一种应用于鞋服展示的人形机器人

摘要

本发明涉及机器人领域，具体是公开一种应用于鞋服展示的人形机器人，包括AGV底盘、自主充电装置、支撑柱、人机交互采集系统、动态模特和模特控制系统；AGV底盘包括底板、罩设在底板上方与底板连接的外壳体框架、安装在底板上并露出在底板下表面外的车轮机构以及设置在底板上外壳体框架内的智能移动控制总装；支撑柱立向设置，其下端连接在底板上，其上端设有安装座模块；所述动态模特架设在安装座模块；自主充电装置用于与AGV底盘连接向AGV底盘充电使用；人机交互采集系统和模特控制系统设置在安装座模块内线路连接智能移动控制总装；该机器人应用与鞋服展示可实现自主导航移动，并且可采集信息、人机交互，实现动态展示。

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及应用于鞋服展示的机器人。

背景技术

鞋服领域一直是一个产品迭代更新速度极快的行业领域，客户的体型、喜好、审美、潮流等诸多因素都直接影响新产品的推出的市场反馈效果。故对于鞋服行业领域，新产品研发前的市场调研以及大批量生产前的样品展示极为重要。为了获取客户的详细信息，推动鞋服新产品成为市场风向标，鞋服企业会投入大量资金去完成市场调研和样品展示工作，甚至投入重金聘请专业模特或参加时装秀。而现代化大型商场的调研和展示，更是鞋服企业大数据收集和样品展示的必争地之一。从本世纪开始,伴随着集成芯片和微型计算机技术的发展，机器人科学与技术得到了迅猛发展，成为了高新技术的代表领域之一。其中，人形机器人是一种的高阶、非线性、强耦合性、非完整约束的模仿人体的结构和功能的仿生机器人系统，集成了机电工程、材料科学、传感器应用、控制技术、人工智能等多种学科，是仿生机器人技术领域最热门的方向之一，它为服务型、展示型机器人的发展开辟了新的空间。

目前，应用于鞋服展示的人体模特道具普遍采用静止的人体模型，这种静止的展示道具无法完全将鞋服的设计特点、材质属性以及动作感官舒适度充分的展示出来，而且给客户构成了审美疲劳感，客户自身也无法通过静态人形模特或调查问卷来如实表达自己的喜好与需求。因此，现有的大型商场鞋服调研和展示方式已逐渐失去了预期效果，寻求一种新颖的、直观的、有吸引力的调研和展示方式极为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自主导航移动，并且可采集信息、人机交互实现动态展示的一种应用鞋服展示的人形机器人。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种应用于鞋服展示的人形机器人，包括AGV底盘、自主充电装置、支撑柱、人机交互采集系统、动态模特和模特控制系统；所述AGV底盘包括底板、罩设在底板上方与底板连接的外壳体框架、安装在底板上并露出在底板下表面外的车轮机构以及设置在底板上外壳体框架内的智能移动控制总装；所述支撑柱立向设置，其下端连接在底板上，其上端设有安装座模块；所述动态模特架设在安装座模块；所述自主充电装置用于与AGV底盘连接向AGV底盘充电使用；所述人机交互采集系统和模特控制系统设置在安装座模块内或AGV底盘内并线路连接智能移动控制总装。

所述底板为长方形板，所述外壳体框架侧壁一周与底板边沿一周之间通过多块锁固块均布设置连接，所述车轮机构包括设置在底板长度方向两侧边的中间区段的主驱动轮机构以及设置在底板长度方向靠两端且靠两侧分别设置的独立转向的万向轮机构；所述支撑柱的下端通过连接结构与底板的长度方向一侧边中间区段连接，并设有连接拉杆与底板的长度方向的另一侧边中间区段连接。

所述连接结构为Y型连接结构，其Y型的下臂为支撑柱下端，其两上臂端部朝下对应跨设在对应侧的主驱动轮机构的两侧边，并分别通过直角锁固部件与底板锁固连接，所述连接拉杆的结构包括与Y型连接结构的Y型三叉中间连接区域锁固连接的竖向锁固板、一端与竖向锁固板的下侧边垂直连接的横拉杆、连接在横拉杆另一端的C型部件、C型部件的C型两臂端部分别垂直向下延伸的竖向连接杆以及两竖向连接杆的下端部分别连接的横向锁固板，所述C型部件的C型两臂与横拉杆水平设置，所述两竖向连接杆分别对应在对应侧的主驱动轮机构的中心轴两侧边并通过横向锁固板与底板锁固连接。

