一种多功能家庭服务机器人的制作方法

本实用新型涉及一种多功能家庭服务机器人，能够完成安全监控、环境监控、净化、寻找失物等系列服务，实现功能多样化，同时可以在家庭或单位中自由规划道路完成全方位安全监控。

背景技术：

近年来，随着科学技术的发展与进步，工业4.0时代已经逐渐普及到居民日常生活中，由机器人代替人类完成家务工作，将人们从繁琐的家务工作中解放出来。目前，市面上一涌现出了大量的清扫机器人用于处理家务工作，但大多数清扫机器人只具备单一的清扫功能。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种多功能家庭服务机器人，包括机器人骨架以及安装在机器人骨架上的摄像机构、报警机构、净化机构、温湿度监测机构、自动避障机构和控制各机构工作的控制系统。本实用新型能够完成安全监控、环境监控、净化、夜间照明等系列服务，实现功能多样化，同时可以在家庭或单位中自由规划道路完成全方位安全监控。

本实用新型采用的技术方案为一种多功能家庭服务机器人，包括机器人骨架以及安装在机器人骨架上的摄像机构、报警机构、净化机构、温湿度监测机构、自动避障机构和控制系统；

所述机器人骨架包括安装板3、底板5和万向轮6，底板5由亚克力板构成的，其材质坚硬且轻便；底板5呈正六边形，在正六边形三互不相邻的边上，平行于对应边放置有万向轮6，万向轮6与轮胎电机21连接，保证机器人能够自由移动，也保持了底板5的稳定性。在底板5的上方通过支架杆16连接安装板3，在安装板3上安装有控制系统；所述控制系统包括上位主控板10及与上位主控板10连接的烟雾监控模块7、自动避障模块18、视频板及按钮9。

所述摄像机构的最上层的固定有支撑杆，在支撑杆上安装有360°旋转台基13和安装在360°旋转台基13上的竖直固定连杆再连接摄像头1，使摄像头1能够上下自由移动，所述摄像头1与控制系统中的数据传输模块2相连接后再与上位主控板10相连接，后接入显示屏导出摄像头1拍摄的图像并进行记录。上位主控板10处理信号后将图像传给视频板及按钮9，并传给网络模块11和路由通信模块12。网络模块11和路由通信模块12均安装在360°旋转台基13的顶部。

所述的报警机构为设置在安装板3上部两侧的报警音响4，报警音响4沿安装板3的边部进行安装；当测量的温度湿度以及烟雾质量数据超过报警阈值时会发出尖锐报警声，由上位主控板10直接控制。

所述的净化机构为烟雾监控模块7，其内置烟雾监测装置以及净化器电机，所述净化器电机与控制系统中的主控板14相连，当烟雾监测装置检测到室内烟雾量测量超过标准阈值时将会触发室内净化器工作。

所述的温湿度监测机构为温湿度调节模块15，其内置温湿度监测装置以及温湿度调节器电机，所述温湿度调节器电机与控制系统中的主控板14相连，当温湿度监测装置检测到室内温湿度测量超过标准阈值时将会触发温湿度调节器电机及室内空调工作。

所述的自动避障机构包括四个红外传感器8，前端装有两个红外传感器8，后端的两侧每边各一个红外传感器8。四个红外传感器8采集到的信号传给自动避障模块18及下位主控单片机19，下位主控单片机19与轮胎电机21连接，由轮胎电机21带动万向轮6驱使机器人自动避障。

底层固定红外传感器8通过识别移动物体捕捉图像传输至数据传输模块2，再传输至下位主控单片机19，下位主控单片机19处理信号后将信号传递给底部led灯17，实现照明。

主控模块连接三个电机，通过控制三个电机的正/反；加速/慢速运动，实现机器人的向前/向后；左转/右转；旋转。具体控制如下。

1前进，后退

通过电机控制侧向两个车轮电机正转实现前进；通过电机控制侧向两个车轮电机反转实现后退。

2左转，右转

通过控制侧向两个车轮电机的速度，使左右两轮产生速度差以实现转向。左轮相对慢、右轮相对快，实现左转。左轮相对快、右轮相对慢，实现右转。

3旋转

通过控制三个万向轮的正/反转，实现机器人的顺时针/逆时针旋转。三轮均正转，机器人顺时针旋转；三轮均反转，机器人逆时针旋转。

主控模块连接车体四周共计4个红外传感器，通过红外传感器的识别将距离转化为数字信号传输回主控模块，并在主控模块内分析，以识别是否离障碍物过近。如果检测到过近距离情况，通过主控模块对底部车轮电机发出指令，通过电机模块的运动实现自动避障。

