智能机器人座椅和车辆的制作方法

本发明涉及一种智能机器人座椅，其构造成安装于交通工具内。本发明还涉及一种具有根据本发明的智能机器人座椅的车辆。

背景技术：

1、随着交通工具的快速发展和消费者对出行品质要求的持续提高，对于交通工具座椅的安全性、舒适性、智能化功能需求也与日俱增。然而，现有座椅在本质上仍主要用于承载乘客。

2、传统交通工具座椅一旦离开交通工具便失去其功能价值。乘客在到达目的地后下车，座椅作为车体的一部分留在车内，无法为乘客的后续活动提供任何形式的辅助。尤其是对于行动不便人群，如老年人、残障人士或临时性行动受限者（如骨折康复期患者）而言，从交通工具转移至轮椅或其他代步工具的过程往往伴随极大的不便与安全风险。目前的通用解决方案是携带独立的折叠轮椅，但该轮椅还需占用额外的运输空间。

3、此外，在日常出行中，乘客离开交通工具后常有搬运物品、携带行李的需求。现有的解决方案主要依赖购物车、行李箱的自走功能或人工搬运。

4、电动轮椅作为辅助行动不便人群出行的重要工具，近年来在驱动技术、控制算法、续航能力等方面取得了显著进步。然而，现有电动轮椅的便携性与空间占用问题较为突出，且展开和折叠操作对于行动不便者本身而言往往是难以独立完成的。且现有的电动轮椅功能单一，仅服务于用户的代步需求，在不使用时便处于闲置状态。

5、此外，近年来，服务机器人技术在全球范围内经历了快速发展，发展出了例如家庭扫地机器人、商用接待机器人、物流配送机器人和医疗辅助机器人等各类机器人。

6、此外，尤其在汽车产业领域，现代化的汽车正处于从传统交通工具向智能移动空间转型的关键时期。未来的汽车不再仅仅是将乘客从a点运送到b点的运输工具，而将成为集出行、办公、娱乐、生活于一体的智能移动空间。在这一趋势下，交通工具内部的各个组件——包括座椅——都有望获得更高程度的智能化赋能。

技术实现思路

1、本发明正是针对上述实际需求，提出了一种全新的智能机器人座椅技术方案，旨在解决交通工具座椅的使用局限性，实现交通工具内部构件与外部环境的智能服务机器人之间的无缝融合与形态切换。

2、本发明的首要目的在于提供一种智能机器人座椅，其构造成安装于交通工具内部，在交通工具运行过程中尤其是作为标准座椅的形态为乘客提供舒适的乘坐功能，同时能够在特定场景需求下变形为电动轮椅、直立行走机器人或储物箱等多种独立形态，从交通工具中脱离并在外部环境中为用户提供移动代步、随行服务、物品存储等多种智能辅助功能。

3、本发明的进一步目的在于：通过精密的机械设计，使座椅各组件在不同模式下承担不同的结构和功能角色，减少额外零部件的使用，实现结构的高度集成和紧凑化。

4、为实现上述目的，本发明提供了一种智能机器人座椅，其构造成安装于交通工具内。该智能机器人座椅被配置为至少具有交通工具的座椅模式和电动轮椅模式。在座椅模式下，智能机器人座椅的构型为交通工具座椅，为乘客提供标准的乘坐支撑功能。在电动轮椅模式下，智能机器人座椅构型为电动轮椅形态，能够从交通工具内部移动到交通工具外部，作为电动轮椅独立使用，为行动不便的用户提供代步功能。

5、在一种特别的实施方式中，本发明的智能机器人座椅还配置为具有机器人模式和/或储物箱模式。在机器人模式中，智能机器人座椅构型为在交通工具外展开为尤其是直立行走的机器人形态，能够自主站立、行走并为用户提供跟随服务和/或物品搬运等辅助功能。在储物箱模式中，智能机器人座椅在交通工具外展开形成具有储物空间的箱体结构，为用户提供额外的物品收纳能力。

6、本发明的智能机器人座椅在结构上尤其还包括头枕部，其位于智能机器人座椅的最上方，在座椅模式中用于支撑乘客的头部。头枕部尤其是作为智能机器人座椅的头部，集成有多种电子器件和传感器。具体而言，头枕部内尤其是设置有至少以下器件中的一种或多种：显示屏，用于向用户呈现视觉信息，例如导航信息、娱乐内容、交通工具状态数据以及机器人交互界面；扬声器，用于输出音频信息，例如语音提示、音乐播放、通话音频等；麦克风，用于接收用户的语音指令和环境声音，以支持语音交互和/或声源定位。

