机器人底盘系统及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人底盘系统及机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，机器人被广泛应用于各种工业生产及生活中。现有技术中，机器人可自动执行工业生产工作，以协助或取代人类的工作。目前的机器人根据不同的应用场景需要单独进行整体设计和制造，机器人底盘一般只能够根据机器人本地的控制实现移动的功能，机器人的主要功能实现都要依赖于机器人本体，但在不同的应用场景下，机器人底盘的移动方式可能也需要发生变化，使得机器人底盘的适应性较低。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够适应于不同应用场景的机器人底盘系统及机器人。

一种机器人底盘系统，所述机器人底盘系统用于与机器人功能系统连接，以配合执行任务；

所述机器人底盘系统包括：壳体、安装于壳体底部的运动轮组及设置于壳体内部的底盘控制电路；

所述底盘控制电路用于获取所述机器人功能系统发送的图像信息，根据所述图像信息生成运动控制信息，并根据所述运动控制信息驱动所述运动轮组运动。

在其中一个实施例中，所述底盘控制电路包括：

电机模组，用于驱动所述运动轮组运动；

路由单元，用于连接所述机器人功能系统，用于接收所述机器人功能系统发送的图像信息；

导航处理单元，与所述路由单元连接，用于获取所述路由单元发送的所述图像信息，并根据所述图像信息及预设的导航数据生成运动控制信息；

主控单元，分别与所述路由单元、所述导航处理单元、所述电机模组连接，用于获取所述导航处理单元发送的所述运动控制信息，并根据所述运动控制信息控制所述电机模组工作。

在其中一个实施例中，所述机器人底盘系统还包括：

设置于所述壳体上的激光雷达，所述激光雷达用于探测行走区域并生成激光雷达数据；

所述导航处理单元还与所述激光雷达连接，用于获取所述激光雷达反馈的激光雷达数据，并根据所述激光雷达数据及所述图像信息生成所述运动控制信息。

在其中一个实施例中，所述导航数据包括激光点云地图。

在其中一个实施例中，所述机器人底盘系统还包括：

设置于所述壳体上的超声波探测单元，所述超声波探测单元用于进行障碍探测，并生成超声波探测数据；

所述主控单元还与所述超声波探测单元连接，用于根据所述超声波探测数据及所述运动控制信息控制所述电机模组工作。

在其中一个实施例中，所述机器人底盘系统还包括：

设置于所述壳体上的天线模组，所述天线模组用于收发数据；

所述路由单元还与所述天线模组连接，用于经所述天线模组向外部设备发送所述图像信息，还用于经所述天线模组接收所述外部设备发送的遥控信息。

在其中一个实施例中，所述机器人底盘系统还包括：

电源，用于为所述底盘控制电路及所述机器人功能系统供电。

在其中一个实施例中，所述机器人底盘系统还包括：

充电对位模块，用于与充电装置进行自动对位，所述充电装置用于在对位成功后为所述电源充电。

在其中一个实施例中，所述壳体表面设有防撞条。

一种机器人，包括机器人功能系统及如上述的机器人底盘系统；

所述机器人功能系统与所述机器人底盘系统连接。

上述机器人底盘系统及机器人，通过底盘控制电路获取机器人功能发送的图像信息，根据图像信息生成运动控制信息，根据运动控制信息驱动安全于壳体底部的运动轮组运动，进而配合机器人功能系统以执行任务，使得机器人底盘系统的运动控制能够适用于不同场景下的任务需要，无需通过机器人功能系统对机器人底盘系统的运动进行控制，简化机器人功能系统的功能模块，根据应用场景的需要对机器人功能系统进行配置，再配合机器人底盘系统的自主移动控制即可实现多样化的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中，机器人底盘系统的应用环境示意图；

