一种多移动结构的智能机器人及其控制方法与流程

1.本发明涉及智能机器人领域，具体涉及一种多移动结构的智能机器人及其控制方法。


背景技术：

2.随着科技的飞速发展，机器人技术愈加成熟，其中，智能机器人被广泛应用于各个领域。智能机器人是指能够进行独立自我控制的机器人。智能机器人中包括具备自主移动功能的机器人，具备自主移动功能的智能机器人在实际应用过程中需要面对不同复杂的地形，目前现有的智能机器人主要为单一移动结构的智能机器人，这种单一移动机构的智能机器人存在受限于复杂多变的地形的问题。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供了一种多移动结构的智能机器人及其控制方法，通过设置多组移动结构使得智能机器人面对复杂多变的地形时，能够通过在不同地形区域内采用不同移动结构的方式，实现灵活移动。本发明的具体技术方案如下：一种多移动结构的智能机器人，所述智能机器人包括：一组以上的移动结构，每一组移动结构可伸缩地设置于所述智能机器人机身两侧和/或机体底部，用于实现智能机器人在不同区域内采用不同移动结构移动；一组以上的升降控制装置，每一组升降控制装置与一组移动结构对应连接，每一组升降控制装置用于控制与其连接的一组移动结构的升降高度。
4.进一步地，每一组移动结构包括：至少一个驱动轮，用于为智能机器人的移动提供驱动力；至少一个万向轮，用于实现智能机器人的移动转向。
5.进一步地，所述驱动轮包括：轮毂电机，用于实现驱动轮的驱动和制动；轮胎，覆盖于轮毂电机外表面，用于保护轮毂电机。
6.进一步地，每一组移动结构中的驱动轮和万向轮采用相同材质、相同宽度和表面相同纹理的轮胎；不同组移动结构采用不同材质、不同宽度或表面不同纹理的轮胎。
7.进一步地，所述升降控制装置在控制对应一组移动结构的升降高度过程中，该一组移动结构中的全部驱动轮的中心和全部万向轮的中心保持在同一水平线上。
8.进一步地，每一组升降控制装置包括：伸缩杆，与对应一组移动结构相连接，用于通过改变其自身伸缩量实现对移动结构升降高度的控制；伺服电机，与伸缩杆相连接，用于为伸缩杆改变其自身伸缩量提供动力。
9.进一步地，每一组升降控制装置还包括：锁紧结构，分别与所述伸缩杆和所述伺服电机相连接，用于在所述伸缩杆将其自身伸缩量改变至其目标伸缩量时，控制所述伸缩杆保持其自身伸缩量等于其目标伸缩量。
10.进一步地，所述智能机器人还包括：支撑装置；所述支撑装置，可升降地设置于所述智能机器人机体底部，用于在所述智能机器人切换不同组移动结构时将所述智能机器人
支撑至悬空。
11.进一步地，所述智能机器人支持同时采用一组或一组以上的移动结构进行移动。
12.进一步地，所述智能机器人还包括：图像采集装置和图像处理装置；其中，所述图像采用装置用于采集智能机器人当前所处环境图像并传输至所述图像处理装置；所述图像处理装置用于根据智能机器人当前所处环境图像识别所述智能机器人当前所处区域。
13.本发明还公开了一种多移动结构的智能机器人的控制方法，所述智能机器人为如前所述的智能机器人，所述智能机器人控制方法具体包括：智能机器人的图像采集装置采集智能机器人当前所处环境图像并传输至智能机器人的图像处理装置；图像处理装置根据智能机器人当前所处环境图像识别智能机器人当前所处区域；判断智能机器人当前采用的一组或一组以上的移动结构是否符合智能机器人当前所处区域对应的移动结构要求；若是，则控制智能机器人保持采用当前的一组或一组以上的移动结构进行移动；若否，则控制智能机器人将当前采用的一组或一组以上的移动结构切换为符合智能机器人当前所处区域对应的移动结构要求的一组或一组以上的移动结构进行移动。
14.进一步地，智能机器人所在的每一个区域存在一一对应的移动结构要求；其中，所述移动结构要求用于限定所述智能机器人在该区域内所采用的移动结构。
15.本发明的有益效果在于：在智能机器人机体上设置多组移动结构，通过升降控制结构和支撑结构实现不同组移动结构之间的切换，同时，通过更改不同移动结构的部件、尺寸、轮胎纹理等使得不同移动结构之间能够适应不同环境区域，解决了目前智能机器人容易受限于复杂多变的地形的问题。
附图说明
