一种机器人定位装置及机器人的制作方法

1.本实用新型属于越障机器人技术领域，尤其涉及一种机器人定位装置及机器人。


背景技术：

2.进出口小型船舶的空气舱为夹带走私高发区域。空气舱为船舶两侧狭长密闭结构，约40米长，通常被隔板(钢板)间隔成长2米左右的独立小隔舱，舱隔板厚1cm，舱隔板间相互平行，且小隔舱间通过隔板(钢板)中间窄小门洞连接。该门洞尺寸约50cmx35cm，距离舱底部40cm左右。
3.轮足式越障机器人在越障过程中通过变换姿态穿过门洞，轮足式越障机器人本身在越障时，其姿态宽度为28cm，而门洞宽通常只有35cm，相对于机器人门洞很窄。此外，轮足式越障机器人的机身长度为75cm。如果机身稍有偏差就会卡在门洞上。
4.轮足式越障机器人在越障过程中轮子为间断着地，且地面有油污，容易打滑，导致轮式编码器里程计不能使用。现有的定位装置一般是采用全球定位系统(global positioning system，gps)、激光雷达。gps在船舱内部无信号，陀螺仪在运动船舱内无法精确定位，激光雷达建图精度不能满足要求，这些定位装置对于密闭空间内，狭长机身的机器人都不能适用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种能够为机器人在空气舱内定位提供数据支持的机器人定位装置及机器人。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种机器人定位装置，用于所述机器人在通过空气舱时进行定位，所述空气舱具有多个小隔舱，相邻两个所述小隔舱之间通过隔板隔开，所述机器人定位装置包括第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器及第四测距传感器，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器分别设置在所述机器人前进方向的左右两侧，所述第三测距传感器、所述第四测距传感器分别设置在所述机器人前进方向的左右两侧，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器的测量方向朝向前隔板，所述第三测距传感器、所述第四测距传感器的测量方向朝向后隔板。
8.本实用新型提供机器人定位装置的有益效果在于：与现有技术相比，通过第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器及第四测距传感器分别测量机器人的四个部件与前隔板、后隔板的距离，从而为机器人在空气舱内定位提供数据支持。
9.在其中一个实施例中，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器、第四测距传感器是超声波测距传感器或激光测距传感器或红外线测距传感器。
10.在其中一个实施例中，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器、第四测距传感器是tof测距传感器。
11.本实用新型另一实施例提供了一种机器人，所述机器人包括以上任一实施例所述
的机器人定位装置。
12.在其中一个实施例中，所述机器人包括机身以及对称设置在所述机身长度方向两侧的长足行进机构，每一侧的所述长足行进机构的数量为至少3个，所述长足行进机构沿所述机身的长度方向间隔设置，所述第一测距传感器设置在所述机身左侧靠前位置的所述长足行进机构上，所述第二测距传感器设置在所述机身右侧靠前位置的所述长足行进机构上，所述第三测距传感器设置在所述机身左侧靠后位置的所述长足行进机构上，所述第二测距传感器设置在所述机身右侧靠后位置的所述长足行进机构上。
13.在其中一个实施例中，所述长足行进机构包括第一腿、第二腿，所述第一腿的首端与所述机身可转动连接，所述第一腿的末端与所述第二腿的首端可转动连接，所述第二腿的末端设有驱动电机以及由该驱动电机驱动的轮子，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器、所述第四测距传感器分别设置在对应的所述长足行进机构的所述第二腿上。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型实施例机器人及空气舱的结构示意图1；
16.图2为本实用新型实施例机器人及空气舱的结构示意图2；
17.图3为本实用新型实施例机器人及空气舱的结构示意图3；
18.图4为本实用新型实施例机器人及空气舱的结构示意图4；
19.图5为本实用新型实施例机器人的结构示意图1；
20.图6为本实用新型实施例机器人的结构示意图2。
具体实施方式
21.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
24.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.如图1～2所示，本实用新型提供的机器人定位装置，用于所述机器人在通过空气舱时进行定位，所述空气舱具有多个小隔舱，相邻两个所述小隔舱之间通过隔板4隔开，所述隔板4上开设有门洞40。
26.需要说明的是，本实用新型所称“前隔板”是指空气舱中位于机器人1机身前方的隔板，本实用新型所称“后隔板”是指空气舱中位于机器人1机身后方的隔板4。对应于图4中，机器人1的机身处于其中一个小隔舱内，“前隔板”是指中间的隔板4，“后隔板”是指最左边的隔板4。对应于图6中，机器人1的机身处于跨越门洞10的状态，“前隔板”是指最左边的隔板4，“后隔板”是指最右边的隔板4。