所述主驱动轮机构包括安装板、主驱动轮、独立悬架装置和动力驱动装置，所述安装板的两端分别通过独立悬架装置连接在底板上并对应底板的侧边垂直立设，所述动力驱动装置锁固连接在两独立悬架装置之间的安装板内侧面上，对应底板锁固两竖向连接杆的一侧的主驱动轮机构的动力驱动装置对应在两竖向连接杆分隔之间，所述安装板上开设有供动力驱动装置的输出转轴穿过的传动孔。

所述主驱动轮包括中心轮盘、车胎轮毂和锁固片，所述车胎轮毂嵌套在中心轮盘上并通过多个螺栓锁固连接，所述中心轮盘的中心开设有转轴孔供输出转轴定位穿过，从而通过输出转轴带动转动，所述锁固片设置在中心轮盘外表面上并通过多个螺栓与输出转轴锁固连接以及中心轮盘锁固连接。

所述独立悬架装置包括轴杆、滑套和弹簧，所述滑套上开设有贯通的轴杆通孔，所述滑套锁固在安装板上，其轴杆通孔轴线垂直于底板设置，所述轴杆穿设在轴杆通孔内，其下端锁固连接在底板上，其上端设有外螺纹并端部匹配螺合有限位螺母，所述弹簧套设在轴杆上并两端分别顶在滑套的上表面和限位螺母上。

所述万向轮机构包括安装架、万向轮和转向驱动装置，所述底板上设有供万向轮安装的安装孔位，所述安装架架设在底板上表面对应安装孔位设置，所述万向轮嵌设在安装孔位内连接在安装架的下表面上，所述转向驱动装置设置在安装架的上表面，其转向驱动输出轴穿过安装架与万向轮连接，从而实现独立驱动万向轮转动。

所述动态模特与安装座模块之间通过便于更换动态模特的通用机械连接结构和通用电控接口结构连接。

所述人机交互采集系统包括中央处理模块以及连接中央处理模块的视觉信息采集模块、语音模块、可视化模块、存储模块和无线通讯模块，所述视觉信息采集模块包括有设置在安装座模块上的视觉相机，所述语音模块包括有设置在安装座模块上的滤波器、喇叭和麦克风阵列，所述视觉信息采集模块包括有架设在AGV底盘、支撑柱或安装座模块上的显示屏。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：上述应用于鞋服展示的人形机器人与现有鞋服领域静态展示的模特的不同之处主要在于AGV底盘、自主充电装置、动态模特、人机交互采集系统等的设置。不仅可以动态展示鞋服的特点属性，通过AGV底盘、自主充电装等的设置还增加实现了自主导航移动、自主避障、自主充电、远程遥控移动等的功能，是一种更为智能化的机器人，且上述AGV底盘的结构设置其能够较好的达到结构上的稳固以及平稳支撑动态模特和整机移动的稳定可靠；通过人机交互采集系统等的设置还增加实现了语音交互、语音宣传、视觉信息采集(如图像、人脸、性别、体型特征等)的功能，能够与顾客进行语音交互，采集顾客信息(如顾客体型、身高、表情等信息)，对产品介绍与展示，了解客户意图、推荐产品，而且借助语音加护技术及视觉识别技术，可针对顾客提供个性化建议，能够为鞋服的销售与推广带来流量效应与相应的效益，能够使客户和消费者对展示的鞋服产品有更充分的了解，优化展示宣传效果，具有重要的意义，还有，能够采集数据这也可为鞋服领域建立客户大数据库，提供了有利渠道，能够为鞋服企业完成新颖的、直观的、有吸引力的调研和展示方式。

综上，本发明的应用于鞋服展示的人形机器人的整体结构设置、机械结构设置、系统设置通过系统建设，实现的功能作用可达到一个较为强大的使用范畴。

附图说明

图1是本发明涉及的一种应用于鞋服展示的人形机器人的整体结构示意图；

图2是本发明涉及的一种应用于鞋服展示的人形机器人的支撑柱、AGV底盘结构示意图；

图3是本发明涉及的一种应用于鞋服展示的人形机器人的主驱动轮机构结构示意图；

图4是本发明涉及的一种应用于鞋服展示的人形机器人的万向轮机构结构示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

