本發(fā)明屬于智能機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種全向單球體自平衡人臉識別與追蹤機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在便攜式設(shè)備和服務(wù)型機(jī)器人等行業(yè)，運(yùn)動方式多采用4輪以及以上的多輪驅(qū)動方案。采用這種方式可使機(jī)器人本體自然保持穩(wěn)定，但也帶來了機(jī)器人本體體積大、轉(zhuǎn)彎困難等缺點(diǎn)，因而限制了其在空間狹小或需要快速響應(yīng)等場合的應(yīng)用。針對上述問題，自平衡獨(dú)輪平衡的控制方式被提出，如名稱為“自平衡載人獨(dú)輪車系統(tǒng)及控制方法”（公開號為CN102079348A）和名稱為“自平衡載人獨(dú)輪車系統(tǒng)”（公開號為2010206501881）的專利文獻(xiàn)，通過使用獨(dú)輪系統(tǒng)控制方式來獲取整體系統(tǒng)的動態(tài)平衡，雖然整體系統(tǒng)的體積縮小了，但是由于還是采用傳統(tǒng)驅(qū)動方式，所以會出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑大、不能立即轉(zhuǎn)彎等問題。因此這種控制方式在空間狹小或需要快速響應(yīng)等場合效率較低。而在與用戶交互使用時多采用語音識別控制，不能識別跟隨用戶運(yùn)動，使得用戶體驗(yàn)感差，交互方式單一，產(chǎn)品不具有吸引力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種全向單球體自平衡人臉識別與追蹤機(jī)器人，該機(jī)器人用于可移動機(jī)器人領(lǐng)域，例如便攜式助力設(shè)備行業(yè)、醫(yī)療機(jī)器人行業(yè)和服務(wù)機(jī)器人行業(yè)，可解決復(fù)雜環(huán)境下轉(zhuǎn)向困難、運(yùn)動受限、使用體驗(yàn)感差和交互方式單一等問題。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種全向單球體自平衡人臉識別與追蹤機(jī)器人，主要由運(yùn)動控制系統(tǒng)、支撐柱、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、觸控顯示模塊、二自由度攝像頭系統(tǒng)、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)、下部圓形水平固定件、中部圓形水平固定件、上部圓形水平固定件、姿態(tài)傳感器系統(tǒng)組成；其特征在于：運(yùn)動控制系統(tǒng)安裝于下部圓形水平固定件下表面，是整個裝置的運(yùn)動和支撐部件；伺服電機(jī)控制系統(tǒng)置于下部圓形水平固定件上表面；中部圓形水平固定件通過支撐柱固定于下部圓形水平固定件上表面；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和姿態(tài)傳感器系統(tǒng)置于中部圓形水平固定件上表面；上部圓形水平固定件通過支撐柱安裝于中部圓形水平固定件上表面；觸控顯示模塊和二自由度攝像頭系統(tǒng)分別置于上部圓形水平固定件上表面；

姿態(tài)傳感器系統(tǒng)用于檢測整個系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)，并將運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)通過有線或者無線的方式發(fā)送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別與姿態(tài)傳感器系統(tǒng)、二自由度攝像頭系統(tǒng)、觸控顯示模塊和伺服電機(jī)控制系統(tǒng)相連；一方面解析、處理和儲存姿態(tài)傳感器系統(tǒng)采集的各種運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，計算運(yùn)動量，并依據(jù)相應(yīng)的控制模型生成相應(yīng)的控制指令去控制伺服電機(jī)控制系統(tǒng)，伺服電機(jī)控制系統(tǒng)然后驅(qū)動運(yùn)動控制系統(tǒng)以改變整體系統(tǒng)的位置和狀態(tài)，使其保持動態(tài)平衡、運(yùn)動或停止；形成閉環(huán)控制模型，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)平衡；另一方面分析處理來自二自由度攝像頭系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行用戶人臉的識別與跟蹤，并在觸控顯示模塊上顯示幫助信息和用戶信息等，實(shí)現(xiàn)友好的交互環(huán)境；

二自由度攝像頭系統(tǒng)采集實(shí)時環(huán)境的圖像信息并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析處理圖像數(shù)據(jù)，再根據(jù)相應(yīng)的控制模型控制二自由度攝像頭系統(tǒng)中的Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)和Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)人臉的識別和追蹤；

伺服電機(jī)控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的指令，控制運(yùn)動控制系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和水平伺服電機(jī)；