图2为一实施例中，机器人底盘系统的结构示意图之一；

图3为一实施例中，机器人底盘系统的结构示意图之二；

图4为一实施例中，机器人底盘系统的结构示意图之三；

图5为一实施例中，机器人底盘系统的结构示意图之四；

图6为一实施例中，机器人底盘系统的结构示意图之五；

图7为一实施例中，机器人底盘系统的结构示意图之六。

附图标记说明：

20、机身；201、机器人功能系统；30、机器人底盘系统；310、壳体；320、底盘控制电路；321、电机模组；322、路由单元；323、导航处理单元；324、主控单元；330、运动轮组；340、激光雷达；350、超声波探测单元；360、电源；370、防撞条；40、连接座；41、基座；42、支撑腿。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

本申请提供的机器人底盘系统，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，机器人可以包括机身20、设置于机身20底部的连接座40、设置在连接座40下方的机器人底盘系统30；连接座40包括基座41和设置在基座41底部的若干支撑腿42，基座41与机身20连接，支撑腿42与机器人底盘系统30连接；

其中，机器人底盘系统30与支撑腿42连接处设置有穿线孔，支撑腿42内部设置有分别连通穿线孔和机身20内部的走线通道；走线通道可供从机身20到机器人底盘系统30的电线等走线。另外，需要说明的是，支撑腿42可以是部分或全部设置有走线通道；机身内部设置机器人功能系统，机器人功能系统与机器人底盘系统30通过走线通道的穿行线实现电连接。

在其中一个实施例中，如图1、图2所示，提供了一种机器人底盘系统30，机器人底盘系统30用于与机器人功能系统201连接，以配合执行任务；机器人底盘系统30包括：壳体310、安装于壳体310底部的运动轮组330及设置于壳体310内部的底盘控制电路320；底盘控制电路320用于获取机器人功能系统201发送的图像信息，根据图像信息生成运动控制信息，并根据运动控制信息驱动运动轮组330运动。

在其中一个实施例中，图像信息是指机器人功能系统201根据设定的任务模式所拍摄监测的图像，将图像信息发送至底盘控制电路320进行识别处理后，底盘控制电路320即可根据识别处理结果生成相应的运动控制信息，例如对于执行安防任务时，识别到前方有人，生成的运动控制信息可以是靠近识别到的人以使机器人功能系统201能够进行进一步的拍摄，生成安防报警信息。在其中一个实施例中，图像信息也可以是指机器人功能系统201识别处理后的识别信息，底盘控制电路320接收到图像信息后无需进行识别，能够直接根据图像信息生成运动控制信息。在其中一个实施例中，图像信息包括图片、视频、音频中的至少一种。在其中一个实施例中，图像信息包括对于图片、视频、音频中的至少一种进行识别后得到的识别信息。

需要说明的是，图1-图7中的运动轮组330中轮子的数量仅为一种实施例的示意，并非对其数量的限定，根据机器人应用场景的变换，也可以增减轮子的数量。

上述机器人底盘系统30，通过底盘控制电路320获取机器人功能发送的图像信息，根据图像信息生成运动控制信息，根据运动控制信息驱动安全于壳体310底部的运动轮组330运动，进而配合机器人功能系统201以执行任务，使得机器人底盘系统30的运动控制能够适用于不同场景下的任务需要，无需通过机器人功能系统201对机器人底盘系统30的运动进行控制，简化机器人功能系统201的功能模块，根据应用场景的需要对机器人功能系统201进行配置，再配合机器人底盘系统30的自主移动控制即可实现多样化的应用。

在其中一个实施例中，如图2所示，底盘控制电路320包括：电机模组321，用于驱动运动轮组330运动；路由单元322，用于连接机器人功能系统201，用于接收机器人功能系统201发送的图像信息；导航处理单元323，与路由单元322连接，用于获取路由单元322发送的图像信息，并根据图像信息及预设的导航数据生成运动控制信息；主控单元324，分别与路由单元322、导航处理单元323、电机模组321连接，用于获取导航处理单元323发送的运动控制信息，并根据运动控制信息控制电机模组321工作。