7、头枕部尤其还可以设置摄像机。在座椅模式下，该摄像机例如可用于用户面部识别，以自动识别乘客身份并加载个人化的座椅设置偏好（如靠背角度、头枕高度、按摩模式等预设参数）；例如可用于情绪识别，通过分析乘客的面部表情特征判断其情绪状态，进而实现自动调节功能，例如调节氛围灯颜色、音乐风格、空调温度等环境参数以匹配或改善乘客的情绪；例如可用于手势识别，通过分析乘客的手部动作和运动轨迹识别预设操作手势，进而实现非接触式交互，例如控制显示屏界面切换、座椅调节等功能；例如可用于用户位置检测，精确确定乘客在座椅上的坐姿位置，为座椅的自适应调节和/或安全气囊的精准触发提供数据支持。

8、在一种特别的实施方式中，在智能机器人座椅位于交通工具外部时（如电动轮椅模式或机器人模式下），该摄像机还可用作防盗监视器。例如交通工具为车辆，且外部环境为车库或者私人院落时，头枕部的摄像机可持续监控周围环境，构造成在识别异常情况（如陌生人接近、异常移动、碰撞等）时通过无线网络（如4g/5g/wifi等）向用户、尤其是用户的手机或其他终端设备发送实时警报通知和视频影像。

9、在一种特别的实施方式中，头枕部还集成有带有通讯模块的智能盒。该通讯模块用于与交通工具进行无线通信，以控制交通工具的多项功能。可控制的交通工具功能例如是以下至少一种：氛围灯控制，根据用户偏好或情绪状态调节灯光的颜色、亮度和动态效果；屏幕操作，控制交通工具的中控屏幕的显示内容和操作界面；座椅调节，控制其他座椅的位置、角度、加热/通风等设置；窗控制，远程开启或关闭交通工具的窗。通过通讯模块，智能机器人座椅即使在离开交通工具后仍能与交通工具保持通讯连接，实现远程操控。通讯模块可采用多种无线通讯技术实现，包括但不限于蓝牙（bluetooth）、wifi、近场通讯（nfc）或专用的通讯协议。在需要远程控制的场景下（如智能机器人座椅在交通工具外较远距离时），通讯模块还可通过移动网络（4g/5g）与交通工具建立远程连接。

10、在一种特别的实施方式中，头枕部还集成有充放电接口、数据接口和/或手机接口。充放电接口例如可以用于对头枕部内置的小型备用电池进行充电，也可作为对外输出电源为用户的移动设备（如手机、平板电脑）进行充电。数据接口支持有线或无线数据传输，可连接外部存储设备、调试工具或其他数据终端。手机接口专门为移动设备设计，可提供充电与数据连接的双重功能，方便用户在乘坐过程中为手机充电并同步数据。

11、本发明的智能机器人座椅在结构上尤其还包括靠背部，其与头枕部连接，使得智能机器人座椅在座椅模式中可承载乘客背部。靠背部具有两个相对的主要表面：朝向乘客的靠背表面和背离乘客的靠背背面。靠背表面直接接触乘客的背部，在座椅模式下提供背部支撑。

12、在一种特别的实施方式中，靠背部的靠背表面两侧分别设置有机器人手臂。在座椅模式下，机器人手臂处于收纳状态，优选可以隐藏在靠背部两侧的凹槽或面板内，不干扰正常的乘坐功能。在需要使用时（如机器人模式或电动轮椅模式下），机器人手臂从靠背部两侧展开，可执行抓取、搬运、辅助支撑等操作任务。

13、在一种特别的实施方式中，靠背部还设置有按摩模块，尤其是机械按摩模块。在长途行驶过程中，按摩模块可根据预设程序或用户的个性化需求，对乘客的背部进行按摩，有效缓解驾驶或乘坐疲劳。按摩模块可按照预设的程序模式运行，也可由用户通过语音指令、头枕部显示屏的触控操作或手机app进行个性化调节。

14、在一种特别的实施方式中，靠背部的靠背表面设置有全息投影模块。该全息投影模块尤其构造成实现无介质全息投影，即不借助任何投影屏幕或特殊介质，直接在空气中呈现立体的全息影像。当靠背部在特定使用场景中（如靠背旋转成为扶手后面向乘客时），全息投影模块可在扶手或其上方区域投射出悬浮的三维图像，例如可以用于信息展示、娱乐互动、虚拟会议等用途。

15、在一种特别的实施方式中，所述全息投影模块构造成在座椅模式下能够根据头枕部的摄像机检测到的用户位置信息，实时调整投影的成像位置和角度，确保用户能获得优化的全息影像观看体验。在一种特别的实施方式中，全息投影模块在机器人模式下可从靠背表面展开，在机器人面前投射三维影像，用于导航指引、信息展示或人机交互。

16、本发明的智能机器人座椅在结构上尤其还包括座垫部，其与靠背部连接。座垫部尤其包括：座垫表面，在座椅模式下用作乘客的乘坐面；座垫前壁，位于座垫部朝向前方的壁面；座垫底面，位于座垫部底部，朝向地面；座垫后壁，位于座垫部朝向后方的壁面。

