本實用新型涉及智能設備的移動支架，特別涉及一種支撐智能設備的移動機器人。

背景技術：

智能設備特別是智能手機以及平板電腦已經越來越普及，隨之而來的，智能設備(例如手機)和機器人技術的結合是一項新技術和也是一個新的發展領域。但是現有的手機機器人未能很好的市場化，進一步走向人們的日常消費，因此難以運用到人們的日常生活中。

例如申請公布號CN 104633416 A的專利文獻公開了一種多自由度的可移動手機支架，屬于電子設備配件領域。其克服了現有技術中缺少一種可以在個各種環境下使用的手機支架的缺陷。其技術方案的要點是：可以使被夾持的電子設備具有多自由度，以適應使用者的不同視角，并附帶照明的功能。該支架包括可壓縮臺燈和固定支架兩部分。可壓縮臺燈與固定支架之間通過一根桿件連接。所述可壓縮臺燈的底座裝有萬向輪，從而增加了所述支架的可移動性。因為臺燈的可壓縮結構，減少了上述手機支架的收藏空間，便于攜帶，同時可以調節它的豎直高度。上述手機支架后面安裝有萬向節，可用于調節手機支架角度，以適應不同視角。

又例如授權公告號CN 205249301 U的專利文獻公開了一種可行走的手機盒。其包括底座、支撐桿、容納盒、指示儀。底座和容納盒通過支撐桿相連，容納盒中設有USB接口，用于給放置于容納盒中的手機充電，底座上設有控制板、行走裝置、非接觸式防碰撞裝置、定位裝置、防跌落裝置、供電裝置。控制板用于輸出手機盒行走所需的控制信號，行走裝置帶動手機盒根據控制信號行走，非接觸式防碰撞裝置控制行走中的手機盒避開障礙物，防跌落裝置防止手機盒行走中跌落，定位裝置指引手機盒行走至指示儀所在地。上述實用新型實現了睡前方便的放置手機，方便的給手機充電，保證手機正常通信的同時又能夠從物理空間上使手機遠離睡眠中的人體，避免手機輻射對人體的損壞，達到了方便與健康兼得的目的。

但是現有的手機機器人還存在以下缺點：1、目前的手機機器人為獨立的手機機器人個體，主要涉及娛樂和玩具領域，結構復雜，成本較高，導致市場價值不高。且大多數的產品流于創新層面的理念設計和功能開發，尚未成為大眾化的主流消費產品；2、目前的手機機器人體積較大，約為手機本身體積的3～8倍，造成使用不便，且重量較大，難以攜帶和推廣；3、目前的手機機器人采用獨立的電池等供電設備，造成空間的浪費和機器人重量大大增加，且需要定期更換電池，造成不便和環境的污染；4、目前的手機機器人技術采用硬質材料作為其全部結構材料，感官舒適度較差，且不具備抗震能力，手機受到長期的震動易減少其壽命等；5、目前的手機機器人主要采用輪式結構，僅限于在平坦光滑的硬質水平面上運動，然而生活中用戶接觸到的往往是像床面、地毯面等具有坡度和障礙的柔軟、復雜平面，通常的輪式結構難以在上面進行移動，且不具備跨越障礙等能力。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種支撐智能設備的移動機器人，使用方便，適用范圍廣，并且具有很好的緩沖效果，有效減輕智能設備的磨損和運動中受到的振動。

一種支撐智能設備的移動機器人，包括帶有智能設備安裝位置的機身以及運動機構，所述運動機構包括：

四個弧形支撐腿，分為兩組，對稱分布在機身兩側，每個弧形支撐腿的弧形凸起面朝下作為支撐面，所述弧形支撐腿的主體采用柔性材料，所述弧形支撐腿遠離支撐面的一端通過轉軸與機身連接，同一側的兩個弧形支撐腿的轉動面相互平行；

轉動動力源，安裝在機身上驅動四個弧形支撐腿繞轉軸轉動，四個弧形支撐腿共同轉動帶動機身運動。

弧形支撐腿的一端轉動形成彎刀狀輪式執行器，主要用于驅動機器人在平面內進行自由移動，由于其彎刀狀構造，使其具有和普通圓形輪相比更強大的跨越障礙的能力，以實現智能設備(例如手機)在復雜環境中(如凌亂的桌面等)的自由運動，增強產品的實用價值。

由于弧形支撐腿由柔性材料，即軟材料(例如硅膠)制作而成，柔性材料就是可以擠壓變形的材料，機器人在運動過程中若遭遇難以跨越的障礙時，柔性支撐腿會產生變形，以從狹縫中通過障礙物，具有良好的自適應性，并且保持轉動動力源(例如電機)處于轉動狀態，防止因過載或堵轉燒壞電機。