16.图1为本发明一种实施例所述多移动结构的智能机器人的底视图。
17.图2为本发明一种实施例所述升降控制装置的结构示意图。
18.图3为本发明一种实施例所述升降装置与移动结构连接的侧视图。
19.图4为本发明一种实施例所述支撑装置支撑智能机器人的侧视图。
20.图5为本发明一种实施例所述多移动结构的智能机器人的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下将结合附图及实施例，对本发明进行描述和说明。应当理解，下面所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。此外，还可以理解的是，对本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容上进行一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本技术公开的内容不充分。
22.除非另作定义，本发明所涉及的技术术语或科学术语应当为本技术所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等词语并不表示数量限制，可以表示单数或复数。本技术所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，如：包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统产品或者设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步
骤或模块，或者还可以包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
23.作为一种较优的实施例，本发明的第一实施例公开了一种多移动结构的智能机器人，所述智能机器人包括：一组以上的移动结构，每一组移动结构可伸缩地设置于所述智能机器人机身两侧和/或机体底部，用于实现智能机器人在不同区域内采用不同过的移动结构移动；一组以上的升降控制装置，每一组升降控制装置与一组移动结构对应连接，每一组升降控制装置用于控制与其连接的一组移动结构的升降高度。
24.具体地，如图1所示，所述一组以上的移动结构设置于所述智能机器人机身两侧和/或机体底部。需要说明的是，所述一组以上的移动结构可以是相同或不同的轮式移动结构、腿式移动结构和/或轮腿式移动结构等具备移动功能的结构；每一组移动结构具备一一对应的一组升降控制装置，以实现每一组移动结构具备独立升降控制装置，使得每一组移动结构能够不受其他组移动结构的升降影响实现其自身的独立升降；所述每一组移动结构的升降高度是指该一组移动结构的最低点位置距离地面的高度，当所述移动结构的最低点位置与地面的距离由短变长则表示所述移动结构被所述升降控制装置控制升起，反之，当所述移动结构的最低点位置与地面距离变短则表示所述移动结构被所述升降控制装置控制降落。虽然图1中展示的智能机器人仅包括三组移动结构，但是在实际设计生产过程中所述智能机器人包括的移动结构的数量可以是但不限于两组、三组或三组以上。虽然图中仅展现出三组，但并不表示本发明对智能机器人所包含的移动结构组数的限定。需要说明的是，所述智能机器人采用其中一组的移动结构，则通过升降控制装置将该一组采用的移动结构控制其降落至与地面的距离等于零，并同升降控制装置将其他组移动结构控制至离开地面。
25.本实施例中在智能机器人上设置一组以上的移动结构以及与移动结构一一对应的升降控制装置，智能机器人通过升降控制装置控制不同组移动结构的升降以实现不同组移动结构的切换和采用，从而提高智能机器人在复杂地形中的移动适应能力，使得智能机器人能够在不同复杂地形中实现灵活移动，不受地形限制。