17、在不同模式下，座垫部的各个表面和壁面分别承担不同的功能角色。

18、在座椅模式下，智能机器人座椅的构型尤其与普通交通工具座椅基本一致。此时，头枕部处于直立位置，其前表面面向乘客，为乘客的头部和颈部提供支撑。头枕部内部的显示屏、扬声器、麦克风、摄像机等电子器件处于工作状态，为乘客提供信息显示、音频输出、语音交互和面部识别等智能服务。靠背部的靠背表面面向乘客，为乘客的背部提供支撑。靠背表面两侧的机器人手臂处于收纳状态，优选为不外露。靠背部内部的机械按摩模块可为乘客提供按摩服务。座垫部的座垫表面朝上，作为乘客的乘坐面。座垫前壁朝向前方，座垫底面朝向下方，座垫后壁朝向后方。此时，座垫部整体尤其被设计为与其他交通工具座椅的结构和外观保持高度一致，不占用额外的空间，或者构造为例如乘用车的后排中间座椅。腿部结构与轮组完全收纳于座垫底面内部。腿部的上下腿部件和可折叠轮组在收纳状态下被紧凑地容纳在座垫底面所限定的空间内。

19、本发明的智能机器人座椅尤其设置有蓄电池。智能机器人座椅可以通过交通工具内部的充电接口获取电能，对尤其是内置的蓄电池进行充电。在座椅模式下，智能机器人座椅通过充电接口获取交通工具的电能，对尤其是内置的蓄电池进行充电。充电方式可采用接触式充电（通过物理接触的充电触点传输电能）或无线充电（通过电磁感应原理在没有电连接的情况下传输电能）。

20、在一种特别的实施方式中，蓄电池也可在特定情况下，如交通工具为车辆，且车辆的电池电量不足时，向车辆回馈电能，实现双向能量流动。由此例如可以为车辆的紧急启动或基本电子设备供电提供应急支持。此外，在一种特别的实施方式中，在车辆处于停车状态但需要维持某些电子设备运行（如车载冰箱、哨兵模式监控等）时，智能机器人座椅的蓄电池也可作为辅助电源参与供电，从而降低车辆主电池的负荷。

21、在一种特别的实施方式中，智能机器人座椅设计为车辆内后排中间座椅。后排中间座椅在传统车辆中使用频率相对较低，将其改造为智能机器人座椅，既不影响两侧常坐位置的正常使用，又为智能装置的安装提供了充足的空间。尤其是，靠背部构造成能够向下旋转，在向下旋转后，靠背部用作后排两侧座椅之间的扶手。在扶手状态下，靠背部的全息投影模块可在扶手上方实现无介质全息投影，为后排两侧乘客提供共享的信息显示和娱乐功能。

22、在一种特别的实施方式中，智能机器人座椅在电动轮椅模式下用于为行动不便人士提供短途代步服务，或需要在交通工具停放位置与目的地之间进行短距离物品搬运的场景。

23、所述电动轮椅模式触发条件为，用户离开交通工具需要辅助（如接送行动不便人士）或存在短途移动需求（如从停车场到建筑物入口、从路边到商铺等）。智能机器人座椅首先与交通工具之间的锁定机构解锁，充电连接断开。随后，智能机器人座椅从交通工具中移出，移出方式可根据用户需求和实际条件选择：纯人力搬运（适合体重较轻的座椅和有协助人员的场景）、机器人辅助搬运（座椅展开部分机械结构辅助脱离交通工具的过程）、或机器人全自动自主下脱离（例如在自动驾驶车辆中，座椅可自主操控车辆门的开启，通过配属的移动机构独立移出车辆）。将智能机器人座椅放置于地面后，座垫底面设置的轮组自动弹出展开，即实现电动轮椅形态。

24、在电动轮椅模式下，座垫表面构造成轮椅的座面。座垫底面设置的轮在电动轮椅模式下作为电动轮椅的行进轮。这些轮在座椅模式下隐藏于座垫底面内部，在电动轮椅模式下展开至工作位置，由蓄电池供电的电机驱动，使电动轮椅能够在地面上自主移动。头枕部在电动轮椅模式下可继续起到信息交互和智能控制作用。用户可例如通过语音指令（经由麦克风接收）或头枕部的显示屏操控轮椅的行进方向、速度等参数。靠背表面两侧的机器人手臂可从收纳状态展开，用于辅助用户上下轮椅、抓取物品等操作。电动轮椅模式中，蓄电池供电系统确保轮椅在脱离交通工具后仍能独立运行。

25、机器人模式适用于需要智能机器人提供跟随服务的场景，如购物后搬运物品、机场/火车站的行李搬运、户外活动中的物品携带等。

26、机器人模式的触发条件为，用户需要随行服务（物品搬运、跟随陪同等）时。智能机器人座椅可以从电动轮椅模式进一步变形为机器人模式，或直接从座椅模式变形为机器人模式。