運(yùn)動控制系統(tǒng)根據(jù)伺服電機(jī)控制系統(tǒng)的控制指令做出相應(yīng)的運(yùn)動，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和水平運(yùn)動的合成實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的自平衡；并在自平衡狀態(tài)的基礎(chǔ)上分別調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動狀態(tài)和水平運(yùn)動狀態(tài)實(shí)現(xiàn)整體機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和水平運(yùn)動；通過姿態(tài)傳感器系統(tǒng)采集當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)并反饋給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制模型；

觸控顯示模塊與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，顯示相關(guān)的交互信息、幫助信息和各種產(chǎn)品的推廣信息等，形成良好的交互界面。

進(jìn)一步的，所述二自由度攝像頭系統(tǒng)由攝像頭、Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)、Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定架、Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定件和舵機(jī)支撐柱構(gòu)成；所述攝像頭安裝于Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)舵盤上，通過控制Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)攝像頭的俯仰角度的控制；Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)通過Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定架安裝于Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)舵盤上，通過控制Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)攝像頭的左右角度的控制；Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)通過舵機(jī)支撐柱和Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定件固定于上部圓形水平固定件。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)動控制系統(tǒng)包含獨(dú)立態(tài)單球體模塊、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)固定件、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、彈簧減震模塊、水平運(yùn)動摩擦輪、水平伺服電機(jī)固定件、水平伺服電機(jī)、圓形固定件和阻礙式夾具；所述獨(dú)立態(tài)單球體模塊安裝于最底部，是整個系統(tǒng)的運(yùn)動部分；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪安裝于旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)主軸部分，整體通過旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)固定件安裝于圓形固定件外緣下表面，其中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪與獨(dú)立態(tài)單球體模塊相切；所述水平運(yùn)動摩擦輪安裝于水平伺服電機(jī)主軸部分，整體通過水平伺服電機(jī)固定件安裝于圓形固定件上表面，其中水平運(yùn)動摩擦輪與獨(dú)立態(tài)單球體模塊相切；彈簧減震模塊均勻垂直安裝于圓形固定件外緣上表面；阻礙式夾具通過阻礙式夾具固定件均勻安裝于圓形固定件下表面邊緣，阻礙式夾具由阻礙式夾具滑動球體、阻礙式夾具彈片和阻礙式夾具固定件組成，其中阻礙式夾具滑動球體與獨(dú)立態(tài)單球體模塊接觸相切。

進(jìn)一步的，所述獨(dú)立態(tài)單球體模塊形狀為一球體，處于獨(dú)立態(tài)，為整體系統(tǒng)提供行走運(yùn)動部件，是水平伺服電機(jī)和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的控制對象。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪安裝于旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)主軸部分，整體使用旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)固定件安裝于圓形固定件表面，控制下方的獨(dú)立態(tài)單球體模塊做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

進(jìn)一步的， 所述水平運(yùn)動摩擦輪安裝于水平伺服電機(jī)主軸部分，整體使用水平伺服電機(jī)固定件安裝于圓形固定件表面，控制下方的獨(dú)立態(tài)單球體模塊做水平運(yùn)動；水平運(yùn)動摩擦輪為整體系統(tǒng)提供水平運(yùn)動的動力，在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中，水平運(yùn)動摩擦輪與獨(dú)立態(tài)單球體模塊接觸面少，且兩部件相切點(diǎn)為球體最頂點(diǎn)，與旋轉(zhuǎn)軸共線，因此水平運(yùn)動摩擦輪對機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動影響基本沒有；

進(jìn)一步的，所述彈簧減震模塊為上部結(jié)構(gòu)提供支撐與減小震動；所述圓形固定件位于獨(dú)立態(tài)單球體模塊頂部，其作用為固定阻礙式夾具、水平伺服電機(jī)、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、彈簧減震模塊。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪由旋轉(zhuǎn)輪內(nèi)輪與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面橡膠構(gòu)成，并且旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面橡膠一部分形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面間斷結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在獨(dú)立態(tài)單球體模塊做水平運(yùn)動時將因旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面橡膠非間斷面的摩擦而處于獨(dú)立態(tài)單球體模塊正上方，以使得此時旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪與獨(dú)立態(tài)單球體模塊處于分離狀態(tài)，即此時旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪與獨(dú)立態(tài)單球體模塊之間沒有摩擦力，使得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪不影響整體系統(tǒng)做水平運(yùn)動。

