一种基于麦克纳姆轮的导游服务机器人的制作方法

本实用新型涉及导游服务机器人的技术领域，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮的导游服务机器人。

背景技术：

随着计算机技术的智能化，机器人的应用领域不断的扩大和深化，机器人已经从工业领域向服务领域扩展，加上人机交换技术的不断发展，服务机器人将会越来越普遍。目前，导游服务上一般会配备专业的解说员进行引导和讲解，特别是人流量大的时候，需要解说员反复的讲解，劳动强度非常大，单靠人力很难满足游客的需求，即使有的地方采用播放设备来进行导游服务，但是这些设备功能单一，缺乏互动性，不足以解决游客在旅游过程中遇到的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种基于麦克纳姆轮的导游服务机器人，可以移动并进行导游服务，提高服务质量，还可以与游客进行互动，增加乐趣。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于麦克纳姆轮的导游服务机器人，包括底盘和固定在底盘上并设有定位模块、摄像头模块、语音交互模块、触摸显示屏、激光雷达的机器人本体；底盘包括底盘框架、固定在底盘框架上的车轮机构；车轮机构包括固定座、固定在固定座上的车轮驱动组件、与车轮驱动组件连接的麦克纳姆轮；底盘框架设有悬挂板，固定座固定在悬挂板上，车轮驱动组件的输出端连接在麦克纳姆轮上。

进一步的是：悬挂板有两个，两个悬挂板对称分布在底盘框架下端的前后两侧，用于固定车轮机构。

进一步的是：底盘框架上还设有基板和支撑架，基板上设有电源和用于固定电源的固定架，基板固定在底盘框架上，支撑架的一端固定在底盘框架上，支撑架的另一端固定在悬挂板的上表面，悬挂板与底盘框架固定连接，电源放置在基板上，电源与车轮驱动组件电连接，固定架有四个，四个固定架的下端均固定在基板上，四个固定架的侧面分别与电源的前后左右四个侧面接触，支撑架悬挂板更加稳固，电源为车轮驱动组件供电。

进一步的是：底盘框架由若干条方管连接而成，从底盘前进方向的左侧看，底盘框架呈倒立的等腰梯形；支撑架上和悬挂板上均设有缺口，从上往下看，悬挂板上的缺口位于悬挂板的中部并位于悬挂板与底盘框架连接的一端，缺口和方管连接而成的框架式底盘可以减少材料的同时能够减轻机器人的重量，使得机器人更加灵活和节能。

进一步的是：车轮驱动组件包括车轴、联轴器、固定在固定座上的电机；车轴的端部固定在麦克纳姆轮的端面，联轴器的一端与电机的输出端固定连接，联轴器的另一端与车轴固定连接，麦克纳姆轮可以提高机器人的灵活性和自由机动性，让机器人在狭小的空间也可以进行移动。

进一步的是：车轴为阶梯轴，车轴包括法兰和一体成型且轴径依次变大第一段轴、第二段轴、第三段轴；法兰与第三段轴一体成型，法兰固定在麦克纳姆轮的端面上，固定座上设有轴承，轴承套装在第二段轴上，第二段轴的端部设有挡圈，轴承位于挡圈和第三段轴之间，联轴器的一端与第一段轴固定连接，联轴器的另一端与电机的输出端固定连接，电机上套有电机保护套。

进一步的是：车轮机构有四个，四个车轮机构的固定座固定在悬挂板上并分别分布在底盘框架的左前方、右前方、左后方、右后方，提高底盘的稳定性。

进一步的是：底盘还包括固定在底盘框架上的封盖；机器人本体包括从上到下依次连接的头部、躯干、足部和转动式安装在躯干两侧的手臂；头部通过云台与躯干连接，定位模块固定在头部的上端，摄像头模块内嵌在头部的前端，语音交互模块有两个，两个语音交互模块分别内嵌在头部的左侧和右侧，触摸显示屏固定在躯干前端，激光雷达固定在足部，足部固定在封盖上，定位模块实现定位和导航，摄像头模块可以进行人脸识别，语音交互模块实现人机互动，手臂可以模仿人手，便于机器人进行全方位的导游服务。

进一步的是：封盖的前端设有超声波模块，和雷达一起进行障碍识别，便于对障碍的躲避。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

本实用新型可以作为一种基于麦克纳姆轮的导游服务机器人，引导游客游览并提供解说服务，还可以与游客进行互动，增加乐趣。本实用新型在导游服务过程中可以按照设定的导游路线移动，麦克纳姆轮可以让机器人在各个方向上灵活移动，有效地躲避各种障碍。本实用新型的摄像头模块、语音交互模块、触摸显示屏可以进行人机交换，便于机器人和游客的交流，解决游客在旅游过程中遇到的问题。

