專利名稱：一種寵物看護機器人系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自動化裝置、智能機器人和通信技術領域，尤其涉 及的是一種用于家庭寵物看護的智能服務型機器人系統(tǒng)。
背景技術：
機器人技術的發(fā)展是一個國家高科技水平和工業(yè)自動化程度的重要 標志和體現(xiàn)。由于傳感器，控制，計算機，驅動及材料等領域技術的飛 速發(fā)展，機器人的設計與研究也向第三代機器人一一智能機器人邁進。 智能機器人帶有多種傳感器，能夠將多種傳感器得到的信息進行融合， 有效地適應變化的環(huán)境，具有很強的自適應、學習能力和自治能力。智能機器人技術涉及到多方面的學科與技術，如計算機科學與技 術(圖像處理，模式識別，機器視覺，人工智能等)，自動化科學與技 術(運動控制，復雜系統(tǒng)的控制，傳感器技術等)，機械電子技術等， 它集成了多學科的發(fā)展成果，同時也推動了多學科的發(fā)展，它代表了高科技的發(fā)展前沿，是當前科技研究的熱點方向。很長一段時間以來，日本一直是世界上最大的工業(yè)機器人制造國，其 產(chǎn)量是世界其他國家總和的兩倍。現(xiàn)在，日本的松下電工、NEC、索尼、 豐田、本田等公司都在每年投資上億美元開發(fā)家庭機器人，以保持自己 在世界上的領先地位。家庭機器人將為社會帶來巨大的效益，也會為其 制造者帶來滾滾財源。 一些日本公司研制、開發(fā)并批量生產(chǎn)的機器人，已經(jīng)從以往的車間、辦公室轉為進入尋常百姓家庭?，F(xiàn)有技術的家庭寵物在它的主人經(jīng)常出差、旅游時無法得到照顧， 因此，提出本發(fā)明的設計構思。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種寵物看護智能機器人系 統(tǒng)，該機器人系統(tǒng)結合網(wǎng)絡通信，可以替經(jīng)常出差、旅游的人士照顧他 們心愛的寵物，并給它們喂食，與它們一起游戲。本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案為 一種寵物看護機器人系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)和機器人本體，所述控制 系統(tǒng)用于無線發(fā)射控制指令信號；所述機器人本體內(nèi)設無線接收處理模 塊，用于接收控制指令信號并將所述控制指令信號處理成控制信號，還 包括一驅動系統(tǒng)及一喂食模塊，所述驅動系統(tǒng)用于根據(jù)所述控制指令中 的動作指令驅動機器人本體移動，所述喂食模塊用于根據(jù)所述控制指令 中的喂食指令打開其納置有寵物食糧的喂食盒。所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括用于發(fā)出控制指令的控制模 塊、 一信號處理及發(fā)射模塊，所述信號處理及發(fā)射模塊用于放大和調(diào)制 所述控制模塊發(fā)出的控制指令，并無線發(fā)射調(diào)制后的控制指令信號；所 述無線接收處理模塊包括無線通訊模塊、主控模塊、電機控制模塊，所 述主控模塊與無線通訊模塊連接，用于對所述無線接收模塊接收到的指 令信號進行解碼得到控制信號，所述電機控制模塊用于放大控制信號并 控制所述驅動系統(tǒng)和喂食模塊。所述的系統(tǒng)，其中所述的機器人本體還包括一攝像頭，該攝像頭 與所述無線通訊模塊連接，用于將獲取的圖像處理成視頻信號，并經(jīng)所 述無線通訊模塊發(fā)射；所述控制系統(tǒng)還包括用于接收視頻信號的無線攝像頭接收模塊，以及與所述無線攝像頭接收模塊相連的A/D圖像轉換器，還包括與控制模塊相連的圖像處理顯示裝置，所述A/D圖像轉換器用于 對接收的視頻信號進行A/D轉換，并由圖像處理顯示裝置對轉換后的數(shù) 字視頻信號進行處理和顯示。