26.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明第二实施例中提供的多移动结构智能机器人中所述一组以上的移动结构皆采用轮式结构，每一组移动结构包括：至少一个驱动轮，用于为智能机器人的移动提供驱动力；至少一个万向轮，用于实现智能机器人的移动转向；其中，所述驱动轮是指受地面摩擦力向前，为智能机器人的移动提供驱动力的车轮；所述万向轮是指结构允许360度旋转的车轮；所述驱动轮和所述万向轮的结合使得所述智能机器人能够实现灵活转向、自由移动。本实施例中将一组以上的移动结构设置为轮式结构，轮式结构作为智能机器人常用移动结构，其具备移动速度快的优势，但是轮式结构存在地形适应性较弱的问题，而本实施例中通过设置多组可自由伸缩切换的轮式结构，实现针对不同地形采用不同轮式结构的目的，从而解决了轮式结构地形适应性较弱的问题，且本实施例通过驱动轮与万向轮结合的方式使得智能机器人即使仅采用一组移动结构进行移动亦能灵活转向。
27.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明第三实施例中提供的多移动结构智能机器人中所述驱动轮包括：轮毂电机，用于实现驱动轮的驱动和制动；轮胎，覆盖于轮毂电机外表面，用于保护轮毂电机。具体地，所述轮毂电机设置于所述驱动轮内部，所述轮毂电机是指一种将驱动轮的动力、传动和制动功能结合的电机，所述驱动轮基于
所述轮毂电机能够实现对所述智能机器人的移动、制动的灵活操控；所述轮胎设置于所述轮毂电机外表面，使得智能机器人在移动过程中能够缓冲外界冲击，保证智能机器人与复杂地面环境接触过程中智能机器人的正常移动。需要说明的是，通过采用不同种类的轮胎能够实现所述智能机器人的驱动轮具备耐磨性、耐冲击性和/或抓地力强等优势。本实施例中将驱动轮的驱动动力源设计为轮毂电机，轮毂电机具有一体化程度高，驱动能力强的优点，采用轮毂电机的驱动轮能够实现智能机器人的快速灵活移动。
28.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明第四实施例中提供的多移动结构智能机器人中每一组移动结构中的驱动轮和万向轮采用相同材质、相同宽度和表面相同纹理的轮胎；不同组移动结构采用不同材质、不同宽度或表面不同纹理的轮胎。需要说明的是，在一定范围内轮胎宽度与移动平稳性存在正相关的关系，轮胎纹理与轮胎的抓地性能密切相关，轮胎的材质与轮胎的耐磨性和耐冲击性紧密关联，本实施例通过改变不同移动结构之间轮胎宽度，使得智能机器人能够根据实际移动区域选择更具优势的移动结构，达到智能机器人能够适应多变复杂地形的目的。具体地，轮胎纹理的深度和密度等都与轮胎的抓地性能相关，而智能机器人在倾斜角度较大的区域内行走时，需要采用抓地性能较强的轮胎。
29.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明第五实施例中提供的多移动结构智能机器人中所述升降控制装置在控制对应一组移动结构的升降高度过程中，该一组移动结构中的全部驱动轮的中心和全部万向轮的中心保持在同一水平线上。本实施例通过将驱动轮和万向轮在升降过程中限定在同一水平线，以确保智能机器人的平衡不会因为移动结构升降过程中万向轮和驱动轮的水平高度不一致而受影响。
30.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，如图2所示，本发明第六实施例中提供的多移动结构智能机器人中每一组升降控制装置包括伸缩杆和伺服电机；具体地，所述伸缩杆，分别与伺服电机和对应一组移动结构相连接，用于通过改变其自身伸缩量实现对移动结构升降高度的控制；具体地，所述伸缩杆的底端与对应一组移动结构相连接，所述伸缩杆的顶端与伺服电机相连接；所述伺服电机，与伸缩杆相连接，用于为伸缩杆改变其自身伸缩量提供动力。具体地，所述伸缩杆与所述伺服电机相连接，当所述伸缩杆将其自身伸长量增多，则所述伸缩杆对应连接的移动结构的距离地面的高度缩短，对应连接的移动结构降落，反之，当所述伸缩杆将其自身伸长量减少，则所述伸缩杆对应连接的移动结构距离地面的高度增加，对应连接的移动结构升高。
31.优选地，如图2所示，每一组升降控制装置还包括：锁紧结构，分别与所述伸缩杆和所述伺服电机相连接，用于在所述伸缩杆将其自身伸缩量改变至其目标伸缩量时，控制所述伸缩杆保持其自身伸缩量等于其目标伸缩量。具体地，当所述伸缩杆改变其自身伸长量时，所述锁紧结构解锁，使得所述伸缩杆基于伺服电机提供的动力能够自由调节其自身伸长量，当所述伸缩杆将其自身伸长量调节至其目标伸长量时，所述锁紧机构锁紧，使得所述伸缩杆其自身伸长量保持等于其目标伸长量。所述锁紧结构设置于所述伸缩杆的顶端，所述伸缩杆的底端与对应的移动结构连接。优选地，所述伺服电机还用于为所述锁紧结构对伸缩杆的锁紧和解锁提供动力。