為了便于使用本機器人，優選的，弧形支撐腿包括：

柔性支撐桿，內部設有沿長度方向延伸至兩端的穿繩通道；

拉繩，穿過所述穿繩通道；

固定端蓋，固定安裝在所述柔性支撐桿的一端，用于固定連接拉繩的一端；

收線模塊，固定安裝在所述柔性支撐桿的另一端，用于收放拉繩的另一端以使柔性支撐桿彎曲或伸直。

工作流程如下：初始時，收線模塊放松拉繩，處于零位置，即柔性支撐桿不產生變形，處于伸直的狀態，以節省空間。當需要工作時，通過收線模塊收緊拉繩至柔性變形片處于合適的弧度，然后通過電機驅動柔性支撐桿轉動，以實現其平面運動的功能。

并且，對于不同的工作環境，可以設置柔性支撐桿不同的弧度，使其具有不同的越障能力和顛簸程度，以適應相應的工作條件。

為了方便使用，優選的，所述收線模塊包括：

收線盒，固定在所述柔性支撐桿的一端；

繞線軸，轉動安裝在收線盒內，一端伸出收線盒，所述拉繩的一端卷繞在繞線軸上；

手柄，固定在所述繞線軸上伸出收線盒的一端。

為了方便鎖定繞線軸，進一步優選的，所述繞線軸可以軸向移動，所述收線盒上設有與手柄形狀相匹配的定位槽。繞線軸完成收線后移動使手柄卡入定位槽完成鎖定。

使用時，拉出手柄，旋動繞線軸若干圈至柔性支撐桿處于合適的弧度后，將手柄推入定位槽，以鎖住當前狀態。

為了使柔性支撐桿總朝向同一方向彎曲，優選的，每個柔性支撐桿內設有至少兩條平行設置的穿繩通道，同一柔性支撐桿內的穿繩通道所在的平面與所述柔性支撐桿彎曲的弧形面基本平行。

為了減輕重量，減小振動，優選的，所述機身包括：

主體安裝盒，由硅膠制成，內腔通過隔板分為上下兩層，下層用于安裝轉動動力源以及電路元件，上層用于放置智能設備。

為了實現在智能設備界面上進行操作可以控制機器人動作的功能，優選的，還包括與智能設備通信的紅外發射器、紅外接收器以及控制轉動動力源工作的控制器，所述紅外發射器向智能設備發射紅外信號，紅外接收器由控制器直接供電，并將智能設備發出的信號傳入控制器中。

為了減少機器人本身的重量和零部件，優選的，所述主體安裝盒內設有與智能設備供電口相配合的電源插座以通過智能設備為所述移動機器人供電。

本實用新型的有益效果：

本實用新型的移動機器人的支撐腿采用弧形的構造，且材料是柔軟的，使得機器人在十分崎嶇的路面或柔軟的平面具有很好的移動能力，并有效減輕智能設備的磨損和運動中受到的振動。

附圖說明

圖1為本實用新型的機器人的立體結構示意圖。

圖2為本實用新型的機器人的俯視結構示意圖。

圖3為本實用新型的機器人的主視結構示意圖。

圖4為本實用新型的機器人的爆炸結構示意圖。

圖5為本實用新型的弧形支撐腿的爆炸結構示意圖。

圖6為本實用新型的收線模塊的放大結構示意圖。

圖7為本實用新型的柔性支撐桿的澆筑模具的立體結構示意圖。

圖8為本實用新型的機器人的內部電路圖。

圖9為本實用新型的機器人的工作流程線框圖。

具體實施方式

如圖1～6所示，本實施例的移動機器人包括機身和固定在機身上的四個弧形支撐腿16，本實施例中智能設備以手機為例。

每個弧形支撐腿16包括弧形、即彎刀狀的柔性支撐桿1、穿繩通道2、線驅動用高強度拉繩3、固定細線的固定端蓋4、收線模塊5、微型電機6、硬和軟材料的聯軸器7。

弧形支撐腿16的制作、裝配過程：制作澆筑模具，如圖7所示，澆筑模具分為模具左右擋板18、模具前后擋板19、模具底板20→在模具前后擋板留孔位置插入三路軟管作為穿繩通道2，進行預拉緊并兩端打結固定→插入硬軟材料聯軸器7→按照硅膠：硅膠固化劑＝50：1的配比配制一定硬度的硅膠→將配置的硅膠充分攪拌并倒入模具中→放入恒溫箱固化12小時→拆下澆筑模具，保留模具前后擋板19→裁剪軟管使其兩端保留長度和模具前后擋板平齊→將線驅動用高強度拉繩3分別插入三路軟管中，一端通過固定端蓋4進行壓緊固定，另一端細線端部固定于收線模塊5中→旋轉作為手柄的收緊頭21將柔性支撐桿1收緊到合適的形狀→收緊頭21插入定位槽中以固定收緊頭21→將弧形支撐腿16通過聯軸器7固定于微型電機6上，進而固定到機器人的機身上去。