所述的系統(tǒng)，其中所述機器人本體還包括一攝像頭驅動電機，該 攝像頭驅動電機與電機控制模塊相連，用于根據(jù)所述控制指令中的攝像 頭驅動指令調(diào)整4聶像頭俯仰角。所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)還包括與本地PC機連接的音頻 發(fā)射模塊，以及所述機器人本體還包括無線音頻接收器和揚聲器，用于 實現(xiàn)音頻信號的傳遞和播放。所述的系統(tǒng)，其中所述本地PC機通過互聯(lián)網(wǎng)與遠端PC機進行通 訊，由遠端計算機通過互聯(lián)網(wǎng)遠程控制機器人本體以及監(jiān)視寵物。所述的系統(tǒng)，其中所述機器人本體為球形結構本體，其兩側設置 為履帶；所述喂食模塊設置在所迷球形結構本體的一側，并包括一喂食 電機，該喂食電機連接所述電機控制模塊，用于驅動所述喂食盒的開關。所述的系統(tǒng)，其中，所述喂食盒設置為在所述球形結構本體側面固 定的覆蓋板和該覆蓋板下的喂食盤，所述喂食盤設置為多個喂食格，用 于納置寵物食糧；在該覆蓋板的下方設置有喂食口，以及所述喂食電機 驅動所述喂食盤的轉動，用于選擇對應所述喂食口的喂食格。所述的系統(tǒng)，其中所述信號處理及發(fā)射模塊包括無線發(fā)射模塊， 及與所述控制系統(tǒng)相連的調(diào)制電路，所述調(diào)制電路用于放大和調(diào)制所述 控制指令，所述無線發(fā)射模塊用于發(fā)射調(diào)制后的控制指令信號。本發(fā)明的有益效果為有了家庭寵物看護智能機器人，當主人不在 家的時候，寵物就不會再寂寞，也不會再饑餓。寵物的主人雖然與他們的寵物相隔千山萬水，卻依然可以觀察到它們的境況，與它們一起游戲， 給它們喂食。由于家庭寵物看護智能機器人具有監(jiān)控功能，主人還可以 了解家里所發(fā)生的事情。
圖1為本發(fā)明寵物看護智能機器人系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)電路方框圖；圖3為本發(fā)明機器人本體電路結構方框圖；圖4本發(fā)明家庭寵物看護的智能機器人裝置的立體示意圖；圖5a、圖5b和圖5c分別示出的是本發(fā)明家庭寵物看護的智能機器 人裝置的完整側面示意圖；圖6a、圖6b和圖6c所示出的分別為本發(fā)明家庭寵物看護的智能機 器人裝置的動力結構側面示意圖；圖7為本發(fā)明家庭寵物看護的智能機器人裝置的分解結構示意圖。附圖標記說明101球形結構本體；102喂食出口； 103運動履帶機構；104喂食電機； 105運動控制半球；106遠程無線通訊才莫塊；107履帶；108攝像頭；109 儲食格板；IIO寵物喂食半球；lll覆蓋板；112儲食盤；113儲食格； 114第一運動齒輪；115第一履帶輪；116第一傳動齒輪組；117配重塊； 118第一傳動齒輪；119第二運動齒輪；120第二履帶輪；121第二驅動 電機；122第二中介傳動齒輪；123第二傳動齒輪；124第二主動齒輪。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明 本發(fā)明的寵物看護機器人系統(tǒng)如圖1所示，包括兩大部分機器人 本體10及控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)可由本地PC機2加上射頻模塊3、視頻采集盒4實現(xiàn)，本地PC機2通過互聯(lián)網(wǎng)與遠端PC機5通訊，進行語音 和視頻數(shù)據(jù)交換以及控制信號的傳遞，寵物主人可以在遠端PC機發(fā)出 控制指令，通過互聯(lián)網(wǎng)控制機器人本體移動與寵物游戲，或給寵物喂食 以及播放音樂，并可以通過互聯(lián)網(wǎng)觀察監(jiān)控到寵物的境況。