32.具体地，所述升降控制装置与所述移动结构连接具体是指所述升降控制装置的伸缩杆底端与所述移动结构中车轮的轮轴连接，所述伸缩杆为中空结构，所述驱动轮的轮毂
电机的电机通过所述伸缩杆的中空区域与所述伸缩杆的伺服电机并线连接至所述智能机器人的电源，以实现所述智能机器人的电源为所述轮毂电机的电机和所述伺服电机提供电力。需要说明的是，所述驱动轮的轮毂电机的电机通过所述伸缩杆的中空区域与所述伺服电机的连接线长度大于所述伸缩杆自身最长伸长量，故所述驱动轮的升降高度调节不受所述渠东路的轮毂电机与所述伺服电机的连接线的影响，实现所述驱动轮的灵活升降。
33.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明的第七实施例中所述智能机器人还包括：支撑装置；所述支撑装置，可升降地设置于所述智能机器人机体底部，用于在所述智能机器人切换不同组移动结构时将所述智能机器人支撑至悬空。如图4所示，所述支撑装置撑起时，使得所述智能机器人及其移动结构悬空，以便于所述智能机器人在悬空状态下进行移动结构的切换。需要说明的是，虽然图4中将支撑装置展示为双棒状结构，但是实际设计生产过程中所述支撑装置的数量和形状不限，只需支撑装置能够实现将智能机器人平稳支撑至悬空状态。本实施例通过设置支撑结构用于智能机器人在切换不同移动结构时将智能机器人支撑至悬空，避免在特殊情境下，智能机器人原先采用的移动结构不能与智能机器人当前所要采用的移动结构同时处于地面。
34.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明的第八实施例中所述智能机器人支持同时采用一组或一组以上的移动结构进行移动。本实施例中智能机器人支持同时采用多组移动结构进行移动，需要说明的是，智能机器人支持同时采用多组移动结构进行移动的前提是，多组移动结构的同时采用能够保持智能机器人的平衡，而通过同时采用多组移动结构进行移动，在智能机器人处于复杂地形时，有利于提高智能机器人移动的平稳性。
35.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明的第九实施例中所述智能机器人还包括：图像采集装置和图像处理装置；其中，所述图像采用装置用于采集智能机器人当前所处环境图像并传输至所述图像处理装置；所述图像处理装置用于根据智能机器人当前所处环境图像识别所述智能机器人当前所处区域。具体地，所述图像采集装置可以是但不限于单目摄像头、双目摄像头或深度相机等具备图像采集功能的装置；所述图像处理装置对所述智能机器人当前所处环境图像进行识别的方法可以是但不限于识别图像中颜色特征、纹理特征、形状特征或局部特征点等，具体识别方法根据智能机器人实际应用环境设定。
36.本实施例中通过设置图像采集装置和图像处理装置使得智能机器人能够实现对当前所处区域的识别，进而结合多组移动结构，实现对不同区域的不同地形进行针对性的移动结构切换，大幅提高智能机器人的移动功能，破除智能机器人因部分复杂地形而受限无法移动的困境。
37.基于上述实施例，作为本发明一种较优的实施例，本发明的第十实施例实施例提供了一种多移动结构的智能机器人的控制方法，所述智能机器人采用前述任意一项实施例所述的智能机器人，如图5所示，所述智能机器人控制方法具体包括：智能机器人的图像采集装置采集智能机器人当前所处环境图像并传输至智能机器人的图像处理装置；图像处理装置根据智能机器人当前所处环境图像识别智能机器人当前所处区域；判断智能机器人当前采用的一组或一组以上的移动结构是否符合智能机器人当前所处区域对应的移动结构要求；若是，则控制智能机器人保持采用当前的一组或一组以上的移动结构进行移动；若
