CN104061407B - 一种移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移动机器人，涉及机器人领域，能够解决移动机器人上承载的预定器件的高度与姿态调节问题。所述移动机器人包括：机器人本体，设置在承载平面上且可沿所述承载平面上任意方向移动；动平台，位于所述机器人本体的上方，用于安装预定器件；调节机构，本质上为平面并联机构，用于将所述动平台安装于所述机器人本体上，控制所述动平台与所述机器人本体同步移动，并调节所述动平台与所述机器人本体之间的距离以及所述动平台所处平面与所述承载平面之间的夹角。本发明移动机器人的能够适应多种使用环境，满足不同的使用需求。

Description

一种移动机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种移动机器人。

背景技术

随着科学技术的不断发展，机器人的应用场合越来越广泛。特别是可以在作业空间中改变物理位置的移动机器人，因为拥有灵活的空间移动性及操作能力，未来将会广泛应用于各种服务行业。

但是在实际运用过程中，除了要求移动机器人的物理位置可以改变，更多的时候还需要对移动机器人上承载的相关预定器件进行相应的调节，比如对其高度或俯仰角等进行调节，以尽量保证相关预定器件满足使用需求。目前，一些移动机器人上采用云台，虽然能够对预定器件的姿态进行简单的调节，但是本质上是串联机构实现，仍然存在结构刚性弱、重心高、操作难得度大以及会降低移动机器人运行稳定性等问题。

发明内容

本发明提供一种移动机器人，能够解决机器人上承载的预定器件的高度与姿态调节问题。

本发明的一个进一步的目的是使得上述调节机构的结构更简单，增强移动机器人整体刚性，并且降低动平台及预定器件对移动机器人运行稳定性的影响。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种移动机器人，包括设置在承载平面上且可沿所述承载平面上任意方向移动的机器人本体；所述移动机器人还包括：

动平台，位于所述机器人本体的上方，用于安装预定器件；

调节机构，本质上为平面的并联机构，用于将所述动平台安装于所述机器人本体上，控制所述动平台与所述机器人本体同步移动，并调节所述动平台与所述机器人本体之间的距离以及所述动平台所处平面与所述承载平面之间的夹角。

进一步地，所述调节机构包括：

第一伸缩杆，所述第一伸缩杆包括第一伸缩杆第一端以及相对的第一伸缩杆第二端，所述第一伸缩杆第一端连接至所述机器人本体，所述第一伸缩杆第二端连接至所述动平台；

第二伸缩杆，所述第二伸缩杆包括第二伸缩杆第一端以及相对的第二伸缩杆第二端，所述第二伸缩杆第一端连接至所述机器人本体，所述第二伸缩杆第二端连接至所述动平台。

进一步地，所述第一伸缩杆第一端固定连接至所述机器人本体，所述第一伸缩杆第二端铰接至所述动平台；

所述第二伸缩杆第一端铰接至所述机器人本体，所述第二伸缩杆第二端铰接至所述动平台。

进一步地，所述第一伸缩杆第一端固定连接至所述机器人本体的顶部；

所述第二伸缩杆第一端铰接至所述机器人本体的顶部。

进一步地，所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆均具有动力部件；其中

所述第一伸缩杆的所述动力部件位于所述第一伸缩杆第一端；

所述第二伸缩杆的所述动力部件位于所述第二伸缩杆第一端。

进一步地，所述机器人本体的顶部与所述第一伸缩杆第一端的连接处开设有第一凹槽、与所述第二伸缩杆第一端的连接处开设有第二凹槽；其中

所述第一伸缩杆第一端与所述机器人本体的顶部的连接点以及所述第一伸缩杆的所述动力部件均位于所述第一凹槽内；

所述第二伸缩杆第一端与所述机器人本体的顶部的连接点以及所述第二伸缩杆的所述动力部件均位于所述第二凹槽内。

进一步地，所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆处于同一平面内。

进一步地，所述第一伸缩杆垂直于所述承载平面，所述第二伸缩杆与所述承载平面呈可调节的角度，所述第一伸缩杆的延长线与所述第二伸缩杆的延长线相交于所述同一平面内。

进一步地，所述第一伸缩杆第二端铰接至所述动平台的底面；

所述第二伸缩杆第二端铰接至所述动平台的所述底面。

进一步地，所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆均为电动推杆。

本发明实施例提供的移动机器人，包括的动平台可以用于承载相关的预定器件，以适应多种使用环境。移动机器人还包括有用于安装动平台的调节机构，调节机构一方面能够控制动平台跟随机器人本体在承载平面内同步移动，从而带动预定器件移动；另一方面，调节机构能够调节动平台与机器人本体之间的距离以及动平台所处平面与承载平面之间的夹角，从而实现对预定器件进行升降调节和/或俯仰角调节，解决机器人上承载的预定器件的姿态调节问题，使得移动机器人能够适应多种使用环境，满足不同的使用需求。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的移动机器人整体结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的具有预定器件的调节机构的立体图；