進(jìn)一步的，所述阻礙式夾具由下部阻礙式夾具滑動球體、中部阻礙式夾具彈片和上部阻礙式夾具固定件構(gòu)成，置于圓形固定件表面，共同控制著獨(dú)立態(tài)單球體模塊的位置與運(yùn)動。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：該全向單球體自平衡人臉識別與追蹤機(jī)器人運(yùn)動方式靈活和不受狹窄空間的影響，能在狹小空間內(nèi)方便地進(jìn)行原地360度方向的快速運(yùn)動；與用戶交互方式靈活自由，應(yīng)用范圍廣，可廣泛應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人行業(yè)、醫(yī)療機(jī)器人行業(yè)和便攜式助力設(shè)備等多個行業(yè)；節(jié)能環(huán)保，采用電控方式，實(shí)現(xiàn)零污染，適應(yīng)未來發(fā)展的需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體系統(tǒng)的框架圖。

圖2為本發(fā)明整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)正視圖。

圖3為本發(fā)明整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖4為本發(fā)明運(yùn)動控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)正視圖。

圖5為本發(fā)明運(yùn)動控制系統(tǒng)的夾具結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖6為本發(fā)明的二自由度攝像頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記說明：1—運(yùn)動控制系統(tǒng)；2—支撐柱；3—數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；4—觸控顯示模塊；5—二自由度攝像頭系統(tǒng)；6—伺服電機(jī)控制系統(tǒng)；7—下部圓形水平固定件；8—中部圓形水平固定件；9—上部圓形水平固定件；10—姿態(tài)傳感器系統(tǒng)；101—獨(dú)立態(tài)單球體模塊；102—旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪；102A—旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面橡膠；102B—旋轉(zhuǎn)輪內(nèi)輪；102C—旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面間斷結(jié)構(gòu)；103—旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)固定件；104—旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)；105—彈簧減震模塊；106—水平運(yùn)動摩擦輪；107—水平伺服電機(jī)固定件；108—水平伺服電機(jī)；109—圓形固定件；110—阻礙式夾具；110A—阻礙式夾具滑動球體；110B—阻礙式夾具彈片；110C—阻礙式夾具固定件；501—舵機(jī)支撐柱；502—Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)；503—攝像頭；504—Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定架；505—Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定件；506—Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計的全向單球體自平衡人臉識別與追蹤機(jī)器人，包括姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3、二自由度攝像頭系統(tǒng)5、伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6、運(yùn)動控制系統(tǒng)1和觸控顯示模塊4；

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3可以是計算機(jī)或嵌入式設(shè)備或其它能進(jìn)行計算處理的裝置，它一方面用于實(shí)時讀取、處理和儲存姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10采集的各種運(yùn)動姿態(tài)數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)與相關(guān)算法控制伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6，以此實(shí)現(xiàn)控制運(yùn)動控制系統(tǒng)1的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)整個機(jī)器人運(yùn)動狀態(tài)的控制；另一方面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3分析處理來自二自由度攝像頭系統(tǒng)5的圖像數(shù)據(jù)，計算出當(dāng)前用戶的位置信息，如角度、方位和距離等，再結(jié)合歷史數(shù)據(jù)得到當(dāng)前用戶的變化量，進(jìn)而控制二自由度攝像頭系統(tǒng)5里面的運(yùn)動部件實(shí)現(xiàn)用戶的人臉識別與追蹤等要求；

姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10包含多種運(yùn)動狀態(tài)傳感器，例如三軸陀螺儀、角度傳感器、速度/加速度傳感器等傳感器，該系統(tǒng)實(shí)時反饋當(dāng)前機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，以此使數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)機(jī)器人運(yùn)動狀態(tài)并最終在設(shè)計點(diǎn)周圍趨于平衡；

二自由度攝像頭系統(tǒng)5實(shí)時將環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，并且根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3傳輸?shù)目刂浦噶罡淖僘軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)502與Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)506分別在Y和Z軸上的轉(zhuǎn)動量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶的人臉識別與追蹤等要求；

伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6接收來自數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的控制指令，進(jìn)而控制運(yùn)動系統(tǒng)1中的水平伺服電機(jī)108與旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104的運(yùn)動狀態(tài)；

運(yùn)動控制系統(tǒng)1由伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6接收數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的控制指令驅(qū)動，是整個裝置的運(yùn)動和支撐部件；運(yùn)動控制系統(tǒng)1根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的控制指令做出相應(yīng)的運(yùn)動，通過旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和水平運(yùn)動的合成實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的自平衡；并在自平衡狀態(tài)的基礎(chǔ)上分別調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動狀態(tài)和水平運(yùn)動狀態(tài)實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和水平運(yùn)動；