本发明公开的一种应用于鞋服展示的人形机器人，如图1所示，包括AGV底盘1、自主充电装置2、支撑柱3、人机交互采集系统(图中未示出)、动态模特4和模特控制系统(图中未示出)。

所述动态模特4可穿着佩戴鞋服、配饰等产品进行展示，是一种有机械关节可模仿人动作动作的人形机器人，由模特控制系统控制其动作，根据使用需要通过对该系统建设可达到多种动态体现，例如根据产品、根据顾客需求以一定的频率作出相应的动作，将鞋服的设计特点，材质属性以及动作感官舒适度充分的展示出来。

所述自主充电装置2用于与AGV底盘1连接向AGV底盘充电使用，连接供电源，通常为固定位置安置，其与AGV底盘1上有匹配的自主充电对接结构。AGV底盘1通过自主导航进入自主充电区域，并通过自主充电装置2上设置的红外发射器与AGV底盘上设置的红外接收器进行信息交互，实现自动、精准连接充电极进行充电。

所述AGV底盘1是在现有AVG产品上针对鞋服展示机器人应用进行改进使用的一种底盘，兼顾了移动搭载平台的性能和美观，该底盘通过激光雷达、超声波避障模块、接触式防撞条等传感器，实现室内实时建图和定位、巡线、避障、路径规划等，实现机器人的自主导航、自主避让、自主充电、远程遥控等功能，实现移动AGV底盘安全、智能、准确地到达指定位置。

本发明中，如图1、图2、图3和图4所示，所述AGV底盘1包括底板11、罩设在底板11上方与底板11连接的外壳体框架12、安装在底板11上并露出在底板11下表面外的车轮机构13以及设置在底板11上外壳体框架12内的智能移动控制总装；底板11、外壳体框架12是车轮机构13构成底盘形态的基础结构，智能移动控制总装是实现智能移动的核心设置，由于本发明的鞋服展示人形机器人主要应用于室内环境，例如鞋服商店等，人流量较大，且鞋服种类繁多、环境颜色复杂、柜台等环境复杂，因此需要适应这种复杂的非结构化的环境，保证环境中的人、物甚至机器人本身的安全是尤为重要的，要求机器人具有相应的自主导航、路径规划和自适应能力。本发明中可采用主控制器模块、预处理器模块、IMU模块、超声波模块、激光雷达、摄像头、电机及驱动器模块、通信模块、动作机器人接口等实现自主导航技术以及障碍物信息检测，根据自主建立的地图实现路径自主规划以及障碍物避障任务。

所述支撑柱3，如图中所示，为立向设置，其下端连接在底板11上，其上端设有安装座模块30，所述动态模特4架设在安装座模块30上。

本发明中针对应用于鞋服展示的人形机器人使用，达到较好室内稳定运行、360度原地转向等，提供使用工作时的移动稳定的保障，在AGV底盘1、支撑柱3的机械连接结构结构作出了适应的改进，具体是这样的，如图中所示，所述底板11为长方形板，其宽度长度的比例以最基本能够达到底盘结构能够平稳支撑动态模特4的大小为宜，选用能够达到较好承载以及达到较好结构强度的材质，所述外壳体框架12如图中所示的构成类似跑道展示台的外观形态，其与底板11的连接是内侧壁一周与底板11边沿一周之间通过多块锁固块111均布设置连接，以达到连接的稳固性。

本实施例中为达到AGV底盘在室内环境实现稳定运行和能够360度原地转向的灵活使用要求，其车轮机构13进行了适应性的结构设置，包括设置在底板11长度方向两侧边的中间区段的主驱动轮机构131以及设置在底板11长度方向靠两端且靠两侧分别设置的能够实现独立转向的万向轮机构132，该车轮机构13的设置配合AVG系统智能工作从而能够更好的达到上述由AGV底盘带来的有益效果；而对动态模特4的平稳支撑则是在支撑柱3与AVG底盘1之间的连接进行适应的改进结构设置，如图中所示的，所述支撑柱3的下端通过连接结构31与底板11的长度方向一侧边中间区段连接，并设有连接拉杆32与底板11的长度方向的另一侧边中间区段连接，该结构的支撑柱3设置是对应在底盘的侧边，即能够达到一个较好的支撑动态模特4的位置设置，还不会阻挡影响动态模特4的动作空间，但是设置侧边则会有能不能够平稳支撑、会不会向侧边倾倒的问题存在，为解决这些问题，本实施例通过连接结构31和连接拉杆32的设置来达到支撑柱3的立设稳定，如图中所示的，具体是这样的。