27.本实用新型提供的机器人定位装置包括第一测距传感器31、第二测距传感器32、第三测距传感器33及第四测距传感器34，第一测距传感器31、第二测距传感器32分别设置在机器人1前进方向的左右两侧，第三测距传感器33、第四测距传感器34分别设置在机器人1前进方向的左右两侧，第一测距传感器31、所述第二测距传感器32的测量方向朝向前隔板，第三测距传感器33、第四测距传感器34的测量方向朝向后隔板。
28.本实用新型提供的机器人定位装置，与现有技术相比，通过第一测距传感器31、第二测距传感器32、第三测距传感器33及第四测距传感器34分别测量机器人的四个部件与前隔板、后隔板的距离，从而为机器人在空气舱内定位提供数据支持。
29.具体地，参阅图2，设空气舱长度(即后隔板与前隔板的距离)为l，机器人机身长度为l5，左侧前腿(第一测距传感器)与前隔板的距离为l1，右侧前腿(第二测距传感器)与前隔板的距离为l2，左侧后腿(第三测距传感器)与后隔板的距离为l3，右侧后腿(第四测距传感器)与后隔板的距离为l4。则空气舱长度l＝(l1+l2)*0.5+(l3+l4)*0.5+l5。也就是说，空气舱长度l等于左右前腿与前隔板距离平均值+左右后腿与后隔板距离平均值+机器人长度。
30.参阅图3，第一组前腿抬起时，前腿左右的测距传感器因测不到数据而关闭，此时前腿与前隔板距离等于空气舱长度减去左右后腿与空气舱隔板1距离平均值，减去机器人机身长度，即(l1+l2)*0.5＝l-(l3+l4)*0.5-l5。
31.参阅图4，机器人在跨越门洞时，空气舱长度l等于左右前腿与前隔板距离平均值+左右后腿与后隔板距离平均值+机器人长度。即空气舱长度l＝(l1+l2)*0.5+(l3+l4)*0.5+l5。
32.机器人内部设有控制器，第一测距传感器31、第二测距传感器32、第三测距传感器33、第四测距传感器34分别与控制器电连接。由于第一测距传感器31、第二测距传感器32分别设置在机器人的左右两侧(即间隔设置)，第三测距传感器33、第四测距传感器34分别设置在机器人的左右两侧(即间隔设置)，控制器可以通过比较l1和l2的差值是否超过阈值，或者比较l3和l4的差值是否超过阈值，在差值超过阈值时，判断机器人偏航。
33.可选地，第一测距传感器31与第三测距传感器33之间的距离等于第二测距传感器
与第四测距传感器之间的距离。第一测距传感器31、第二测距传感器32沿垂直于机器人的前进方向间隔设置。第三测距传感器33与第四测距传感器34沿垂直于机器的人前进方向间隔设置。这样可以方便控制器计算空气舱长度、判断机器人的位置，以及判断机器人是否偏航。
34.在其中一个实施例中，所述第一测距传感器61、所述第二测距传感器62、所述第三测距传感器63、所述第四测距传感器64可选自超声波测距传感器、激光测距传感器、红外线测距传感器中的一种。
35.在其中一个实施例中，测距传感器可采用tof测距传感器。tof测距传感器测距精度高，测距远，响应快。测距传感器还可以采用其他类型的传感器。只要能够用来测量机器人与前隔板、后隔板的距离均可。
36.本实用新型另一实施例提供一种机器人，包括上述实施例所述的机器人定位装置。
37.在其中一个实施例中，参阅图2、图5及图6，所述机器人包括一沿水平方向延伸的机身11以及对称设置在所述机身11长度方向两侧的长足行进机构2，每一侧的所述长足行进机构2的数量为至少3个，所述长足行进机构2沿所述机身11的长度方向间隔设置，所述第一测距传感器31设置在所述机身11左侧靠前位置的所述长足行进机构2上，所述第二测距传感器32设置在所述机身11右侧靠前位置的所述长足行进机构2上，所述第三测距传感器33设置在所述机身11左侧靠后位置的所述长足行进机构2上，所述第二测距传感器34设置在所述机身11右侧靠后位置的所述长足行进机构2上。
38.进一步地，参阅图5，所述长足行进机构2包括第一腿21、第二腿22，所述第一腿21的首端与所述机身1可转动连接，所述第一腿21的末端与所述第二腿22的首端可转动连接，所述第二腿22的末端设有驱动电机以及由该驱动电机驱动的轮子3，所述第一测距传感器31、所述第二测距传感器32、所述第三测距传感器33、所述第四测距传感器34分别设置在对应的所述长足行进机构2的所述第二腿22上。这样，将各个测距传感器分别设置在各个长足行进机构2上，机器人1位于小隔舱内部时，两侧的长足行进机构2的轮子3着地，测距传感器能够避开门洞，计算当前小隔仓的长度。在机器人跨越门洞时，位于门洞的一对长足行进机构2折叠以便机器人顺利通过门洞。
39.第一腿21与机身1之间的角度通过所述第一驱动装置调节，第一腿21与第二腿22之间的角度通过所述第二驱动装置调节，所述长足行进机构2的第一腿21、第二腿22在第一驱动装置、第二驱动装置的驱动下实现抬腿、折叠、落地动作。安装在长足行进机构2底部的轮子3落地时，驱动电机带动轮子转动，从而带动机器人实现前进、后退、转弯动作。
40.所述第一驱动装置包括减速电机和电机输出轴(图中未示出)。减速电机为双轴输出电机。双轴输出电机目前已广泛使用，其结构和原理与现有技术相同，这里不再赘述。所述长足行进机构2还包括与机身1固定连接的固定座23，减速电机安装在固定座23内部，电机输出轴两端贯穿固定座23的通孔，电机输出轴与固定座23的通孔之间为间隙配合，电机输出轴的两端与第一腿21固定连接。如图6所示，所述第一腿的首端设有左连接板5、右连接板6，左连接板5、右连接板6与所述电机输出轴的两端固定连接。
41.所述第二驱动装置包括减速电机和电机输出轴(图中未示出)。减速电机为双轴输出电机。减速电机安装在第一腿21内部，电机输出轴两端贯穿第一腿21的通孔，电机输出轴
和第一腿21的通孔为间隙配合，电机输出轴的两端与第二腿22固定连接。所述第二腿的首端设有左连接板、右连接板，左连接板、右连接板与所述电机输出轴的两端固定连接。
42.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。