27、在机器人模式下，靠背与座垫同步转动伸直。在座椅模式下，靠背部与座垫部之间呈一定的夹角（通常为90°-120°），构成座椅的l形侧面。在向机器人模式变形时，靠背部与座垫部之间的角度逐渐增大，直至两者形成近似直线的竖直状态。在机器人模式下，小腿腿部合并。在收纳状态下，机器人的下腿部（由座垫前壁和座垫底面构成）尤其处于分体或折叠状态。在变形过程中，分体式小腿部件向中间靠拢并拼接为完整的单根腿体，确保机器人的直立站立形态的稳定。在直立行走模式下，底部的轮组不再需要用于地面滚动，因此轮组尤其能够向内折叠隐藏至腿部结构内部。

28、在机器人模式下，头枕部尤其作为机器人的头部，其内部的摄像机能够作为机器人的视觉系统起作用，例如用于环境感知、障碍物检测、人脸追踪和/或路径规划。显示屏可展示机器人的表情或状态信息，增强人机交互。

29、在机器人模式下，靠背部作为机器人的躯干，其内的蓄电池提供行走动力。靠背表面两侧的机器人手臂从收纳状态展开，成为机器人的双臂，可执行例如抓取、搬运、递送物品等操作。

30、在机器人模式下，座垫表面构造成机器人的上腿部，座垫前壁和座垫底面构造成机器人的下腿部，座垫后壁构造成机器人的脚部，为机器人提供与地面接触的支撑面，并在脚部内尤其是可以设置防滑和缓冲机构以确保行走时的稳定性和安全性。

31、机器人模式下的行走机构可根据实际需求采用不同的技术方案。对于平坦地面的跟随行走，可采用简化版的双足行走机构或轮式/腿式混合行走机构；对于复杂地形，可采用多关节双足行走机构以提高地形适应能力。

32、储物箱模式适用于需要额外储物空间的场景，如购物后需要临时存放物品、户外活动中需要整理和携带装备等。储物箱模式的触发条件为，用户需要临时性的物品存储和搬运空间。在电动轮椅模式或机器人模式的基础上，通过进一步的结构展开和重组，使智能机器人座椅在交通工具外形成具有储物空间的箱体结构。例如，靠背部和座垫部通过特定的折叠和拼接机构形成箱体的壁面，最终形成具有封闭或半封闭储物空间的箱体结构。该箱体尤其可通过底部轮组的滚动来跟随用户移动，或固定放置在特定位置。

33、智能机器人座椅尤其还配备有智能控制系统，该系统负责协调各模式之间的切换、管理各传感器数据的采集与处理、执行用户指令以及运行自主决策算法。智能控制系统可基于本地处理器（如嵌入式ai芯片）进行实时运算，也可在需要时通过通讯模块连接云端服务器进行更复杂的计算任务。

34、本发明还提供了一种车辆，该车辆具有根据上述任一技术方案所述的智能机器人座椅。该车辆的后排座椅中至少一个位置（尤其是后排中间位置）安装有本发明的智能机器人座椅。车辆的车载电气系统为智能机器人座椅提供（有线或者无线的）充电接口和通讯接口，车辆的座椅固定机构为智能机器人座椅提供机械连接和固定支撑。

35、在一种特别的实施方式中，安装智能机器人座椅的位置经过专门优化，确保座椅在收纳和展开过程中的运动空间不受车体结构的干扰。尤其是，车门（尤其是后门或后备箱门）的开口尺寸被设计为，确保智能机器人座椅在从车辆中移出时具有足够的通道空间。

36、车辆的中控系统与智能机器人座椅的通讯模块之间建立有通讯通道，由此例如可以支持座椅状态监测（当前位置、电量、模式、故障信息等）、远程控制指令下发（变形指令、功能开关等）和数据同步（用户偏好设置、使用记录等）。

37、通过根据本发明的智能机器人座椅，实现了与交通工具座椅的一体化设计，座椅各组件在多种模式下能够实现功能复用和形态切换。根据本发明的智能机器人座椅功能集成度高，无需用户携带和管理多个独立设备。智能机器人座椅作为交通工具座椅的一部分，在出行过程中始终随交通工具携带。到达目的地后，用户无需取出额外的辅助设备，直接将座椅变形并脱离交通工具即可使用，简化了出行辅助设备的携带和使用流程。此外，根据本发明的智能机器人座椅的蓄电池不仅从交通工具获取充电，还能向交通工具回馈电能。根据本发明的智能机器人座椅具有广泛兼容性，可适配多种类型的交通工具，包括但不限于家用轿车、suv、mpv、商务车、房车、公共交通工具等。