所述控制系統(tǒng)如圖2所示，具體包括一控制模塊、由無線發(fā)射模塊和調(diào)制電路組成的信號處理及發(fā)射模塊，無線攝像頭接收模塊、模擬/數(shù)字圖像轉換器(A/D圖像轉換器)和圖像處理顯示裝置，與控制模塊 相連的音頻處理模塊和音頻發(fā)射模塊，其中，控制模塊、圖像處理顯示 裝置以及音頻處理模塊的功能由一本地PC機實現(xiàn)。在機器人本體10內(nèi) 設置有如圖3所示的電路結構，該電路結構包括主控制模塊和由該主控 制模塊控制的電機控制模塊，該主控制模塊還控制連接有一遠程無線通 訊模塊，還包括無線音頻接收器和揚聲器，以及設置在機器人本體上的 攝像頭，攝像頭與所述遠程無線通訊模塊連接。本地PC機接到控制者 的指令，通過串口將命令傳輸?shù)秸{(diào)制電路，所述調(diào)制電路用于放大和調(diào) 制PC機發(fā)出的控制指令，并將調(diào)制后的控制指令信號經(jīng)無線發(fā)射模塊 發(fā)射出去，向機器人本體發(fā)出各種指令；而機器人本體內(nèi)的遠程無線通 訊模塊，通過無線網(wǎng)絡協(xié)議與本地PC機進行數(shù)據(jù)交換，接收控制系統(tǒng) 發(fā)出的指令信號，并經(jīng)主控制模塊將控制指令信號進行解碼，處理變成 控制各電機的PWM控制信號，再由電機控制模塊放大PWM信號并控 制驅動系統(tǒng)和喂食模塊，使機器人根據(jù)移動指令運動，以及根據(jù)喂食指 令打開喂食盒。機器人本體上的攝像頭用于攝取寵物及寵物周邊的圓 像，將圖像信號處理成視頻信號，并經(jīng)無線通訊模塊發(fā)射出去；控制系 統(tǒng)中的無線攝像頭接收模塊和A/D圖像轉換器對接收到的視頻信號進行 A/D轉換，并傳給本地PC，由本地PC機對A/D轉換后的數(shù)字視頻信號 進行處理和顯示，這樣一來，寵物機器人可以實時地獲得寵物的視頻圖 像，猶如是寵物主人的千里眼，并且寵物主人通過這套視頻系統(tǒng)還可以了解家里所發(fā)生的事情?？刂葡到y(tǒng)中的音頻發(fā)射模塊和話筒，寵物主人 可以通過話筒與寵物交流，或者在PC機上下載音樂播放給寵物聽，PC 機將包括聲音和音樂得音頻信號通過計算機的音頻口輸出到音頻發(fā)射 模塊，傳輸?shù)綑C器人本體的音頻接收器上，通過揚聲器播放出來，使主 人通過聲音與寵物交流。控制系統(tǒng)與機器人本體之間音頻信號的傳遞， 視頻信號的傳遞，以及指令信號之間的傳遞均使用相對獨立的通訊信 道，沒有通訊關系，三者互不干擾，機器人本體中雖然采用一個無線通 訊模塊來實現(xiàn)接收控制指令信號和視頻信號的發(fā)射，但采用的是互相獨 立的通訊信道，當然可以釆用兩個獨立的模塊分別實現(xiàn)接收控制指令信 號和視頻信號的發(fā)射。本發(fā)明可以將控制系統(tǒng)中的無線發(fā)射模塊、無線 攝像頭接收模塊和音頻發(fā)射模塊設置在一起，形成圖1中的射頻模塊3，而圖1中的視頻采集盒4由A/D圖像轉換器構成，用于將模擬視頻信號 轉換成數(shù)字視頻信號。本地PC機可以由具有相同或類似功能的系統(tǒng)替代。為使寵物主人不在'家的時候，寵物機器人擔當起照顧寵物的功能，將本地PC機2連接到互聯(lián)網(wǎng)上，通過互聯(lián)網(wǎng)與遠端PC機5進行通訊， 遠端PC機5可以和本地PC機2進4于語音和視頻上的傳輸，遠端PC還 可將寵物主人發(fā)出的控制指令傳給本地PC,由遠端計算機通過互聯(lián)網(wǎng)遠 程控制機器人本體以及監(jiān)視寵物。