所述连接结构31为Y型连接结构，其Y型的下臂为支撑柱3下端，其两上臂311端部朝下对应跨设在对应侧的主驱动轮机构131的两侧边，并分别通过直角锁固部件312与底板11锁固连接，这里Y型的结构设置与底板11为两个不同位置的连接，通过直角锁固部件312连接锁固稳固性更好，这样即能够达到防止支撑柱3往底板11的长度两端方向倾斜或倾倒。而防止向外侧倾斜的问题是通过所述连接拉杆32的设置，其的结构包括与Y型连接结构的Y型三叉中间连接区域锁固连接的竖向锁固板321、一端与竖向锁固板321的下侧边垂直连接的横拉杆322、连接在横拉杆322另一端的C型部件323、C型部件323的C型两臂端部分别垂直向下延伸的竖向连接杆324以及两竖向连接杆324的下端部分别连接的横向锁固板325，所述两竖向连接杆324分别对应在对应侧的主驱动轮机构131的中心轴两侧边并通过横向锁固板325与底板11锁固连接，该连接拉杆32的设置作用是这样实现的，通过竖向锁固板321与支撑柱3连接，通过两横向锁固板325与底板11连接，因此横拉杆322起到了将支撑柱3往其设置的相对侧边牵拉住，从而达到解决向外侧倾斜的问题，这里所述C型部件323的C型两臂与横拉杆322水平设置端部延伸，该结构即为达到形成两竖向连接杆324来具有不同位置分别与底板11锁固连接的作用，同上，两个不同位置的锁固能够提高连接的稳固性以及达到一个在底板11上拉力分散的作用；如此支撑柱3的立设稳定性高，足以平稳支撑动态模特4，保持重心，不会倾倒。

这里说明一下，所述动态模特4与安装座模块30之间通过便于更换动态模特4的通用机械连接结构(图中未示出)和通用电控接口结构(图中未示出)连接，通过通用结构设置以便根据展示使用需求更换不同的动态模特4，通用机械连接结构和通用电控接口可采用现有可应用的技术，这里不具体限定。

本发明中AGV底盘1的移动的驱动主要是靠所述主驱动轮机构131，本实施例中公开的结构是这样的，如图中所示，包括安装板1311、主驱动轮1312、独立悬架装置1313和动力驱动装置1314，所述安装板1311的两端分别通过独立悬架装置1313连接在底板11上并对应底板11的侧边垂直立设，所述动力驱动装置1314锁固连接在两独立悬架装置1313之间的安装板1311内侧面上，对应底板11锁固两竖向连接杆324的一侧的主驱动轮机构131的动力驱动装置1314对应在两竖向连接杆324分隔之间，所述安装板1311上开设有供动力驱动装置1314的输出转轴穿过的传动孔1315，前述的结构设置使得AGV的两主驱动轮机构131构成双驱动独立悬架的动力模式，驱动动作更灵活，这里独立悬架装置1313如图中所示包括轴杆13131、滑套13132和弹簧13133，所述滑套13132为长方体块，上开设有贯通的轴杆通孔，所述滑套13132锁固在安装板1311上，其轴杆通孔轴线垂直于底板11设置，所述轴杆13131穿设在轴杆通孔内，其下端锁固连接在底板11上，其上端设有外螺纹并端部匹配螺合有限位螺母13134，所述弹簧13133套设在轴杆13131上并两端分别顶在滑套13132的上表面和限位螺母13134上，其结构设置简单，但实现的悬架减震效果较为平缓平稳，能够使得AGV底盘1的移动过坎时较为平稳。另外，本实施例中所述主驱动轮1312包括中心轮盘1316、车胎轮毂1317和锁固片1318，所述车胎轮毂1317嵌套在中心轮盘1316上并通过多个螺栓锁固连接，所述中心轮盘1316的中心开设有转轴孔供输出转轴定位穿过，从而通过输出转轴带动转动，所述锁固片1318设置在中心轮盘1316外表面上并通过多个螺栓与输出转轴锁固连接以及中心轮盘1316锁固连接，从而将主驱动轮1312稳固的锁定连接在动力驱动装置1314的输出转轴上。