觸摸顯示模塊4接收來自數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的顯示數(shù)據(jù)，例如用戶數(shù)據(jù)、幫助信息和推廣信息等；

進(jìn)一步，如圖2和圖3所示，所述運(yùn)動控制系統(tǒng)1安裝于下部圓形水平固定件7下表面，是整個裝置的運(yùn)動和支撐部件；伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6置于下部圓形水平固定件7上表面；中部圓形水平固定件8通過支撐柱2固定于下部圓形水平固定件7上表面；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3和姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10置于中部圓形水平固定件8上表面；上部圓形水平固定件9通過支撐柱2安裝于中部圓形水平固定件8上表面；觸控顯示模塊4和二自由度攝像頭系統(tǒng)5分別置于上部圓形水平固定件9上表面；

進(jìn)一步，如圖6所示，二自由度攝像頭系統(tǒng)5包括舵機(jī)支撐柱501、Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)502、攝像頭503、Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定架504、Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定件505和Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)506；

所述攝像頭503安裝于Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)502舵盤上，通過控制Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)502實(shí)現(xiàn)攝像頭503的俯仰角度的控制；Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)502通過Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定架504安裝于Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)506舵盤上，通過控制Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)506實(shí)現(xiàn)攝像頭503的左右角度的控制；Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)506通過舵機(jī)支撐柱501和Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)固定件505固定于上部圓形水平固定件9；

進(jìn)一步，如圖4和圖5，運(yùn)動控制系統(tǒng)1包含獨(dú)立態(tài)單球體模塊101、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)固定件103、旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104、彈簧減震模塊105、水平運(yùn)動摩擦輪106、水平伺服電機(jī)固定件107、水平伺服電機(jī)108、圓形固定件109和阻礙式夾具110；

所述獨(dú)立態(tài)單球體模塊101安裝于最底部，是整個系統(tǒng)的運(yùn)動部分；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102安裝于旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104主軸部分，整體通過旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)固定件103安裝于圓形固定件109外緣下表面，其中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面橡膠102A和旋轉(zhuǎn)輪內(nèi)輪102B組成，并在表面形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面間斷結(jié)構(gòu)102C，其中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101相切；所述水平運(yùn)動摩擦輪106安裝于水平伺服電機(jī)108主軸部分，整體通過水平伺服電機(jī)固定件107安裝于圓形固定件109上表面，其中水平運(yùn)動摩擦輪106與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101相切；彈簧減震模塊105均勻垂直安裝于圓形固定件109外緣上表面；阻礙式夾具110通過阻礙式夾具固定件110C均勻安裝于圓形固定件109下表面邊緣，阻礙式夾具110由阻礙式夾具滑動球體110A、阻礙式夾具彈片110B和阻礙式夾具固定件110C，其中阻礙式夾具滑動球體110A與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101接觸相切；

實(shí)例：

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚，以下結(jié)合附圖及實(shí)例，對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)例中選擇嵌入式設(shè)備作為所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，所述姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10可以采用現(xiàn)有的三軸陀螺儀，角度傳感器等檢測傳感器或檢測裝置；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3與二自由度攝像頭系統(tǒng)5之間通過有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；所述姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3之間通過無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3與所述伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6以及伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6與運(yùn)動控制系統(tǒng)1之間通過有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3與觸控顯示模塊4之間通過有線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸；

所述二自由度攝像頭系統(tǒng)5中的旋轉(zhuǎn)部件為Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)502和Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)506，分別控制攝像頭503的Y軸和Z軸旋轉(zhuǎn)。其中以攝像頭水平時角度為0度計算Y軸旋轉(zhuǎn)角度為-45度到+60度，Z軸旋轉(zhuǎn)角度為-90到+90度；Y軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)502和Z軸旋轉(zhuǎn)舵機(jī)506都選用金屬舵機(jī)，優(yōu)點(diǎn)在于可提高旋轉(zhuǎn)角度的精確度，實(shí)現(xiàn)對用戶人臉識別和追蹤的精確定位；

所述觸控顯示模塊4使用11寸電容式觸摸屏，使與用戶交互時體驗(yàn)感更好，并且能夠顯示更多的幫助信息以及推廣信息；

所述伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6使用專用的伺服電機(jī)控制器構(gòu)成，其分析處理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3的指令并驅(qū)動相應(yīng)的運(yùn)動控制系統(tǒng)1里面的水平伺服電機(jī)108和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104；