否，则控制智能机器人将当前采用的一组或一组以上的移动结构切换为符合智能机器人当前所处区域对应的移动结构要求的一组或一组以上的移动结构进行移动。本实施例通过对智能机器人当前所处区域进行识别，并根据识别结果进行当前移动结构是否满足该区域对应的移动结构要求，进行相应移动结构调整，确保智能机器人能够在对应移动区域内采用相应移动结构进行移动，以使得智能机器人在复杂地形中的顺畅移动。
38.需要说明的是，智能机器人所在的每一个区域存在一一对应的移动结构要求；其中，所述移动结构要求用于限定所述智能机器人在该区域内所采用的移动结构。具体地，若所述智能机器人包括若干组移动结构，将若干组移动结构分别命名为第一移动结构、第二移动结构、第三移动结构等，则所述移动结构要求可以是但不限于要求所述智能机器人在第一区域内采用第一移动结构，在第二区域内采用第二移动结构和第三移动结构等，所述移动结构要求限定所述智能机器人在每一个区域内采用的移动结构。
39.优选地，所述移动结构要求可以是用户根据所述智能机器人所要应用的区域预先设置的，还可以是在了解各组移动组件的区别和对应优劣势后，根据所述智能机器人实际所处区域情况进行设置，如:若所述智能机器人实际所处区域为斜坡，则所述移动结构要求在该区域内被设置为采用抓地力强的移动结构，若所述智能机器人实际所处区域为沙地，则所述移动结构要求在该区域内被设置为采用轮胎纹理较深的移动结构。
40.优选地，所述控制智能机器人将当前采用的一组或一组以上的移动结构切换为符合智能机器人当前所处区域对应的移动结构要求的一组或一组以上的移动结构进行移动，具体包括：所述支撑装置伸出将所述智能机器人支撑至悬空，将所述智能机器人当前采用的一组或一组以上的移动结构通过其对应的升降控制装置控制升起至预设升高高度，同时，将符合智能机器人当前所处区域对应的移动结构要求的一组或一组以上的移动结构通过其对应的升降控制装置降低至预设降低高度。需要说明的是，所述预设升高高度是根据每一组移动结构的尺寸大小设定的用于控制移动结构升起至不影响智能机器人移动的高度，所述预设降低高度时根据每一组移动结构的尺寸大小、每一组移动结构对应预设升高高度设定的用于控制移动结构降落至能够实现智能移动机器人正常移动的高度。
41.优选地，所述将所述智能机器人当前采用的一组或一组以上的移动结构通过其对应的升降控制装置控制升起至预设升高高度的方法，具体包括：所述升降控制装置中的锁紧结构对所述伸缩杆解锁，所述升降控制装置中的伸缩杆通过缩短其自身伸长量使得所述对应的移动结构升高至预设升高高度，当所述对应的移动结构升高至预设升高高度时，所述升降控制装置中的锁紧结构对所述伸缩杆锁紧，以使得所述伸缩杆保持当前自身伸长量，即：使得所述对应的移动结构保持于预设升高高度。
42.优选地，所述将所述智能机器人当前采用的一组或一组以上的移动结构通过其对应的升降控制装置控制降低至预设降低高度的方法，具体包括：所述升降控制装置中的锁紧结构对所述伸缩杆解锁，所述升降控制装置中的伸缩杆通过增加其自身伸长量使得所述对应的移动结构降低至预设降低高度，当所述对应的移动结构升高至预设降低高度时，所述升降控制装置中的锁紧结构对所述伸缩杆锁紧，以使得所述伸缩杆保持当前自身伸长量，即：使得所述对应的移动结构保持于预设降低高度。
43.需要说明的是，每一组移动结构具有一一对应的预设升高高度和预设降低高度。当所述智能机器人当前采用的移动结构数量为一组以上时，所述升降控制装置控制移动结
构升降可以多组移动结构同时进行。
44.本实施例通过针对不同区域设置一一对应的移动结构要求，使得智能机器人在复杂地形中能够有针对性、有策略的更换不同移动结构，使其移动功能不受于复杂的地形限制，提高智能机器人的移动灵活性和适应性。
45.显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，各个实施例之间的技术方案可以相互结合。此外，如果实施例中出现“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果实施例中出现“第一”、“第二”、“第三”等术语，是为了便于相关特征的区分，不能理解为指示或暗示其相对重要性、次序的先后或者技术特征的数量。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。