這樣寵物的主人雖然與他們的寵物相 隔千山萬水，卻依然可以觀察到它們的境況，與它們一起游戲，或者給 它們喂食。為了使機器人在相對狹窄的空間內(nèi)運動，機器人本體采用球形動力 結構，整體外形呈球形。為了實現(xiàn)運動功能，機器人設置有可使其行走 的驅動系統(tǒng)和運動結構，機器人的運動結構可由多種形式實現(xiàn)，如腳式、 輪式、履帶式等。喂食模塊設置在所述球形結構本體的一側，其設有納 置寵物食量的儲食盒，以及用于驅動喂食盒開關，使其打開的喂食驅動結構，喂食模塊可有多種形式，例如儲食盒可以是抽屜式，在喂食指令 的控制下，喂食驅動結構拉開納置寵物食量抽屜；或者儲食盒可以是控 制門式，喂食驅動結構將控制門彈開，露出納置寵物食量的儲食盒。本發(fā)明機器人本體的優(yōu)選實施例如圖4、 5、 6、 7所示，其機器人 本體包括一球形結構本體101，球形結構本體兩側設置為球形履帶，而 驅動系統(tǒng)采用電機和齒輪相結合，左驅動電才幾和右驅動電才幾分別與電機 控制模塊連接。所述喂食模塊設置在所述球形結構本體的一側，并且喂 食驅動結構采用喂食電機實現(xiàn)，該喂食電機連接電機控制模塊，用于驅 動所述喂食盒的開關。所述球形結構本體101兩側的運動履帶結構103 以及運動控制半球105，寵物喂食半球IIO,如圖5a、圖5b、圖5c和圖 7所示，該球形結構本體兩側設置有可相對3求形結構本體轉動的運動履 帶1.07，左右各設置一條履帶，所述履帶的邊緣略高于所述球形結構本 體，這樣通過控制所述履帶的轉動，就可以實現(xiàn)所述智能機器人裝置整 體的移動；所述履帶設置在所述球形結構本體的兩側，因此其驅動結構 有兩套，通過主控制模塊和電機控制模塊的控制實現(xiàn)不同電機轉動履帶 速度和角度，以實現(xiàn)轉向和前進后退。本發(fā)明家庭寵物看護的智能機器人裝置中，在所述每一履帶內(nèi)設置 有運動齒4侖，即兩側分別是第一運動齒輪114和第二運動齒輪119,設 置為內(nèi)側壁有齒條的內(nèi)齒輪，上述運動齒輪分別通過其上的第一履帶輪 115和第二履帶路120與外側的對應履帶傳動，并在所述球形結構本體 101上固定設置有對應的是驅動電機，如圖5所示的第二驅動電機121, 第 一驅動電機圖中沒有示出。所述驅動電機可通過主動齒輪和中介傳動齒輪以及一傳動齒輪將 驅動力傳遞到所述運動齒輪上，如圖6c所示的，第二驅動電機121帶動 第二主動齒輪124，通過該第二主動齒輪124傳動給第二中介傳動齒輪 122，再由該第二中介傳動齒輪122傳動給第二傳動齒輪123，由該第二傳動齒輪123咬合所述第二運動齒輪119;如圖6a所示的另一側結構中， 僅示出了第一傳動齒輪組116中的第一傳動齒輪118，該側的其他齒輪 和驅動電機圖中沒有示出，結構與圖6c所示的齒輪傳動結構一樣，因此 不再贅述。本發(fā)明的家庭寵物看護的智能機器人裝置，其發(fā)明目的是為寵物看 護，因此，在圖5和圖6所示球形結構本體101的側面可設置有儲食格 板109,該儲食格板109可以設置具有若干個儲食格113的儲食盤112, 以及在該儲食格板109上設置的覆蓋板111;所述覆蓋板111與所述球 形結構本體101固連，并設置有一喂食出口 102;.所述儲食格板109由 一設置在所述球形結構本體上的喂食電機104驅動可以旋轉，例如設置 所述儲食盤112具有6個儲食格113時，可以通過指令控制，將所述儲 食格板109旋轉其中某個儲食格對應到喂食出口 102上，從而將相應的 儲食格中的寵物食量打開。