一种全方位移动运输机器人的制作方法

文档序号:11576767阅读:271来源:国知局

本发明涉及一种全方位移动运输机器人。



背景技术:

随着企业、医院、图书馆等场合自助服务、智能运输需求的不断扩大,人们对运输车自主性和灵活性的要求也逐步提高,现有的运输机器人不能满足日益复杂使用需求。目前市场上的运输车普遍采用差速转向机构,车体运动不够灵活,转弯时需要较大的转弯半径。当行驶空间狭小或拥挤时,不能满足使用要求。控制方法也比较单一,主要采用磁导航的方法,成本较高,行驶路线固定不易调整,无法适应不同的工作场合。由于工作台面或者桌面高度不一,运输台高度调节功能对于运输车必不可少。



技术实现要素:

为了克服上述不足,本发明提出了一种全方位移动运输机器人,可以全方位移动,灵活运输物品,并具有运输台升降功能。所述运输机器人,采用手机终端控制法、语音控制法、自动循迹控制法控制运输机器人的运动。

本发明所采用的技术方案是:

一种全方位移动运输机器人,包括剪式举升机构和车体,剪式举升机构固定在车体上;所述剪式举升机构由运输台、剪式支架、丝杠滑台、步进电机和上平板组成,所述运输台、剪式支架、丝杠滑台和步进电机分别固定在上平板上,由步进电机带动丝杠滑台运动,带动剪式支架运动,进而控制运输台的升降。所述车体由车架、行走机构和下平板组成;下平板固定在车架上。所述下平板上固定有蓄电池、控制板、直流无刷电机驱动器、蓝牙扩展板、语音传感器、避障传感器和步进电机驱动器;所述行走机构上设有循迹传感器。

进一步地,所述上平板下端固定有支撑型材,上平板与支撑型材通过螺栓连接,所述支撑型材上固定有连接角件,连接角件和下平板通过螺栓相连。

进一步地,所述行走机构由mecanum轮,直流无刷电机,悬架,和电机安装板组成;所述直流无刷电机固定在电机安装板上,悬架通过电机安装板连接,所述mecanum轮通过联轴器与直流无刷电机相连。所述mecanum轮的数量为四个,每两个mecanum轮为一组与悬架连接作为行走机构。

进一步地,所述行走机构和车架通过通过减震机构相连,连接方式为螺栓连接。所述减震机构由上弹簧座、弹簧和下弹簧座组成。每个mecanum轮使用两个减震机构。

进一步地,使用基于stc90c51单片机的控制板实现运动控制功能。

进一步地,所述控制板上设有报警灯和蜂鸣器。

本发明的有益效果是:

一、该种全方位移动运输机器人,具有全方位移动的功能,带有剪式举升机构,具有物品运输功能。

二、使用八个减震弹簧,运行平稳,减少地面坑洼对运输机器人行进稳定性的影响。

三、采用以下控制方法:手机终端控制法、语音控制法、自动循迹控制法。集成创新了运输机器人的多种控制模式,满足了不同场合控制全方位移动运输机器人的需求。

四、针对不同工作场合与使用要求,使用不同的控制方法,各种控制方法可协调使用,灵活便捷,特别是运输条件苛刻时,更能体现本控制方法的优越性。

五、自动循迹控制使用四路循迹传感器,传感器体积小、成本低,控制方法简单有效。

六、剪式举升机构具有升降功能,便于运输机器人与其他设备的灵活对接。

附图说明

图1是本发明全方位移动运输机器人的结构示意图;

图2是运输机器人的剪式举升机构示意图;

图3是运输机器人的车体示意图;

图4是运输机器人的行走机构示意图;

图5是运输机器人的直流无刷电机安装示意图;

图6是运输机器人减震机构与行走机构和车架连接示意图;

图7是运输机器人的控制系统框图;

图8是语音控制与手机终端控制法流程说明示意图;

其中:1-运输机器人,2-剪式举升机构,3-支撑块,4-上平板,5-支撑型材,6-运输台,7-滑块固定板,8-丝杠滑台,9-步进电机,10-连接角件,11-减震机构,12-mecanum轮,13-下平板,14-上弹簧座,15-弹簧,16-下弹簧座,17-直流无刷电机,18-电机安装板,19-联轴器,20-车体,21-蓄电池,22-控制板,23-直流无刷电机驱动器,24-蓝牙扩展板,25-语音传感器,26-步进电机驱动器,27-循迹传感器,28-悬架,29-车架,30-行走机构,31-支撑座,32-剪式支架底杆,33-剪式支架,34-避障传感器。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解,下面结合附图对本发明作进一步说明,该实施方式仅用于解释本发明,并不对本发明的保护范围构成限定。

如图所示,一种全方位移动运输机器人,包括剪式举升机构2和车体20,剪式举升机构2固定在车体20上;剪式举升机构2由运输台6、剪式支架33、丝杠滑台8、步进电机9和上平板4组成,其中运输台、剪式支架、丝杠滑台和步进电机分别固定在上平板上,由步进电机带动丝杠滑台运动,进而控制运输台的升降。车体20由车架29、行走机构30和下平板13组成;下平板13固定在车架29上。下平板13上固定有蓄电池21、控制板22、直流无刷电机驱动器23、蓝牙扩展板24、语音传感器25、避障传感器34和步进电机驱动器26;行走机构30上设有循迹传感器27。

