技术领域
[0001] 本
发明涉及机器人领域，特别涉及一种智能机器人。
背景技术
[0002] 机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。机器人可接受人类指挥，也可以执行预先编排的程序，也可以根据以
人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或是协助人类工作的工作，例如制造业、建筑业，或是危险的工作。机器人是一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专
门系统。近年来，随着
机器人技术的发展和人工智能研究不断深入，智能机器人在人类生活中扮演越来越重要的
角色。随着人们的需求不断增多，更加人性化的机器人将逐渐会成为机器人界的宠儿。人们希望机器人能够更加人性化，尤其是希望机器人能够在与人类的交互中更加贴近“人”的特征。传统智能机器人的供电部分使用的元器件较多，
电路结构复杂，
硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统智能机器人的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题在于，针对
现有技术的上述
缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的智能机器人。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能机器人，包括
机身本体、头部组件、
位置检测器、
图像识别器、微
控制器和供电模
块，所述机身本体、头部组件、位置检测器、图像识别器和供电模块均与所述
微控制器连接，所述头部组件与所述机身本体可转动连接，所述位置检测器安装在所述机身本体上、用于检测交互对象所在的方位，所述微控制器控制所述头部组件转动，使所述头部组件面向所述交互对象所在的方位，所述图像识别器采集并识别所述交互对象的人脸区域，并根据人脸图像调整所述头部组件的转动角度；
[0005] 所述供电模块包括第一
二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第一IGBT管、第一电感、第五二极管、第六二极管、第一
电阻、第二电容、单向可控
硅、第九二极管、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管、第七二极管、第八二极管和
电压输出端，所述第一IGBT管的集
电极分别与所述第一二极管的
阴极、第二二极管的阴极、第一电容的一端和第五二极管的
阳极连接，所述第一二极管的阳极和第三二极管的阴极均连接220V交流电的一端，所述第二二极管的阳极和第四二极管的阴极均连接220V交流电的另一端连接，所述第三二极管的阳极分别与第四二极管的阳极和第一电容的另一端连接，所述第一IGBT管的发射极与所述第一电感的一端连接，所述第一电感的另一端分别与所述第六二极管的阳极和第九二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极分别与所述第三二极管的阴极、第一电阻的一端、第二电容的一端和单向可控硅的阳极连接，所述第一电阻的另一端、第二电容的另一端和单向可控硅的阴极均与所述第一电容的另一端连接，所述第九二极管的阴极分别与所述第二IGBT管的集电极和第三IGBT管的集电极连接，所述第二IGBT管的发射极与所述第四IGBT管的集电极连接，所述第四IGBT管的发射极与所述第七二极管的阳极连接，所述第三IGBT管的发射极分别与所述电压输出端和第五IGBT管的集电极连接，所述第五IGBT管的发射极与所述第八二极管的阳极连接，所述第七二极管的阴极和第八二极管的阴极均与所述单向可控硅的阴极连接，所述第九二极管的型号为S-103T。
[0006] 在本发明所述的智能机器人中，所述供电模块还包括第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第九二极管的阴极连接，所述第二电阻的另一端与所述第二
三极管的集电极连接，所述第二电阻的阻值为290pF。
[0007] 在本发明所述的智能机器人中，所述供电模块还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述第九二极管的阴极连接，所述第三电容的另一端与所述第三IGBT管的集电极连接，所述第三电容的电容值为360pF。
[0008] 在本发明所述的智能机器人中，所述供电模块还包括第十二极管，所述第十二极管的阳极与所述第五二极管的阴极连接，所述第十二极管的阴极分别与所述第一电阻的一端和第二电容的一端连接，所述第十二极管的型号为E-153。
[0009] 在本发明所述的智能机器人中，所述供电模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一IGBT管的发射极连接，所述第四电容的另一端与所述第四IGBT管的集电极连接，所述第四电容的电容值为450pF。
[0010] 实施本发明的智能机器人，具有以下有益效果：由于设有机身本体、头部组件、位置检测器、图像识别器、微控制器和供电模块，供电模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第一IGBT管、第一电感、第五二极管、第六二极管、第一电阻、第二电容、单向可控硅、第九二极管、第二IGBT管、第三IGBT管、第四IGBT管、第五IGBT管、第七二极管、第八二极管和电压输出端，该供电模块相对于传统智能机器人的供电部分，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第九二极管用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。