附图说明

图1是本导游服务机器人的结构示意图。

图2是底盘的结构示意图。

图3是底盘的俯视图。

图4是底盘框架的结构示意图。

图5是支撑架的结构示意图。

图6是车轮驱动组件的结构示意图。

图7是车轮驱动组件的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为底盘，2为机器人本体，3为定位模块，4为摄像头模块，5为语音交互模块，6为触摸显示屏，7为激光雷达，8为封盖，9为超声波模块，10为底盘框架，11为悬挂板，12为支撑架，13基板，14电源，15固定架，16为车轮机构，17为固定座，18为车轮驱动组件，19为麦克纳姆轮，2-1为头部，2-2为躯干，2-3为足部，2-4为手臂，18-1为车轴，18-2为联轴器，18-3为电机，18-4为轴承，18-5为电机保护套，18-6为挡圈，18-1-1为第一段轴，18-1-2为第二段轴，18-1-3为第三段轴，18-1-4为法兰。

结合图1、图2、图3、图4、图5所示，一种基于麦克纳姆轮的导游服务机器人，包括底盘1和固定在底盘1上并设有定位模块3、摄像头模块4、语音交互模块5、触摸显示屏6、激光雷达7的机器人本体2，机器人本体2用于人机交换，底盘1是机器人本体的2运载工具，机器人本体2固定在底盘1上，定位模块3、摄像头模块4、语音交互模块5、触摸显示屏6、激光雷达7、机器人本体2均属于现有技术。

底盘1包括底盘框架10、固定在底盘框架10上的车轮机构16；底盘框架10由若干条方管连接而成，由若干条方管围成的底盘框架10的中间为空心结构，可以节约材料的同时可以减轻重量，从底盘1前进方向的左侧看，底盘框架10呈倒立的等腰梯形，底盘框架10上端的宽度大于底盘框架10下端的宽度。车轮机构16包括固定座17、固定在固定座17上的车轮驱动组件18、与车轮驱动组件18连接的麦克纳姆轮19；固定座17用于固定车轮驱动组件18。底盘框架10设有悬挂板11，固定座17固定在悬挂板11上，车轮驱动组件18的输出端连接在麦克纳姆轮19上。悬挂板11有两个，两个悬挂板11对称分布在底盘框架10下端的前后两侧，即底盘框架10的前后各固定一个悬挂板11，悬挂板11的一端固定在底盘框架10的下端的方管上。车轮机构16有四个，四个车轮机构16的固定座17固定在悬挂板11上并分别分布在底盘框架10的左前方、右前方、左后方、右后方，即前面的悬挂板11的左右两侧分别有一个车轮机构16，后面的悬挂板11的左右两侧分别有一个车轮机构16，整个底盘1相当于一台车，可以前进、后退、左平移、右平移以及转向。

底盘框架10上还设有基板13和支撑架12，基板上设有电源14和用于固定电源15的固定架，支撑架12的一端(上端)固定在底盘框架10上，支撑架12的另一端(下端)固定在悬挂板11的上表面，悬挂板11与底盘框架10固定连接，支撑架12有四个，两个支撑架12分别固定在底盘框架10的前方的左右两侧，另外两个支撑架12分别固定在底盘框架10的后方的左右两侧，四个支撑架12使得悬挂板11与底盘框架10的连接更加稳固。支撑架12上和悬挂板11上均设有缺口，可以进一步减轻底盘的重量，从上往下看，悬挂板11上的缺口位于悬挂板11的中部并位于悬挂板11与底盘框架10连接的一端，固定座17固定在悬挂板11与底盘框架10没有连接的一端。基板13固定在底盘框架10上面，电源14放置在基板13上(基板的中心)，电源14与车轮驱动组件18电连接，为车轮驱动组件18供电，固定架15有四个，四个固定架15的下端均固定在基板13上，四个固定架15分别位于的电源14的四周，四个固定架15的侧面分别与电源14的前后左右四个侧面接触，固定架15用于固定电源14，防止电源14移动。

结合图2、图6、图7所示，车轮驱动组件18包括车轴18-1、联轴器18-2、固定在固定座17上的电机18-3；固定座17固定在悬挂板11的边缘，电机18-3固定在固定座17上并位于悬挂板11的内侧，车轴18-1的端部固定在麦克纳姆轮19的端面，麦克纳姆轮19位于悬挂板11的外侧，联轴器18-2的一端与电机18-3的输出端固定连接，联轴器18-2的另一端与车轴18-1固定连接，联轴器18-2将电机18-3的扭矩传到车轴18-1上。