电机模组321用于在运动控制信息的控制下，驱动壳体310上设置的运动轮组330，进而使机器人按照目标运动方式进行运动。具体的，电机模组321包括电机驱动电路、电机、联轴器等，电机驱动电路与主控单元324电连接，根据主控单元324输出的运动控制信息驱动电机，电机通过联轴器与运动轮组330连接，在电机工作时能够通过联轴器牵引运动轮组330转动，进而使机器人运动。

路由单元322与机器人功能系统201通信连接，以实现与机器人功能系统201间的数据传输交互。具体的，路由单元322可以采用路由芯片。在其中一个实施例中，主控单元324也可以通过路由单元322向机器人功能系统201发送数据。路由单元322将接收到的图像信息发送至导航处理单元323。导航处理单元323根据实时的图像信息及预设的导航数据进行定位和导航规划，生成运动控制信息，并将运动控制信息发送至主控单元324。主控单元324根据运动控制信息控制电机模组321工作，使机器人能够根据规划的路线和运动速度进行运动。

在其中一个实施例中，如图3所示，机器人底盘系统30还包括：设置于壳体310上的激光雷达340，激光雷达340用于探测行走区域并生成激光雷达340数据；导航处理单元323还与激光雷达340连接，用于获取激光雷达340反馈的激光雷达340数据，并根据激光雷达340数据及图像信息生成运动控制信息。

激光雷达340用于实现行走区域内的激光测距，通过向特定方向发射一束光线，光线遇到物体反弹回来被接收器捕获，已知光速，通过时间便可以计算出自身与物体之间的距离。在本实施例中，导航处理单元323采用激光点云技术实现导航，通过设置在壳体310上的若干激光雷达340向各个方向进行多点位测距，可以二维地建图或三维地建模，同时确定机器人自身的位置，进而实现高精度导航。

在其中一个实施例中，为了保证导航精度，可以设置多个激光雷达，以360°环绕的方式设置在壳体上。

在其中一个实施例中，导航数据包括激光点云地图。

为了便于机器人实现高效的工作，可以预先构建激光点云地图并存储在导航处理单元323中，导航处理单元323能够直接根据存储的激光点云地图及实时获取的图像数据进行导航。

在其中一个实施例中，如图4所示，机器人底盘系统30还包括：设置于壳体310上的超声波探测单元350，超声波探测单元350用于进行障碍探测，并生成超声波探测数据；主控单元324还与超声波探测单元350连接，用于根据超声波探测数据及运动控制信息控制电机模组321工作。

超声波探测单元350用于探测机器人行进路线上是否存在障碍物，并生成超声波探测数据反馈至主控单元324，若存在障碍物，主控单元324可以结合障碍物的位置以及运动控制信息调整机器人的运动路线，绕过障碍物后再继续正常运行，也可以在识别到障碍物时，主控单元324控制电机模组321停止工作，使机器人暂停，待障碍物消除后再重新控制电机模组321工作。

在其中一个实施例中，为了达到有效避障的目的，可以在壳体的四周均设置超声波探测单元350，实现多方位探测。

在其中一个实施例中，如图5所示，机器人底盘系统30还包括：设置于壳体310上的天线模组，天线模组用于收发数据；路由单元322还与天线模组连接，用于经天线模组向外部设备发送图像信息，还用于经天线模组接收外部设备发送的遥控信息。

天线模组用于收发射频信号，将与外部设备间所需要进行收发的数据通过射频信号的形式进行传输，以实现与外部设备间的无线通信交互，天线模组接收到的射频信号发送至路由单元322，路由单元322再发送至主控单元324。外部设备发送的遥控信息经天线模组接收，发送至路由单元322，路由单元322再发送至主控单元324，主控单元324根据遥控信息的指令对机器人进行控制，例如遥控信息为加速指令，则控制机器人提高移动速度。若机器人的任务为监控，图像信息还可以包括监控视频数据，则路由单元322可以将机器人功能系统201发送的图像信息经由天线模组发射至外部设备。

