一种学步机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种学步机器人，包括机器人本体和控制系统，机器人本体包括推拉杆、底座、移动轮；推拉杆的底部可前后转动地安装在底座上，在底座的底盘上设有压力传感器，压力传感器为多个且分别位于推拉杆移动方向的前面，底盘上安装有移动轮；控制系统包括电源、控制单元和与其分别连接的压力传感器、激光传感器、声呐传感器、防跌落传感器、驱动电机、通讯单元；婴儿手握推拉杆向前移动学步过程，控制单元通过压力传感器检测推拉杆转动的角度信号并婴儿摔倒时超限报警，通过激光传感器、声呐传感器、防跌落传感器采集学步机器人周围环境的障碍物信息并规划前进路径、控制驱动电机带动移动轮运动，从而避让障碍物。

【技术实现步骤摘要】
一种学步机器人
本专利技术涉及学步车领域，具体涉及一种智能学步机器人。通过多传感器融合并搭载人工智能技术，开发出一款具备早教功能学步类服务机器人。
技术介绍
学步车是婴儿小时候学习走路的工具，也是婴儿学会走步之前的代步工具。学步车可以适度辅助婴儿学习走路，同时一些学步车也具有寓教于乐功能，对于训练婴儿肢体动作的协调具有一定帮助。在保证安全和正确使用的前提下，学步车为婴儿学走路提供了方便的工具，也解放了家长的双手。但学步车选择不当，也会对婴儿学习走路产生不良的影响。现有婴儿学步车有两种：第一种手推车式，优点是可以调节轮速，由水箱控制车体重量，使婴儿走路平稳，缺点是易侧翻，缺乏安全防护。第二种坐式，优点是四周安全防护，避免磕碰，避免侧翻，解放家长双手，缺点底部万向轮不能调节速度，双腿持续发力，可能会影响孩子骨骼发育。目前学步车还处于简单的工具化学步工具，所搭配的娱乐性功能也仅为发声式玩具。随着现在技术的不断进步，智能家庭服务类机器人通过不断融入新的技术提高功能的多向性、使用的便捷性和应用的广泛性。现今，家庭服务机器人的核心技术包括人机交互、导航及路径规划、人工智能、云计算等，具体设计语音、语义、处理器、算法、通讯、大数据及物联网等，以实现家庭服务机器人的自主性、适应性、智能性。在此过程中，家庭服务机器人产品的智能化程度以及市场容量也将不断上升。另外，随着上述技术的产业成熟度越来越高，家庭服务机器人的生产成本不断下降，成功进入广阔的消费市场。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本专利技术在已有学步车基础上，添加步速控制、方向控制、距离感应、障碍物扫描、防跌落以及人工智能控制功能，大底座设计防止侧翻，可以拉动的把手，灵活借力，犹如一个家长在扶着孩子的手，实时监控孩子的状态，并且给孩子更大更安全的活动空间。同时可以通过与智能手环的结合监测儿童学步数据。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种学步机器人，包括机器人本体和控制系统；所述机器人本体包括推拉杆、底座、移动轮；推拉杆的底部可前后转动地安装在底座上，在底座的底盘上设有压力传感器，所述压力传感器为多个且分别位于推拉杆移动方向的前面；所述底盘上安装有移动轮；所述控制系统包括安装在底盘上的电源、控制单元和与其分别连接的压力传感器、激光传感器、声呐传感器、防跌落传感器、驱动电机、通讯单元；婴儿手握推拉杆向前移动学步过程中摔倒时，控制单元通过压力传感器检测推拉杆转动的角度信号并超限报警；激光传感器、声呐传感器、防跌落传感器采集学步机器人周围环境的障碍物距离信号、坑洼地势信号输出给控制单元，控制单元根据上述采集信号规划前进路径、控制驱动电机带动移动轮运动，从而避让障碍物；控制单元还通过通讯单元接收上位机的指令控制学步机器人行走。所述激光传感器包括前激光传感器、后激光传感器；所述前激光传感器检测学步机器人的运动前方的障碍物位置信号并输出给控制单元；所述后激光传感器检测学步机器人与婴儿的距离信号并输出给控制单元。所述声呐传感器为多个且均匀设置在底盘外侧一圈，用于检测四周障碍物位置信号输出给控制单元。所述防跌落传感器设置在机器人底盘前方，用于检测检测前进方向的坑洼地势信号输出给控制单元。所述控制单元通过通讯单元与上位机通讯，接收上位机指令控制学步机器人的移动、上传学步机器人的位置信息、婴儿学步数据、采用SLAM导航方法进行行走区域的路径规划和导航；控制单元根据前激光传感器和声呐传感器检测的障碍物位置信号记录障碍物位置，根据防跌落传感器检测的坑洼地势信号记录坑洼地面或楼梯位置，从而规划前进路径，绕开障碍物、坑洼地面或楼梯；控制单元还根据学步机器人与婴儿的距离信号控制驱动电机转动速度，使得学步机器人移动时避免超出其与婴儿的安全距离后撞脚或跌倒；或控制单元实时监测并控制学步机器人的移动速度在预设范围，防止学步机器人的移动速度过快或过慢，造成推拉婴儿跌倒。所述驱动电机为无刷直流电机。所述控制单元为单片机，所述上位机为电脑或手机或手环。所述的一种学步机器人，还包括安装在学步机器人上的摄像头，控制单元控制摄像头实时监控操纵学步机器人的婴儿的视频画面。所述的一种学步机器人，还包括语音模块和与其分别连接的麦克风、扬声器；语音模块将麦克风采集的人为语音转换成单片机能识别的数字信号输出给控制单元，将控制单元输出的控制指令转换成音频输出给扬声器。所述的一种学步机器人，所述推拉杆上还设有若干个按键用于播放音乐及声音增加趣味性。本专利技术具有以下有益效果及优点：本专利技术在已有学步车基础上，添加步速控制、方向控制、距离感应、障碍物扫描、防跌落以及人工智能控制功能，大底座设计防止侧翻，可以拉动的把手，灵活借力，犹如一个家长在扶着孩子的手，实时监控孩子的状态，并且给孩子更大更安全的活动空间。同时可以通过与智能手环的结合监测儿童学步数据。附图说明图1为本专利技术的学步机器人示意图；图2为本专利技术的控制系统结构示意图；图中，1为推拉杆、2为底座、3为移动轮、4为激光传感器、5为防跌落传感器，6为声呐传感器。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1-2所示，智能学步机器人，包括推拉杆1、按钮、摄像头、语音模块和底座2组成，在底座2的底盘部分包括压力传感器、移动轮3、激光传感器4、防跌落传感器5、声呐传感器6以及单片机组成，各传感器分别与单片机连接，由单片机控制并且给单片机反馈信号。其中：推拉杆1上设有按钮、语音模块、喇叭和摄像头，按钮控制喇叭播放趣味声音，通过单片机实现语音控制电机和家长实时通讯。推拉杆1下方设有压力传感器，可通过压力判断婴儿摔倒状态，并及时回弹提供拉力，并发出警报声音。底盘结构：使用双直流电机驱动，通过动力线与码盘线与主板连接实现驱动控制。两驱动轮，两从动轮结构，机器人底部前方和两侧采用防跌落传感器。移动轮3通过前面的激光传感器4感应到障碍物或其他异常信号，并通过单片机及时控制电机停止。后面的激光传感器则用来检测婴儿与学步车之间的距离，并反馈给单片机，单片机控制电机的转速。防跌落传感器5用来检测是否有坑洼或是否处于楼梯口，并通过单片机控制电机停止，发出警报声。底盘一圈设有声呐传感器6，通过声波在空气中的传播速度为340m/s，以及声波与接收到的回波信息之间的时间差为t，则可以计算出发射点距障碍物的距离s，控制电机防止发生碰撞。设备搭载android7.1.2系统板卡、网络路由和中继功能。在安卓系统上运行我们的应用程序，具有控制和影音的基本功能。连接网络后，设备还可以进行播放音乐和远程监控功能，连接智能云服务器，可以将视频流和语音对话传至服务器和手机端，实现远程监控功能。云服务器：每个设备在云端服务器都会有相应信息，包括出厂信息，设备状态，使用情况等。语音对话，远程监控，语音对讲功能，都是通过云端服务器实现的。电机使用方面使用无刷电机。无刷电机又称直流电机，具有转速高、吸力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种学步机器人，其特征在于，包括机器人本体和控制系统；所述机器人本体包括推拉杆(1)、底座(2)、移动轮(3)；推拉杆(1)的底部可前后转动地安装在底座(2)上，在底座的底盘上设有压力传感器，所述压力传感器为多个且分别位于推拉杆移动方向的前面；所述底盘上安装有移动轮(3)；所述控制系统包括安装在底盘上的电源、控制单元和与其分别连接的压力传感器、激光传感器(4)、声呐传感器(6)、防跌落传感器(5)、驱动电机、通讯单元；/n婴儿手握推拉杆(101)向前移动学步过程中摔倒时，控制单元通过压力传感器检测推拉杆(101)转动的角度信号并超限报警；激光传感器(4)、声呐传感器(6)、防跌落传感器(5)采集学步机器人周围环境的障碍物距离信号、坑洼地势信号输出给控制单元，控制单元根据上述采集信号规划前进路径、控制驱动电机带动移动轮(3)运动，从而避让障碍物；控制单元还通过通讯单元接收上位机的指令控制学步机器人行走。/n