工作流程：初始時，將收線模塊5放于零位置，即柔性支撐桿1不產生變形，處于伸直的狀態，以節省空間。當需要工作時，將收緊頭21拉出定位槽，旋動若干圈至柔性支撐桿1處于合適的弧度后，將收緊頭21推入定位槽，以鎖住當前狀態。這時，可以開始用手機控制其轉動，以實現其平面運動的功能。并且，對于不同的工作環境，可以設置柔性支撐桿1不同的弧度，使其具有不同的越障能力和顛簸程度，以適應相應的工作條件。

結構功能：弧形支撐腿16主要用于驅動機器人在平面內進行自由移動，由于其特殊的彎刀狀構造，使其具有和普通圓形輪相比更強大的跨越障礙的能力，以實現手機在復雜環境中(如凌亂的桌面等)的自由運動，增強產品的實用價值。并且，由于此執行器由軟材料制作而成，機器人在運動過程中若遭遇難以跨越的障礙時，柔性支撐桿1會產生變形，以從狹縫中通過障礙物，具有強大的自適應性，并且保持電機處于轉動狀態，防止因過載或堵轉燒壞電機。

收線模塊5包括作為手柄的收緊頭21、收線盒22、前蓋板23，收線盒22由四面蓋板(底蓋板上有使細線通過的狹道)和收線盒22后板的矩形定位槽組成，收緊頭22由繞線圓柱、旋轉頭和收緊頭22末端的矩形卡扣組成。當需要調整柔性支撐桿的弧度時，打開前蓋板23，將收緊頭22從收線盒22后板定位槽中拉出，卡扣和定位槽分離，旋轉若干圈后，使柔性支撐桿1達到目標的弧度，將收緊頭22按入定位槽中，以鎖緊當前的柔性支撐桿1弧度，再蓋上前蓋板即可。

機身包括軟材料制成的主體安裝盒8和硬質隔板17，手機9安裝在主體安裝盒8的上層。

主體安裝盒8由硅膠(硅膠：硅膠固化劑＝50：2)澆筑在模具中制成，將微型電機、電路等固定于其下層，其中，四個微型電機6通過電機套對稱固定于下層，電路固定于底面中央，引出的手機的供電引出線12通過底板后部的圓形孔引出主體安裝盒8外部，和控制器相連的紅外接收器11通過底板前段的矩形孔引出主體安裝盒8外部，固定于紅外發射器10前部位置。將硬質蓋板蓋上，固定于主體的定位槽中，在硬質隔板17上放置手機，由于主體安裝盒8的內尺寸和手機的外尺寸相同，手機便被固定于外殼中。

紅外遙控接收模塊包括通過手機耳機通道連接的紅外發射器10和控制器連出的紅外接收器11，紅外發射器通過手機的耳機通道發射紅外信號，紅外接收器由arduino nano控制器直接供電，并將手機發出的信號傳入arduino控制器中。從而實現在手機界面上進行操作可以控制機器人動作的功能。

如圖8所示，本實施例中的電路結構如下：

手機供電模塊：包括手機供電引出線12和升壓裝置13，將手機供電引出線中的GND和VCC分為兩路，一路連入底層電路的IN—和IN+，通過升壓模塊13將手機引出的5V電壓變壓至9V，并給arduino供電，另一路不經過變壓直接給兩個微型直流電機驅動模塊L9110供電。

其他內部電路模塊：包括arduino nano控制器14和電機驅動芯片(L9110)15，如上所述，將arduino nano控制器的4路pwm I/O通道連出，分別連入兩片L9110驅動模塊的IN1、IN3和IN2、IN4，其中，同一水平線上的兩個電機共用兩路控制信號。另外，將arduino nano的一路pwm I/O通道連入紅外接收器的信號口，并將GND和3.3V分別連入紅外接收器的接地端和供電端。