所述運(yùn)動系統(tǒng)C中獨(dú)立態(tài)單球體模塊1由內(nèi)部硬質(zhì)非金屬材質(zhì)與其表面高摩擦力橡膠材質(zhì)構(gòu)成，其形狀為一球體，半徑為150mm，安裝于整個裝置最下部；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動部分由旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102組成，共3組，經(jīng)夾角132度旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)固定件103均勻120度安裝于3mm厚鋁制圓形固定件109外緣下表面。旋轉(zhuǎn)輪內(nèi)輪102B與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面橡膠102A通過熱成型技術(shù)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102，并在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面橡膠102A上形成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動輪表面間斷結(jié)構(gòu)102C；彈簧減震模塊105通過固定螺母均勻120度垂直固定于3mm厚鋁制圓形固定件109外緣上表面；阻礙式夾具110由阻礙式夾具滑動球體110A、阻礙式夾具彈片110B和阻礙式夾具固定件110C組成。其中阻礙式夾具固定件110C均勻120度安裝于3mm厚鋁制圓形固定件109外緣下表面。阻礙式夾具110均勻夾住獨(dú)立態(tài)單球體模塊101，并調(diào)節(jié)阻礙式夾具滑動球體110A安裝位置，使得阻礙式夾具滑動球體110A與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101接觸相切，阻礙式夾具彈片110B的調(diào)節(jié)使阻礙式夾具滑動球體110A與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101的接觸處于適中的程度，防止運(yùn)動的不順暢；水平運(yùn)動部分由水平運(yùn)動摩擦輪106和水平伺服電機(jī)108經(jīng)固定螺母組成，并通過夾角90度水平伺服電機(jī)固定件107安裝于3mm厚鋁制圓形固定件109中部上表面。

本發(fā)明所述全向單球體自平衡人臉識別與追蹤機(jī)器人的實(shí)例控制方案如下：

平衡狀態(tài)（靜止）：姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10實(shí)時檢測機(jī)器人姿態(tài)，并將姿態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3再根據(jù)相應(yīng)的控制算法生成控制指令并發(fā)送給伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6；伺服電機(jī)控制系統(tǒng)6最后控制運(yùn)動控制系統(tǒng)1里面相應(yīng)的水平伺服電機(jī)108和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104，進(jìn)而同時控制獨(dú)立態(tài)單球體模塊101，以控制整體裝置趨于平衡；

水平運(yùn)動狀態(tài)：在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3收到水平運(yùn)動指令后將結(jié)合姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10采集的各類參數(shù)數(shù)值微調(diào)所述運(yùn)動控制系統(tǒng)1中的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104以控制整體裝置保持平衡。同時控制所述運(yùn)動控制系統(tǒng)1中的水平伺服電機(jī)108，以驅(qū)動所述下部獨(dú)立態(tài)單球體模塊101的滾動，從而實(shí)現(xiàn)裝置的水平運(yùn)動.而且獨(dú)立態(tài)單球體模塊101做水平運(yùn)動時將因旋轉(zhuǎn)運(yùn)動結(jié)構(gòu)摩擦輪表面橡膠非間斷面的摩擦而處于獨(dú)立態(tài)單球體模塊101正上方，以使得此時旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101處于分離狀態(tài)，即此時旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101之間沒有摩擦力，使得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動摩擦輪102不影響機(jī)器人做水平運(yùn)動；

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動狀態(tài)：在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3收到旋轉(zhuǎn)指令后將結(jié)合姿態(tài)傳感器系統(tǒng)10采集的各類參數(shù)數(shù)值微調(diào)所述運(yùn)動控制系統(tǒng)101中的水平伺服電機(jī)103以使裝置保持平衡，同時控制所述運(yùn)動控制系統(tǒng)101中的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)104使下部獨(dú)立態(tài)單球體模塊1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)整體裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。而且在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中，水平運(yùn)動摩擦輪106與獨(dú)立態(tài)單球體模塊101接觸面少，且兩部件相切點(diǎn)為球體最頂點(diǎn)，與旋轉(zhuǎn)軸共線，因此水平運(yùn)動摩擦輪106對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的影響基本沒有。

復(fù)雜運(yùn)動狀態(tài)：本裝置可進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)靈活的運(yùn)動方式，即在進(jìn)行上述（2）運(yùn)動時也可同時進(jìn)行（3）運(yùn)動，反之亦成立。

以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)例，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。