图3是根据本发明一个实施例的调节机构处于其中一种姿态时的侧视图；

图4是根据本发明一个实施例的调节机构处于图3以外的另一种姿态时的侧视图；

图5是根据本发明一个实施例的调节机构处于图3和图4以外的另一种姿态时的侧视图；

图6是根据本发明一个实施例的调节机构的调节原理图；

图7是根据本发明其他备选实施例的调节机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的移动机器人进行详细描述。

图1是根据本发明一个实施例的移动机器人整体结构示意图。如图1所示，移动机器人可以包括设置在承载平面上且受控地沿承载平面上任意方向移动的机器人本体100，以带动移动机器人上承载的相关的预定器件300一起移动。其中，承载平面可以是常规的地面，也可以根据需要选择其他一些特殊的面，例如桌面等。可以理解，移动机器人可以是目前已知的任何可移动的机器人，因此对其运动机构及运动原理不再赘述，重点是如下文中将要描述的机器人本体100上调节机构(图1中未示出)的结构和调节原理。

图2是根据本发明一个实施例的调节有预定器件的调节机构的立体图。图3至图5分别示出了调节机构处于三种姿态时的侧视图。特别如图3至图5中所示，移动机器人还可以包括动平台200，主要用于安装预定器件300，以使得预定器件300与动平台200一起运动。动平台200可以位于机器人本体100的上方，此处的上方可以是正上方或者斜上方，但是，出于整体稳定性考虑，通常动平台200是位于机器人本体100的正上方。动平台200上安装的预定器件300可以根据用户需要进行选择安装，比如摄像机、投影仪或者探测仪等。因此，动平台200也可以是多种适合的形状，以能够更稳固地将用户所选择的预定器件300安装在上面即可。

本发明的移动机器人还可以包括调节机构。调节机构是用于将动平台200安装于机器人本体100上，一方面可以使得动平台200与机器人本体100同步移动，以带动预定器件300移动；另一方面，可以调节动平台200与机器人本体100之间的距离以及动平台200所处平面与机器人本体100所在的承载平面之间的夹角，即可对动平台200的进行升降和/或俯仰角调节。本发明的移动机器人能够解决机器人上承载的预定器件的姿态调节问题，使得移动机器人能够适应多种使用环境，满足不同的使用需求。

按照本发明，调节机构可以是多种适合的结构，并且与动平台200以及机器人本体100之间的连接关系也会随着调节机构结构的不同而不同。图7是根据本发明其他备选实施例的调节机构的结构示意图，如图7中所示，调节机构可以由伸缩杆600和转动部件700构成。伸缩杆600的底端固定设置在机器人本体100上任何适合的位置处，伸缩杆600的顶端与转动部件700一端铰接，转动部件700可在自身转动力作用下绕铰接点转动。转动部件700可以与动平台200固定连接，也可以不通过动平台200直接与预定器件300连接。其中，伸缩杆600伸缩时即对预定器件300进行升降调节；当转动部件700转动时，即对预定器件300的俯仰角进行调节。可以理解，调节机构还可以是除了上述结构形式以外其他适合的结构，因此不再一一赘述。

而在本发明的一个优选实施例中，调节机构是如图2至图5所示的，可以包括位于动平台200与机器人本体100之间的第一伸缩杆400和第二伸缩杆500。第一伸缩杆400和第二伸缩杆500均可以是已知的多种受控地进行伸缩的杆，比如电液推杆、电动推杆等。本实施例中，为了节约成本以及缩小移动机器人整体体积，伸缩杆选为电动推杆，电动推杆具有为推杆伸缩提供动力的动力部件，通常位于电动推杆的一端端部。进一步地，第一伸缩杆400可以包括第一伸缩杆第一端401以及相对的第一伸缩杆第二端402，其动力部件位于第一伸缩杆第一端401。同样，第二伸缩杆500包括第二伸缩杆第一端501以及相对的第二伸缩杆第二端502，其动力部件位于第二伸缩杆第一端501。

按照本发明，上述第一伸缩杆400和第二伸缩杆500可以具有多种位置关系和连接关系，以使得动平台200的升降和俯仰角调节。在本发明优选实施例中，是将第一伸缩杆400设置成与机器人本体100所在的承载平面垂直布置，第一伸缩杆第一端401固定连接至机器人本体100上，第二伸缩杆第一端501铰接至机器人本体100上。第一伸缩杆第二端402铰接至动平台200上，第二伸缩杆第二端502铰接至动平台200上。另外，将第二伸缩杆500与第一伸缩杆400设置在同一个平面内，并且第二伸缩杆500与承载平面呈可调节的角度，第二伸缩杆500的延长线和第一伸缩杆400的延长线相交于上述平面内。第二伸缩杆500的延长线和第一伸缩杆400的延长线的夹角大小可能会使得两根伸缩杆对动平台200调节难易程度造成一定影响，所以在保证能够进行调节的基础上可根据需要选择适合的大小。上述调节机构中将第一伸缩杆400垂直固定且第二伸缩杆500与承载平面呈可调节的角度的布局方式，可以使得调节更简单，并使得移动机器人整体刚性强，另外，两根伸缩杆相交的方式还可以进一步降低调节结构以及整个移动机器人的重心，以加强移动机器人运行的稳定性。

