固定于推板(43)的一側(cè)，第二齒輪箱(38)和第三齒輪箱(36)均通過卡槽與第二齒條(32 )連接，第六電機(37 )驅(qū)動第三齒輪箱(36 )，第二齒輪箱(38 )固定于箱體機架(40)的后方，推板(43)上連接有移動副滑塊(71)，第二齒輪箱(38)被驅(qū)動時第二齒條(32)相對平動，進而帶動移動副滑塊(71)移動； 所述頂門包括通過曲柄滑塊的連桿(57)相連的頂門右面(55)和頂門左面(56)，頂門左面(56)下方設置有太陽能電池板(54),頂門由對稱分布于箱體機架(40)頂部的傳動機構(gòu)帶動，傳動機構(gòu)包括第九齒輪(33)，第九齒輪(33)為主動件并由第五電機(34)驅(qū)動，第九齒輪(33 )通過卡槽與在固定于箱體機架(40 )上的第三齒條(73 )連接； 所述升降臺由平臺(35)和支撐它的四個絲杠螺母機構(gòu)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能家用服務機器人，其特征在于，所述行走系統(tǒng)包括以第二機架(29)作為底盤的主履帶部分，在第二機架(29)上對稱分布有兩個第三電機(59)，第三電機(59 )經(jīng)由從動輪(61)與主動輪(60 )構(gòu)成的兩級傳動齒輪驅(qū)動，主動輪(60 )懸空，從動輪(61)與帶動副履帶部分的第五齒輪(58)同軸轉(zhuǎn)動。
全文摘要
多功能家用服務機器人，采用履帶式行走系統(tǒng)，包括維護系統(tǒng)和整理系統(tǒng)，維護系統(tǒng)包括維護臺和對接燈組，維護臺主要由維護臺升降機構(gòu)、維護臺推送臂傳動機構(gòu)、維護臺推送臂清潔機構(gòu)、充電接頭、定位檢測光感三極管、拍照指示燈等組成，整理系統(tǒng)的主要機構(gòu)都分布在箱體機架中，由上至下依次為推送臂、頂門和升降臺推送臂由兩個移動副組成；頂門包括通過曲柄滑塊的連桿相連的頂門右面和頂門左面，由對稱分布于箱體機架頂部的傳動機構(gòu)帶動；升降臺由平臺和支撐它的四個絲杠螺母機構(gòu)組成，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的室內(nèi)定位、路徑規(guī)劃等家庭服務類機器人基本的移動技術(shù)，在室內(nèi)執(zhí)行任務時擁有實際使用價值，基本實現(xiàn)完全自動化的服務，避免遙控帶來的不便。
文檔編號B62D55/065GK102794758SQ20121024533
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者白迪湛, 王晶, 張育林, 汪子欽, 張?zhí)煲? 嚴語, 周雅晨, 王娜 申請人:西安交通大學