车轴18-1为阶梯轴，车轴18-1包括法兰18-1-4和一体成型且轴径依次变大第一段轴18-1-1、第二段轴18-1-2、第三段轴18-1-3；法兰18-1-4与第三段轴18-1-3一体成型。沿着轴线方向，第一段轴18-1-1、第二段轴18-1-2、第三段轴18-1-3依次连接，它们的半径依次增大，且它们是一体成型的。法兰18-1-4固定在麦克纳姆轮19的端面上，固定座17上设有轴承18-4，轴承18-4套装在第二段轴18-1-2上，第二段轴18-1-2的端部设有挡圈18-6，轴承18-4位于挡圈18-6和第三段轴18-1-3之间，挡圈18-6可以防止轴承18-4在轴向方向上晃动。联轴器18-2的一端与第一段轴18-1-1固定连接，联轴器18-2的另一端与电机18-3的输出端固定连接，联轴器18-2将电机18-3的扭矩传到车轴18-1上，车轴18-1带动麦克纳姆轮19旋转，电机18-3上套有电机保护套18-5，可以保护电机18-3。

结合图1所示，底盘1还包括固定在底盘框架10上的封盖8；封盖8将整个底盘框架10覆盖，机器人本体2固定在封盖8的上面，底盘框架10位于封盖8的下面。机器人本体2包括从上到下依次连接的头部2-1、躯干2-2、足部2-3和转动式安装在躯干2-2两侧的手臂2-4。头部2-1通过云台与躯干2-2连接，云台是安装、固定摄像机的支撑设备，用于固定头部2-1上的摄像模块4，定位模块3固定在头部2-1的上端，定位模块3是全球卫星导航系统，可以为导游服务机器人提供定位和导航，摄像头模块4内嵌在头部2-1的前端，通过云台来支撑摄像头模块4，摄像头模块4可以识别人的手势和收集图像信息。语音交互模块5有两个，两个语音交互模块5分别内嵌在头部2-1的左侧和右侧，可以接收并储存语音信息，同时还可以发出声音与人进行交流。触摸显示屏6固定在躯干2-2前端，可以通过触摸显示屏6查询信息或输入需要的服务信息，然后触摸显示屏6会显示出操作者所需要的信息，增加人机直接互动的亲切感。激光雷达7固定在足部2-3，足部2-3固定在封盖8上，封盖8的前端设有超声波模块9，激光雷达7和超声波模块9共同进行障碍识别，然后将障碍的信息反馈给控制端，控制端通过调整四个电机18-3的旋转方向及转速，从而控制各个麦克纳姆轮19的转向和转速，实现底盘1的前进、后退、左平移、右平移以及转向，控制底盘1躲避障碍。

本导游服务机器人的工作原理：通过定位模块进行路线规划和定位，机器人本体在底盘的带动下沿着设定的路线移动到设定的地点，在前往指定地点的过程中，导游服务机器人利用激光雷达和超声波模块识别障碍，调整四个电机的旋转方向及转速，从而控制各个麦克纳姆轮的转向和转速，实现底盘的前进、后退、左平移、右平移以及转向，控制底盘躲避障碍；在需要提供导游服务时候，机器人本体利用摄像头模块来实现人脸和手势的识别，利用语音交互模块和触摸显示屏与人进行人机交换，双臂模仿人的手势来提供导游服务。本装置可用于导游服务、游客旅行指引等领域。

在利用上述的基于麦克纳姆轮的导游服务机器人时，一种基于麦克纳姆轮的导游服务机器人的导游服务方法，包括如下步骤：

第一步：启动导游服务机器人，定位模块进行路线规划和定位，机器人本体在底盘的带动下沿着设定的路线移动到设定的地点；

第二步：移动过程中，导游服务机器人利用激光雷达和超声波模块识别障碍，调整四个电机的旋转方向及转速，从而控制各个麦克纳姆轮的转向和转速，实现底盘的前进、后退、左平移、右平移以及转向，控制底盘躲避障碍；

第三步：服务过程中，导游服务机器人利用摄像头模块来实现人脸和手势的识别，利用语音交互模块和触摸显示屏与人进行人机交换，双臂模仿人的手势来提供导游服务。

需要说明的是，第一步、第二步、第三步是三个并列的步骤，没有先后顺序。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。