本發(fā)明所述球形結構本體101是通過樞軸與所述運動履帶機構進 行連接的，因此，在所述球形結構本體上設置有一配重塊117,如圖6a 所示，該配重塊與所述球形結構本體101固定在一起，當所述運動履帶 機構在控制履帶相對所述球形結構本體轉動時，該配重塊能夠保證所述 球形結構本體具有單穩(wěn)態(tài)特性，即類似不倒翁，在任何翻倒狀態(tài)下均能 自動恢復到單一的穩(wěn)定姿態(tài)，并由此使所述運動履帶機構的轉動產(chǎn)生驅 動力。為了獲取圖l象信號以及接收控制指令信號，遠程無線通訊模塊106 和攝像頭108設置在球形結構本體101上，并且為使寵物主人多方位觀 察到寵物的境況，攝像頭108的俯仰角可調(diào)整，機器人本體內(nèi)還設有攝 像頭驅動電機，該攝像頭驅動電機與電機控制模塊相連，可以根據(jù)所述 控制指令中的攝^^頭驅動指令調(diào)整攝像頭俯仰角。采用本發(fā)明的家庭寵物看護智能機器人，具有以下功能和特點1) 遙控操作雖然寵物主人遠離他的寵物，但仍然可以通過因特網(wǎng)，遙控操作家庭寵物看護智能機器人與他的寵物交互。2) 移動機器人與其他類似的寵物伺養(yǎng)機器人不同，家庭寵物看護 智能機器人可以通過自己的運動，"主動，，與寵物游戲。3) 穩(wěn)定的外形設計的外形使得家庭寵物看護智能機器人可以經(jīng)受 住寵物的沖擊而不至于倒翻，。4) 實時的監(jiān)控家庭寵物看護智能機器人可以實時地獲得寵物的視 頻圖像，猶如是寵物主人的千里眼。5) 寵物喂食當寵物饑餓時，家庭寵物看護智能機器人可以傾倒出 儲存的食物，使得寵物免于饑餓。6) 寵物娛樂盡管寵物可能單獨在家，但有了家庭寵物看護智能機 器人它不會再《瓜獨，因為寵物機器人可以與它游玩，播放音樂給它聽， 甚至播放貓的叫聲讓它追逐。綜上所述，當飼養(yǎng)寵物在日益全球化的世界中成為一種風潮時，本 發(fā)明的家庭寵物看護智能機器人系統(tǒng)可以幫助建立人與寵物更加和諧 的世界。應當理解的是，對本K發(fā)明技術所在領域的普通技術人員來說，可以 根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其構思進行相應的等同改變或替換，而所有這 些改變或替換，都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1、一種寵物看護機器人系統(tǒng)，其特征在于包括控制系統(tǒng)和機器人本體，所述控制系統(tǒng)用于無線發(fā)射控制指令信號；所述機器人本體內(nèi)設無線接收處理模塊，用于接收控制指令信號并將所述控制指令信號處理成控制信號，還包括一驅動系統(tǒng)及一喂食模塊，所述驅動系統(tǒng)用于根據(jù)所述控制指令中的動作指令驅動機器人本體移動，所述喂食模塊用于根據(jù)所述控制指令中的喂食指令打開其納置有寵物食糧的喂食盒。
2、 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制系統(tǒng)包括 用于發(fā)出控制指令的控制模塊、 一信號處理及發(fā)射模塊，所述信號處理 及發(fā)射模塊用于放大和調(diào)制所述控制模塊發(fā)出的控制指令，并無線發(fā)射 調(diào)制后的控制指令信號；所述無線接收處理模塊包括無線通訊模塊、主 控模塊、電機控制模塊，所述主控模塊與無線通訊模塊連接，用于對所 述無線接收模塊接收到的指令信號進行解碼得到控制信號，所述電機控 制模塊用于放大控制信號并控制所述驅動系統(tǒng)和喂食模塊。
3、 根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的機器人本體 還包括一攝像頭，該攝像頭與所述無線通訊模塊連接，用于將獲取的圖 像處理成視頻信號，并經(jīng)所述無線通訊模塊發(fā)射；所述控制系統(tǒng)還包括 用于接收一見頻信號的無線攝像頭接收模塊，以及與所述無線攝像頭接收 模塊相連的A/D圖像轉換器，還包括與控制模塊相連的圖像處理顯示裝 置，所述A/D圖像轉換器用于對接收的視頻信號進行A/D轉換，并由圖 像處理顯示裝置對轉換后的數(shù)字視頻信號進行處理和顯示。