工作原理和流程：

如圖9所示，手機機器人常規功能流程如下：

<1>根據需求的工作環境調節機器人的收緊頭22，旋轉柔性支撐桿1端部的收緊頭22，調整柔性支撐桿1的弧度，以適應不同的工作環境。

以柔性支撐桿1長度10cm，收緊柱直徑5mm，收緊頭22旋緊0圈時柔性支撐桿1無變形為例：

當在硬質光滑無障礙平面(如干凈的桌面、地面)運動時:旋緊收緊頭2210～12圈；

當在軟質光滑無障礙平面(如干凈的床面、沙發面)運動時：旋緊收緊頭228～12圈；

當在小障礙平面(如有書本等雜物的桌面)運動時：旋緊收緊頭226～8圈；

當在多障礙平面(如障礙物高度超過手機厚度的2倍)運動時：旋緊收緊頭223～8圈；

<2>將手機放入機器人殼中，由于外殼的內尺寸和手機的外尺寸相同，手機便被固定于外殼中。

<3>將手機機器人的供電引出線接到手機的電源孔處，為機器人供電。打開手機中的遙控精靈APP，開啟遙控界面。

<4>在手機圖形化操作界面中輸入遙控命令。

<5>遙控命令包括“前進”“后退”“左轉”“右轉”“增加移動速度”“降低移動速度”“停止或剎車”七種，分別通過圖形化操作界面中的七個按鈕指示。

<6>根據輸入的命令，手機連接的紅外發射器發出相應的紅外信號。

<7>與控制器相連的紅外接收器接收到信號，并將信號傳入控制器，控制四路微型電機動作，動作對應的控制器控制信號如下：

當命令為方向性命令“前進”“后退”“左轉”“右轉”“停止或剎車”五種中的某種時，單片機通過改變D0～D3口的高低電平控制四路電機進行運動，對應控制信號如下表所示：

當命令為調速性命令“增加移動速度”“降低移動速度”時，通過改變四路信號的占空比來改變電機轉速，pwm脈寬調制信號占空比x在arduino單片機中用0～255的數字表示，定義初值x0＝200；當接收到命令“增加移動速度”時，x＝x+1，判斷若x>255,則x＝255；當接收到命令“降低移動速度”時，x＝x-1，判斷若x<0,則x＝0。其他情況下x保持。

機器人拓展功能：

(1)自動尋回功能

此款產品具有自動尋回功能，當手機遺失時，用戶使用另一臺具有無線定位功能的手機進行手機召回，向遺失手機發送信號，遺失手機中內置的無線定位系統啟用，判斷目標點和當前位置的方向及距離，進行運動規劃，控制遺失的手機運動到目標手機處。適用于短距離的手機尋回功能。

(2)遠程遙控功能

用另一具有紅外發射功能的手機遙控目標手機機器人，可以控制其在一定距離范圍內移動到對應的位置，或是做出對應動作，主要用于遠程取物、娛樂教學等。

(3)其他娛樂功能

通過和手機功能的綁定，實現手機界面的硬件化，開發基于手機機器人的新型聊天“表情”——即“表情”功能不僅限于手機界面的一個圖案或者動畫，也包含手機機器人的運動，如“前后走”、“擺頭”、“站立”等。

本實施例的移動機器人解決了現有技術中的以下問題：

1、采用軟材料結構，減輕震動和重量等。

采用合理配比的硅膠作為機器人的主要結構，由于軟材料的緩沖能力，具有較好的保護效果，減輕手機的磨損和運動中受到的振動，延長使用壽命。且由于硅膠材料密度較小，此款產品可以大大減輕其重量，便于攜帶和使用。

采用新型的基于軟材料的運動機構，具有較好的復雜地面運動能力，且具有軟材料特有的機械保護能力和自適應性等。

2、采用硅膠制成的彎刀狀變形輪式機構(弧形支撐桿)，具有較好的跨越障礙能力(如越障和軟床面行走能力等)，且通過軟材料的使用使其具有過載保護能力和強大的自適應性。

3、采用手機供電，減輕體積和重量，減少更換電池的麻煩。

此款產品將手機電源引出通過兩個變壓電路分別對機器人內部的控制器和微型電機進行供電和驅動，無需再使用單獨的鋰電池，節省內部空間，減輕重量，有利于手機機器人的小型化，便于攜帶和使用。無需進行手機機器人電池的更換，減少裝拆電路的麻煩。

4、通過手機紅外模塊和機器人內部控制器進行通信，采用手機遙控APP直接遙控機器人運動，減少操作復雜性，且可實現分離式遙控。

此款產品通過手機耳機通道連接紅外發射器，機器人控制器連出的紅外接收器接收紅外射線，從而實現手機界面的直接遙控，無需使用遙控器等，減少操作的復雜性。且可以實現手機-機器人的分離式近程遙控。

5、通過微型電機和電路的使用，實現手機機器人的小型化。

此款產品通過微型電路的設計，并選用微型電機驅動，節省內部空間和重量，便于手機機器人的攜帶和使用。

6、通過多路線驅驅動柔性執行器變形，通過改變執行器的形狀以適應不同的工作環境。

通過線驅動手機機器人的柔性彎刀狀變形輪進行變形，以適應不同的工作環境，同時通過形狀的改變，節省執行器的占用空間，實現手機機器人的小型化。