【技术特征摘要】
1.一种学步机器人，其特征在于，包括机器人本体和控制系统；所述机器人本体包括推拉杆(1)、底座(2)、移动轮(3)；推拉杆(1)的底部可前后转动地安装在底座(2)上，在底座的底盘上设有压力传感器，所述压力传感器为多个且分别位于推拉杆移动方向的前面；所述底盘上安装有移动轮(3)；所述控制系统包括安装在底盘上的电源、控制单元和与其分别连接的压力传感器、激光传感器(4)、声呐传感器(6)、防跌落传感器(5)、驱动电机、通讯单元；
婴儿手握推拉杆(101)向前移动学步过程中摔倒时，控制单元通过压力传感器检测推拉杆(101)转动的角度信号并超限报警；激光传感器(4)、声呐传感器(6)、防跌落传感器(5)采集学步机器人周围环境的障碍物距离信号、坑洼地势信号输出给控制单元，控制单元根据上述采集信号规划前进路径、控制驱动电机带动移动轮(3)运动，从而避让障碍物；控制单元还通过通讯单元接收上位机的指令控制学步机器人行走。


2.按照权利要求1所述的一种学步机器人，其特征在于，所述激光传感器(4)包括前激光传感器、后激光传感器；所述前激光传感器检测学步机器人的运动前方的障碍物位置信号并输出给控制单元；所述后激光传感器检测学步机器人与婴儿的距离信号并输出给控制单元。


3.按照权利要求1所述的一种学步机器人，其特征在于，所述声呐传感器(6)为多个且均匀设置在底盘外侧一圈，用于检测四周障碍物位置信号输出给控制单元。


4.按照权利要求1所述的一种学步机器人，其特征在于，所述防跌落传感器(5)设置在机器人底盘前方，用于检测检测前进方向的坑洼地势信号输出给控制单元。


5.按照权...

【专利技术属性】
技术研发人员：周思蒙，姜铁程，孟庆铸，付学斌，郝金龙，刘爽，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21