可以理解，第一伸缩杆400和第二伸缩杆500除上述布置形式外，还可以有其他的布置形式。比如，可以将第一伸缩杆400和第二伸缩杆500相互平行布置在动平台200与机器人本体100之间，它们与机器人本体100所在的承载平面甚至可以有一定的夹角；其中第一伸缩杆第一端401和第二伸缩杆第一端501分别固定连接至机器人本体100上，而第一伸缩杆第二端402和第二伸缩杆第二端502分别铰接至动平台200上，同样可以实现动平台200的升降和俯仰角调节。其他形式不再赘述。

按照本发明，第一伸缩杆第一端401和第二伸缩杆第一端501可以分别连接(包括铰接)至机器人本体100上任何适合的位置，比如顶部或者侧面。同样，第一伸缩杆第二端402和第二伸缩杆第二端502可以分别连接(包括铰接)至动平台200上任何是适合的位置，比如底部或侧面。

在本发明的优选实施例中，第一伸缩杆第一端401和第二伸缩杆第一端501分别连接至机器人本体100的顶部，以加强移动机器人整体协调性，保证运行的稳定性。另外，为了进一步降低调节机构和整个移动机器人的重心，使得整个移动机器人在运行过程中的稳定性更强，在机器人本体100的顶部与第一伸缩杆第一端401的连接处开设有第一凹槽(图中未示出)，机器人本体100的顶部与第二伸缩杆第一端501的连接处开设有第二凹槽(图中未示出)。其中第一伸缩杆第一端401与机器人本体100的顶部的连接点以及第一伸缩杆400上的动力部件均位于第一凹槽内。同样，第二伸缩杆第一端501与机器人本体100的顶部的连接点(铰接点)以及第二伸缩杆500上的动力部件均位于第二凹槽内。

图6是根据本发明一个实施例的调节机构的调节原理图。例如要将调节机构由图3中的姿态变为类似图4中的姿态，可以控制第一伸缩杆400伸长一定长度，控制第二伸缩杆500保持不变或者缩短一定长度，即改变了动平台200的俯仰角。相反地，如果要将调节机构由图3中的姿态变为类似图5中的姿态，可以保持第一伸缩杆400不变或者缩短一定长度，使得第二伸缩杆500伸长一定长度即可。如果是要使得动平台200角度不变而只改变其高度，可以控制第一伸缩杆400和第二伸缩杆500以适合的伸缩比例同时伸缩，即实现对动平台200的升降调节。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种移动机器人，包括设置在承载平面上且可沿所述承载平面上任意方向移动的机器人本体，其特征在于，所述移动机器人还包括：

动平台，位于所述机器人本体的上方，用于安装预定器件；

调节机构，用于将所述动平台安装于所述机器人本体上，控制所述动平台与所述机器人本体同步移动，并调节所述动平台与所述机器人本体之间的距离以及所述动平台所处平面与所述承载平面之间的夹角；

所述调节结构包括第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述第一伸缩杆包括第一伸缩杆第一端以及相对的第一伸缩杆第二端；所述第二伸缩杆包括第二伸缩杆第一端以及相对的第二伸缩杆第二端；

所述第一伸缩杆第一端固定连接至所述机器人本体，所述第一伸缩杆第二端铰接至所述动平台；所述第二伸缩杆第一端铰接至所述机器人本体，所述第二伸缩杆第二端铰接至所述动平台。

2.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆第一端固定连接至所述机器人本体的顶部；

所述第二伸缩杆第一端铰接至所述机器人本体的顶部。

3.根据权利要求2所述的移动机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆均具有动力部件；其中

所述第一伸缩杆的所述动力部件位于所述第一伸缩杆第一端；

所述第二伸缩杆的所述动力部件位于所述第二伸缩杆第一端。

4.根据权利要求2所述的移动机器人，其特征在于，所述机器人本体的顶部与所述第一伸缩杆第一端的连接处开设有第一凹槽、与所述第二伸缩杆第一端的连接处开设有第二凹槽；其中

所述第一伸缩杆第一端与所述机器人本体的顶部的连接点以及所述第一伸缩杆的动力部件均位于所述第一凹槽内；

所述第二伸缩杆第一端与所述机器人本体的顶部的连接点以及所述第二伸缩杆的所述动力部件均位于所述第二凹槽内。

5.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆处于同一平面内。

6.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆垂直于所述承载平面，所述第二伸缩杆与所述承载平面呈可调节的角度，所述第一伸缩杆的延长线与所述第二伸缩杆的延长线相交于同一平面内。

7.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆第二端铰接至所述动平台的底面；

所述第二伸缩杆第二端铰接至所述动平台的所述底面。

8.根据权利要求1所述的移动机器人，其特征在于，所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆均为电动推杆。