全方位移动运输机器人1是本发明的本体。所述剪式举升机构2还包括支撑型材5和连接角件10,支撑型材5固定在上平板4下端,其上固定有连接角件10,连接角件10和下平板13通过螺栓相连。

所述运输台6、剪式支架33、丝杠滑台8和步进电机9分别固定在上平板4上。上平板4上固定有支撑座31,支撑座31上通过螺栓固定有支撑块3和滑块固定板7,其中剪式支架33与运输台6通过螺栓进行连接,所述剪式支架33设有两根剪式支架底杆32,所述剪式支架底杆32分别与支撑座31螺栓连接,实现了剪式支架33的固定。滑块固定板7与丝杠滑台8的滑台通过螺栓固定,步进电机9通过螺栓连接固定在丝杠滑台8上,丝杠滑台8通过螺栓连接固定在上平板4上,由步进电机9带动丝杠滑台8运动,进而控制运输台6的升降。

如图4所示,所述行走机构30由mecanum轮12,直流无刷电机17,悬架28,电机安装板18,联轴器19组成。直流无刷电机17固定在电机安装板18上,悬架28通过电机安装板18连接。mecanum轮12通过联轴器19与直流无刷电机17相连。

所述车架29通过减震机构11与行走机构30相连,连接方式为螺栓连接。所述减震机构11由上弹簧座14、弹簧15、下弹簧座16组成,每个mecanum12轮使用两个减震机构11。

所述运输机器人,使用stc90c51单片机作为控制板22的核心。采用手机终端控制法、语音控制法、循迹控制法控制运输机器人的运动。循迹控制使用四个循迹传感器27,循迹传感器27扫描到位置信息后,控制板22读取位置信息,判别运输机器人相对于轨迹的位置,单片机处理后,进行运动控制,实现循迹行进。在手机终端控制软件界面可以设定循迹控制功能的打开与关闭。

语音控制通过语音传感器25实现操作人与运输机器人间的通信。当语音控制功能为打开状态时,为避免外界杂音对运输机器人控制产生干扰,设置了一级语音指令“机器人”。当语音传感器25识别到“机器人”的指令时,才会接收并处理下一条语音控制命令,否则设定时间内不处理语音命令。接收到正确的一级语音指令后,语音传感器25将接受二级语音指令,两级指令都正确时,控制板22将控制运输机器人运动。在手机终端控制软件界面可控制语音控制功能的打开与关闭。

手机终端控制通过蓝牙扩展板24实现控制板22与手机终端之间的通信。操作者在手机终端上使用控制软件进行操作,通过手机蓝牙发送数据,与控制板22的蓝牙扩展板24接收到数据后,送至控制板22处理,从而控制运输机器人的运动。

报警功能通过报警灯和蜂鸣器实现,报警灯和蜂鸣器均焊接于控制板上。当遇到障碍物或发生故障时,运输机器人1停止不动,蜂鸣器响,报警灯亮,提示操作人员处理。

避障功能通过四个避障传感器34实现,避障传感器34分布在运输机器人本体的前后左右四个方向,某方位遇到障碍物后,避障传感器34的输出信号发生变化,控制板22读取到避障传感器34的信息,控制机器人停止,蜂鸣器响,报警灯亮,提示操作人员处理。

蓄电池21给运输机器人1提供稳定的直流电源,运输台6用于放置运输的物品。

运输机器人1可采用三种方式控制其运动,可在手机终端上使用手机终端控制,可使用语音控制,可使用循迹控制,三种控制方法可相互切换。在手机终端控制界面中,可对语音控制和循迹控制进行打开和关闭设置。通过手机终端操作,控制板22控制直流无刷电机17转动,从而带动mecanum轮12转动,实现运输机器人的全方位运动。手机终端切换到循迹控制模式后,循迹传感器27读取地面路径信息,并传输到控制板22进行处理,控制运输机器人1沿着地面预定的路径运动。手机终端切换到语音控制模式后,语音传感器25等待一级语音指令“机器人”,一级指令正确语音传感器25等待二级指令,二级指令正确语音传感器25将识别结果传给控制板22,控制运输机器人1按照指令要求运动。

运动过程中,减震机构11可削弱地面不平整对运输机器人1运行的影响,避免打滑和不平稳,确保四个车轮同时接触地面,保证运行的稳定性与运输安全。

到达目的地后,运输机器人1停止。若桌面或者工作台面较高或较低时,通过手机终端控制步进电机9转动,带动丝杠滑台8运动,进而带动剪式举升机构2的升与降,改变运输台6的高度,取下物品,完成运输任务。若在运输过程中,遇到障碍物,运输机器人1停止不动,蜂鸣器响,报警灯亮,提示操作人员处理。

本发明申请采用多种控制方法,使全方位移动运输平台具有多种控制方式,操作便利,具有较高的智能性,可以适应多种运输场合,灵活性强,具有广泛的应用前景。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例,但并不局限于此,本领域的普通技术人员,极易根据上述实施例,领会本发明的精神,并做出不同的引申和变化,但只要不脱离本发明的精神,都在本发明的保护范围内。

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