4、 根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機器人本體還 包括一攝像頭驅動電機，該攝像頭驅動電機與電機控制模塊相連，用于根據(jù)所述控制指令中的攝像頭驅動指令調(diào)整攝像頭俯仰角。
5、 根據(jù)權利要求1至4任一權利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述控制系統(tǒng)還包括與所述控制模塊連接的音頻處理模塊和音頻發(fā)射 模塊，以及所述機器人本體還包括無線音頻接收器和揚聲器，用于實現(xiàn) 音頻信號的傳遞和播放。
6、 根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制模塊、圖 像處理顯示裝置以及音頻處理模塊采用本地PC機實現(xiàn)。
7、 根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述本地PC機通過 互聯(lián)網(wǎng)與遠端PC機進行通訊，由遠端計算機通過互聯(lián)網(wǎng)遠程控制機器 人本體以及監(jiān);f見寵物。
8、 根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述機器人本體為 球形結構本體，其兩側設置為履帶；所述喂食模塊設置在所述球形結構 本體的一側，并包括一喂食電機，該喂食電機連接所述電機控制模塊， 用于驅動所述喂食盒的開關。
9、 根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述喂食盒設置為 在所述球形結構本體側面固定的覆蓋板和該覆蓋板下的喂食盤，所述喂 食盤設置為多個喂食格，用于納置寵物食糧；在該覆蓋板的下方設置有 喂食口，以及所述喂食電機驅動所述喂食盤的轉動，用于選擇對應所述 喂食口的喂食格。
10、 根據(jù)權利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述信號處理及發(fā) 射模塊包括無線發(fā)射模塊，及與所述控制系統(tǒng)相連的調(diào)制電路，所述調(diào) 制電路用于放大和調(diào)制所述控制指令，所述無線發(fā)射模塊用于發(fā)射調(diào)制 后的控制指令信號。
全文摘要
一種寵物看護機器人系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)和機器人本體；所述控制系統(tǒng)用于無線發(fā)射控制指令信號，機器人本體內(nèi)設無線接收處理模塊，用于接收控制指令信號并將所述控制指令信號處理成控制信號，還包括一驅動系統(tǒng)及一喂食模塊，驅動系統(tǒng)用于根據(jù)控制指令驅動機器人本體移動，喂食模塊用于根據(jù)控制指令打開其納置有寵物食糧的喂食盒。本地PC機通過互聯(lián)網(wǎng)與遠端PC機進行通訊，由遠端計算機通過互聯(lián)網(wǎng)遠程控制機器人本體以及監(jiān)視寵物。本發(fā)明的寵物看護機器人系統(tǒng)，可以在主人不在家的時候，看護并監(jiān)控寵物。
文檔編號A01K15/02GK101278654SQ20071007735
公開日2008年10月8日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權日2007年9月26日
發(fā)明者珩 唐, 徐揚生, 曦 時, 錢輝環(huán), 黃卜夫 申請人:深圳先進技術研究院