[发明专利]一种人机体感交互导盲机器人及工作方法

权利要求书

1.一种人机体感交互导盲机器人，其特征在于，包括地面装置和体感交互装置；地面装置包括笼状的球形壳体(9)和设置在球形壳体(9)内的全向旋翼无人机(3)；全向旋翼无人机(3)内置控制装置，用于控制其运动姿态；球形壳体(9)上设置有平衡支架(1)，平衡支架(1)上设置有激光雷达传感器(6)、相机(7)、GPS模块(8)和电机(4)；电机(4)的输出轴连接固定轮，同步轮连接沿球形壳体(9)周向设置的同步带(2)；平衡支架(1)为倒U形结构，其两端与球形壳体(9)铰接；还设置有顶部控制器(5)，激光雷达传感器(6)、相机(7)、GPS模块(8)和电机(4)均连接顶部控制器(5)；体感交互装置包括结构相同的左交互装置和右交互装置；左交互装置包括设置在盲人左手对应位置相互连接的微型气泵和微控制器，微型气泵还连接有气囊；控制装置连接顶部控制器(5)和微控制器；所述全向旋翼无人机(3)包括四个结构相同的两自由度旋翼；四个两自由度旋翼分别位于正四面体的四个顶点，通过支架(28)相互连接；

所述两自由度旋翼包括同圆心设置的外环(15)和内环(16)；X轴伺服电机(11)通过第一舵盘(13)设置在内环(16)上；Y轴伺服电机(10)通过第二舵盘(12)设置在外环上；X轴伺服电机(11)和Y轴伺服电机(10)均连接直流无刷电机(23)，直流无刷电机(23)连接叶片；X轴伺服电机(11)、Y轴伺服电机(10)和直流无刷电机(23)均连接控制装置；

所述平衡支架(1)上还设置有陀螺仪，陀螺仪连接顶部控制器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种人机体感交互导盲机器人，其特征在于，所述两自由度旋翼均通过主轴连接件连接到支架(28)。

3.根据权利要求1所述的一种人机体感交互导盲机器人，其特征在于，所述两自由度旋翼均通过设置在外环(15)上的外连接件连接到球形壳体(9)。

4.根据权利要求1所述的一种人机体感交互导盲机器人，其特征在于，所述体感交互装置还包括血氧传感器；血氧传感器连接微控制器。

5.根据权利要求1所述的一种人机体感交互导盲机器人，其特征在于，所述体感交互装置还包括手环，微控制器、微型气泵、血氧传感器均设置在手环上，气囊设置在手环内部靠近手臂处。

6.根据权利要求1所述的一种人机体感交互导盲机器人，其特征在于，所述体感交互装置还包括无线耳机，无线耳机连接控制装置。

7.一种如权利要求1所述人机体感交互导盲机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：顶部控制器(5)收集激光雷达传感器(6)和相机(7)采集的信息；顶部控制器(5)将采集的信息发送给控制装置，控制装置将数据传输给云端，云端对数据进行处理；根据数据处理结果进行路径规划，云端将路径规划结果传输给控制装置；激光雷达传感器(6)用于采集障碍物与机器人之间的距离信息和盲人与机器人之间的距离信息；相机(7)用于收集道路信息；

步骤2：根据步骤1中规划的路径，控制装置向微控制器发出信号；微控制器通过微型气泵控制气囊的充放气；交互装置的工作方式有可随意切换的跟随模式和避障模式；

跟随模式：

当需要向左转时左交互装置工作，设置在左手对应位置的微型气泵控制气囊充气，压力逐渐增大；当需要向右转时右交互装置工作，设置在右手对应位置的微型气泵控制气囊充气，压力逐渐增大；当需要停止时左交互装置和右交互装置同时工作；设置在左手和右手对应位置的微型气泵同时工作控制设置在左手和右手对应位置的气囊充气，压力同时增大；

避障模式：

当左手边有障碍物接近时，左交互装置工作左手对应位置的微型气泵控制气囊充气，压力持续增加，直到避开障碍物；当右手边有障碍物接近时，右交互装置工作右手对应位置的微型气泵控制气囊充气，压力持续增加，直到避开障碍物。