附图说明
[0011] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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。
[0012] 图1为本发明智能机器人一个实施例中的结构示意图；
[0013] 图2为所述实施例中供电模块的电路原理图。
具体实施方式
[0014] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015] 在本发明智能机器人实施例中，该智能机器人的结构示意图如图1所示。图1中，该智能机器人包括机身本体1、头部组件2、位置检测器3、图像识别器4、微控制器5和供电模块6，其中，机身本体1、头部组件2、位置检测器3、图像识别器4和供电模块6均与微控制器5连接，头部组件2与机身本体1可转动连接，位置检测器3安装在机身本体1上、用于检测交互对象所在的方位，也就是用于检测交互对象的位置信息，位置信息包括：交互对象相对该智能机器人的距离和/或交互对象相对智能机器人的方位。
[0016] 位置检测器3可以是距离
传感器，距离传感器是通过距离测量、相对方位角度来实现
定位的位置检测器。一般的，可以通过多个传感器组合的方式来实现上述距离、方位角度的检测。其工作过程为：多个位置检测器3同时发出位置检测
信号，到达被测物后位置检测信号反射，位置检测器3在接收到位置检测信号后记录位置检测信号的往返时间，根据位置检测信号的传播速度计算得到被测物的位置信息，与此同时，根据多个距离传感器的距离检测结果综合分析获得被检测物的方位。
[0017] 微控制器5控制头部组件2转动，使头部组件2面向交互对象所在的方位，图像识别器4采集并识别交互对象的人脸区域，并根据人脸图像调整头部组件2的转动角度。本实施例中，微控制器5采用现有技术中的
单片机。
[0018] 在机身本体1上设置有麦克
风阵列(MIC阵列)，MIC阵列是一组位于空间不同位置的全向麦克风按一定的形状规则布置形成的阵列，是对空间传播
声音信号进行空间
采样的一种装置，采集到的信号包含了其空间位置信息。根据MIC阵列声源定位获取交互对象的位置信息，从而微控制器5在接收到该位置信息后，对头部组件2的转动参数进行设置。例如，MIC阵列检测到交互对象位于机身本体1的左侧小角度范围，则可设置头部组件2当前的转动角度为向左转动，且转动夹角为5度等；MIC阵列检测到交互对象位于机身本体1的左侧大角度范围，则可设置机身本体1当前的转动角度为向左转动，且转动夹角为16-32度等。
[0019] 图像识别器4可以是集成具有拍摄、图像识别、计算等处理能
力的摄像机。通过用摄像机采集含有人脸的图像或
视频流，并在图像中检测和
跟踪人脸，能够在摄像机的可视范围内发现交互对象，并获得交互对象的位置信息。其中，基于图像识别器4相对交互对象的拍摄角度对图像成像效果的影响，通过对拍得图像进行计算可以确定交互对象相对智能机器人的位置信息。
[0020] 本实施例中，头部组件2与机身本体1可转动连接，具体的，连接结构可以是步进
电机、减速器以及
齿轮传动装置组成，由步进电机驱动齿轮，由从动齿轮带动头部组件2转动，从而微控制器5可以通过控制步进电机来控制头部组件2的转动。
[0021] 当微控制器5接收到交互对象所在的方位后，判断交互对象所在的方位是否符合预设方位范围。当交互对象所在的方位符合预设方位范围时，微控制器5根据交互对象所在的方位确定头部组件2应当转动的方向以及应当转动的角度值。其中，预设方位范围可以理解为：交互对象与机器人之间的夹角属于某一范围值，该范围值可以根据用户需求以及头部组件2的转动性能进行调整。
[0022] 具体的，微控制器5控制头部组件2可以通过设置头部组件2的调整参数实现，该调整参数包括头部组件2的调整方向以及调整角度。微控制器5确定调整参数后，控制头部组件2根据调整参数进行转动，从而，能够根据交互对象的实际位置使得机器人
正面面向交互对象，以进行人机互动，提升用户体验。实际应用中，除了通过控制头部组件2转动实现面向交互对象的交互效果之外，为了更加贴合拟人的交互效果，还可以进一步控制机器人机身本体1面向的交互对象。
[0023] 图2为本实施例中供电模块的电路原理图，图2中，该供电模块6包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1、第一IGBT管Q1、第一电感L1、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电阻R1、第二电容C2、单向可控硅VS1、第九二极管D9、第二IGBT管Q2、第三IGBT管Q3、第四IGBT管Q4、第五IGBT管Q5、第七二极管D7、第八二极管D8和电压输出端Vo，其中，第一IGBT管Q1的集电极分别与第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第一电容C1的一端和第五二极管D5的阳极连接，第一二极管D1的阳极和第三二极管D3的阴极均连接220V交流电的一端，第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阴极均连接220V交流电的另一端连接，第三