主控模块连接视频板及按钮。视频板接收数据并在显示屏上显示。按钮可在不同功能设定下产生不同信号，传递回主控模块，对烟雾预设值，温、湿度预设值进行设定。

主控模块连接温、湿度传感器，通过温、湿度传感器将环境的温度和湿度数据转化为数字信号并传递回主控模块。通过主控模块将数据传递至显示器，并在显示器上显示。

主控模块连接蜂鸣器，通过信号控制蜂鸣器的运转/停止。

主控模块连接烟雾传感器，在环境中存在超过预设值的烟雾时，烟雾传感器回输出一个信号至主控模块，再由主控模块发出信号至蜂鸣器，使蜂鸣器运转，实现烟雾报警。

主控模块连接摄像头，通过主控模块控制摄像头的开/关。同时接收摄像头传回的数据。

主控模块连接网络模块及路由通信模块。通过网络模块，将从摄像头接收到的数据传递至云服务器储存，并用手机或电脑进行查阅。通过路由器连接模块，将主控模块发出的信号传递至其他家用电器：空调，加湿器。通过事先在主控模块对温、湿度条件进行预先设定，当环境内的温、湿度超过/低于预设值时，由主控模块发出信号经路由器模块传递至空调/加湿器，以实现对温、湿度的控制。

主控模块连接led灯，通过红外传感器返回的信号经主控模块传递至led灯使其点亮，实现夜间照明功能。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图。

图2是本实用新型的正面结构示意图。

图3是本实用新型侧面结构示意图。

图4是主控模块的结构示意图。

图中：1-摄像头；2-数据传输模块；3-第二层支撑板；4-报警音响；5-第一层支撑板；6-万向车轮；7-烟雾监控模块；8-红外传感器；9-视频板及按钮；10-上位主控板；11-网络模块；12-路由通信模块；13-360°旋转台基；14-上位支撑柱；15-温湿度监控模块；16-支架杆；17-底层led灯；18-自动避障模块；19-下位主控单片机；20-电池座；21-轮胎电机。

具体实施方式

所述机器人骨架包括第一底板5，在底板5的两侧及头部共装有三个轮胎组件6和三个用于驱动各轮胎组件6转动的轮胎电机21，通过上位主控板10发送指令给电机驱动板启动轮胎电机21工作，由轮胎电机21带动轮胎组件6驱使机器人开始行走。

所述报警机构先由烟雾监控模块7识别周围环境烟雾浓度值并传输信号至数据传输模块2再给上位主控板10，在上位主控板10内与预先设定的阈值进行对比，若超过预先设定阈值，则发送报警指令给报警音响4，完成报警任务。

净化机构先由烟雾监控模块7识别周围环境烟雾浓度值并传输信号至数据传输模块2，将信号传输给上位主控板10，在上位主控板10内与预先设定的阈值进行对比，若超过预先设定阈值，再传输信号给路由通信模块12，从而传输信号至家庭中的除尘机，净化空气。

温湿度监测机构是由温湿度监控模块15识别周围环境温湿度值并传输信号至数据传输模块2，再将信号传输给上位主控板10，在上位主控板10内与预先设定的阈值进行对比，若超过预先设定阈值，再传输信号给路由通信模块12，从而传输信号至家庭中的空调和加湿器，调节室内温湿度。

自动避障机构先由四个红外传感器8全方位监测障碍物，再将信号传给自动避障模块18再将信号传给下位主控单片机19，单片机将数据处理后传输给电机驱动板启动轮胎电机21工作，由轮胎电机21带动万向轮6驱使机器人自动避障。

摄像机构先由摄像头1捕捉图像传输至数据传输模块2，再传输至上位主控板10，上位主控板10处理信号后将图像传给视频板及按钮9，并传给网络模块11和路由通信模块12，上传至用户手机或其他电子设备保存图像，并实时反馈。

夜间照明系统是由底层固定的红外传感器8识别移动物体捕捉图像传输至数据传输模块2，再传输至上位主控板10，单片机处理信号后将信号传递给底部led灯17。