本发明中AGV底盘1的转向实现主要是靠所述万向轮机构132，本实施例中的多个万向轮机构132可全部或个别能够实现自动转向功能，通过自动转向的控制即能够较好的达到360度原地转向的要求，且动作灵活，动作平稳，如图中所示的，能够实现自动转向功能的万向轮机构132包括安装架1321、万向轮1322和转向驱动装置1323，所述底板11上设有供万向轮1322安装的安装孔位，所述安装架1321架设在底板11上表面对应安装孔位设置，所述万向轮1322嵌设在安装孔位内连接在安装架1321的下表面上，所述转向驱动装置1323设置在安装架1321的上表面，其转向驱动输出轴穿过安装架1321与万向轮1322连接，从而实现独立驱动万向轮1322转动，达到上述功能的作用效果。

上述结构的AGV底盘1上智能移动控制总装设置在外壳体框架12内或其上，外壳体框架12除了体现外观形态外还能够较好的保护智能移动控制总装以及主驱动轮机构131、万向轮机构132不易受到损坏，能够减少展示使用工作中的安全隐患。

智能移动控制总装是AVG底盘实现智能移动主要装置模块，包含视觉、激光雷达、超声波避障、传感、计算处理、驱动控制等模块结构，通过该总装来实现上述AGV底盘能够实现室内实时建图和定位、巡线、避障、路径规划等，实现机器人的自主导航、自主避让、自主充电、远程遥控等功能，实现移动AGV底盘安全、智能、准确地到达指定位置的功能。自主导航技术是鞋服展示人形机器人在室内环境中运行的核心技术之一，实现感知环境信息和自身状态，实现自主避障的自主运动。可将激光雷达、IMU等多个传感器所提供的信息进行集成处理，形成对外部环境的统一表示，多种信息的融合能够起到互补的作用，在保证信息的实时性、冗余性后，反映环境特征，从而做出正确的判断和决策。还有，利用扩展卡尔曼滤波算法融合激光和其他传感器数据对机器人进行精定位，通过搭载的激光雷达进行环境信息的数据采集与处理生成局部地图并开启地图服务更新在全局地图中，在环境中循环移动不断扫描与更新，直至局部信息的每次更新信息都被包含在全局地图中，完成地图构建。导航分为全局导航和局部导航，全局导航中采用的算法可包括有A*算法与迪杰斯特拉算法，它负责起始位置到目标位置的轨迹规划。当全局路径确定后，鞋服展示人形机器人采用轨迹展开法或者动态窗口法在实时导航过程中，采用本地路径规划，本地路径规划即局部路径规划，负责具体的速度下发、障碍物的避开。

本发明一种应用于鞋服展示的人形机器人的所述人机交互采集系统和模特控制系统设置在安装座模块30内或AGV底盘1内并线路连接智能移动控制总装。所述人机交互采集系统也是本产品设计的一个主要部分，通过该系统的建设达到所需的人机交互功能，其包括中央处理模块(可采用RK3288核心板)以及连接中央处理模块的视觉信息采集模块、语音模块、可视化模块、存储模块和无线通讯模块，所述视觉信息采集模块包括有设置在安装座模块上的视觉相机，该视觉相机可为与AGV底盘所需功能共同使用，所述语音模块包括有设置在安装座模块上的通过功放板与中央处理模块连接的滤波器、喇叭和通过四麦底板与中央处理模块连接的麦克风阵列，所述视觉信息采集模块包括有架设在AGV底盘、支撑柱或安装座模块上的显示屏。所述语音模块的技术需要综合运用自然语言处理领域的自然语言理解、自然语言生成等方面的理论知识与模型，实现人机间自然语言通信。所述视觉信息采集模块的作用为采集顾客人脸信息、性别信息以及身形信息，实现对顾客基本信息的估计以及因人而异完成相应鞋服产品推荐，视觉识别主要包括人脸识别系统和体型识别系统。

本发明的机器人可包含导航模式和业务模式两种工作方式，在导航模式状态下，机器人可以自主移动避障等，并控制人形模特的运动，进行产品的语音宣传推广。在业务模式下，可以人机交互沟通，实现顾客信息的视觉识别，包含年龄、性别、体型等信息，并根据客户的需求提供推广产品的定向引导。机器人可以通过上位机控制其运动以及工作模式的更改，机器人可以通过上位机以及手动按钮停止运行。模特机器人可以通过上位机控制以及手动按钮实现运动控制。整体控制由上位机系统进行总体指令的下发，系统包含前端显示UI界面以及后台数据库管理。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。