二极管D3的阳极分别与第四二极管D4的阳极和第一电容C1的另一端连接，第一IGBT管Q1的发射极与第一电感L1的一端连接，第一电感L1的另一端分别与第六二极管D6的阳极和第九二极管D9的阳极连接，第六二极管D6的阴极分别与第三二极管D3的阴极、第一电阻R1的一端、第二电容C2的一端和单向可控硅VS1的阳极连接，第一电阻R1的另一端、第二电容C2的另一端和单向可控硅VS1的阴极均与第一电容C1的另一端连接，第九二极管D9的阴极分别与第二IGBT管Q2的集电极和第三IGBT管Q3的集电极连接，第二IGBT管Q2的发射极与第四IGBT管Q4的集电极连接，第四IGBT管Q4的发射极与第七二极管D7的阳极连接，第三IGBT管Q3的发射极分别与电压输出端Vo和第五IGBT管Q5的集电极连接，第五IGBT管Q5的发射极与第八二极管D8的阳极连接，第七二极管D7的阴极和第八二极管D8的阴极均与单向可控硅VS1的阴极连接。
[0024] 该供电模块6相对于传统智能机器人的供电部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第九二极管D9为限流二极管，用于进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第九二极管D9的型号为S-103T，当然，在实际应用中，第九二极管D9也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。
[0025] 该供电模块6的工作原理如下：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4组成桥式整流电路，第一电感L1、第二IGBT管Q2、第三IGBT管Q3、第四IGBT管Q4、第五IGBT管Q5、第七二极管D7和第八二极管D8组成单相
电流源逆变电路，第一电阻R1、第二电容C2构成吸收电路，第五二极管D5构成预充电电路。可见，该供电模块6由桥式整流电路、第一电容C1、第一IGBT管Q1、第一电感L1、单相电流源逆变电路、单向可控硅VS1、吸收电路和预充电电路组成，当220V交流电加到桥式整流电路的交流输入端时，第一电容C1的两端充电，同时通过第五二极管D5给第二电容C2充电，使得第一IGBT管Q1开始工作时，保护单向可控硅VS1不会因为承受太高的dv/dt而误导通。第一电阻R1是防止第二电容C2充电到过高的电压值。第六二极管D6防止单相电流源逆变器的直流正负端电压变低时第二电容C2不会被放电。由于第一IGBT管Q1可以以较高的
开关频率工作，使得第一电感L1的电抗值可以比较小。
[0026] 本实施例中，该供电模块6还包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端与第九二极管D9的阴极连接，第二电阻R2的另一端与第二三极管Q2的集电极连接。第二电阻R2为限流电阻，用于对第二IGBT管Q2的集电极电流进行限流保护，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电阻R2的阻值为290pF，当然，在实际应用中，第二电阻R2的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第二电阻R2的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。
[0027] 本实施例中，该供电模块6还包括第三电容C3，第三电容C3的一端与第九二极管D9的阴极连接，第三电容C3的另一端与第三IGBT管Q3的集电极连接。第三电容C3为耦合电容，用于防止第二IGBT管Q2与第三IGBT管Q3之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第三电容C3的电容值为360pF，当然，在实际应用中，第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。
[0028] 本实施例中，该供电模块6还包括第十二极管D10，第十二极管D10的阳极与第五二极管D5的阴极连接，第十二极管D10的阴极分别与第一电阻R1的一端和第二电容C2的一端连接。第十二极管D10为限流二极管，用于进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第十二极管D10的型号为E-153，当然，在实际应用中，第十二极管D10也可以采用其他型号具有类似功能的二极管。
[0029] 本实施例中，该供电模块6还包括第四电容C4，第四电容C4的一端与第一IGBT管Q1的发射极连接，第四电容C4的另一端与第四IGBT管Q4的集电极连接。第四电容C4为耦合电容，用于防止第二IGBT管Q2与第四IGBT管Q4之间的干扰，以进一步增强防止信号干扰的效果。值得一提的是，本实施例中，第四电容C4的电容值为450pF，当然，在实际应用中，第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。
[0030] 总之，本实施例中，该供电模块6相对于传统智能机器人的供电部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电模块6中设有限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。
[0031] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