在其中一个实施例中，外部设备可以是云端服务器和/或终端。上述终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，上述服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

在其中一个实施例中，天线模组内的各天线可以为定向天线，也可以为非定向天线。示例性的，天线模组内的各天线可以使用任何合适类型的天线形成。例如，天线模组内的各天线可以包括由以下天线结构形成的具有谐振元件的天线：阵列天线结构、环形天线结构、贴片天线结构、缝隙天线结构、螺旋形天线结构、带状天线、单极天线、偶极天线中的至少一种等。不同类型的天线可以用于不同射频信号的频段组合。

在其中一个实施例中，天线模组可以支持收发2.4G的wifi频段射频信号、5.8G的频段射频信号、2.4G的AP频段射频信号、5.8G的AP频段射频信号、4G频段射频信号、5G频段射频信号的至少一个或多个。

在其中一个实施例中，如图6所示，机器人底盘系统30还包括：

电源360，用于为底盘控制电路320及机器人功能系统201供电。

电源360与底盘控制电路320的电源360接口连接，为底盘控制电路320的各器件供电，同时，电源360经底盘控制电路320为机器人功能系统201供电。在其中一个实施例中，主控单元324包括MCU及降压电路，电源360输出的电压经过降压电路降压后，在MCU的控制下为相应元件进行供电。

在其中一个实施例中，机器人底盘系统30还包括：

充电对位模块，用于与充电装置进行自动对位，充电装置用于在对位成功后为电源360充电。

为了提高机器人的自主性，在机器人电量低或是执行任务完毕后，可以自动回到充电处进行充电，通过充电对位模块与充电装置进行自动对位，对位成功后进行充电。具体的，充电对位模块包括红外对管。

在其中一个实施例中，如图7所示，壳体310表面设有防撞条370。

由于机器人在移动过程中可能会与障碍物相撞，为了保护机器人底盘系统30不至于撞坏，在壳体310表面可以设置防撞条370。具体的可以设置在壳体310四周最凸出的部分。在其中一个实施例中，为了提高机器人的安全性，防撞条370上可以设置接触传感器，接触传感器与主控单元324连接，在发生碰撞时，接触传感器将接触信号反馈至主控单元324，主控单元324可以控制运动轮组330紧急制动或者控制运动轮组330后退绕行。

在其中一个实施例中，还提供了一种机器人，包括机器人功能系统201及如上述的机器人底盘系统30；

机器人功能系统201与机器人底盘系统30连接。

机器人功能系统201根据机器人的应用场景进行配置，示例性的，若机器人应用于安防巡检，该机器人的机身上设有安防设备；安防设备可以包括探测器(例如，超声波探测器)、摄像头(例如，星光相机)、激光雷达340和拾音器(例如，麦克风)等。安防设备可以是上述一种设备或多种设备的组合。该机器人可以应用于安防领域，作为一种安防机器人予以使用。

机器人功能系统201包括机器人功能控制板，该功能控制板上设有图像处理模组，以及配合图像处理模组的算力单元；图像处理模组用于连接设于机器人机身上的安防设备；图像处理模组可以包括音频处理单元和图像处理单元；图像处理单元分别与算力单元、音频处理单元相连；其中，音频处理单元处理安防设备传输的音频数据，输出音频信息；图像处理单元接收安防设备传输的图像数据；算力单元处理经图像处理单元传输的图像数据，输出图像信息。

本申请中的算力单元可以采用相应的算力芯片予以实现，例如RK1808。图像处理单元可以采用相应的图像处理SoC(System on Chip，片上系统)予以实现，例如RK3399。进一步的，图像处理单元可以通过USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)连接算力单元，例如USB3.0。而图像处理单元可以通过USB连接音频处理单元，例如USB2.0。在一些实施例中，音频处理单元可以采用放大器和数字音频处理器予以实现，例如AMP(Amplifier，放大器)和DSP(Digital Signal Processing，数字音频处理器)。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。