CN106477257A - 一种Android智能手机控制的搬运小车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，包括车体、驱动设备及提升机构，车体包括货叉、车板及车架，车板一端纵向连接光轴，光轴顶端穿过货叉连接安装板，车架上安装前车轮和后车轮，前车轮和后车轮通过履带连接；控制系统包括Android手机和控制器，控制器内设有蓝牙接收模块。本发明提供的搬运小车具有结构简单、稳定可靠、方便实用等优点，可以作为小孩子们的玩具，也可以作为大学生学习移动机器人技术的实验平台，还可以广泛用于商场、超市、货场等场所进行物件搬运，该搬运小车能够在智能手机的控制下根据物件形状对其进行铲起或叉起，能够在平地、台阶等室内外环境下移动，从而实现物件的搬运。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人技术领域，特别涉及一种Android智能手机控制的搬运小车。
背景技术
从二十世纪八十年代中期开始，机器人已从工厂的结构化环境进入人们的日常生活环境中，例如医院、办公室、家庭和其他杂乱及不可控的环境等，成为不仅能自主完成工作，而且能与人共同协作完成任务或在人的指导下完成任务的智能服务机器人，特别是最近几年，对会清扫地面、割草或充当导游、保姆和警卫等自主移动机器人技术上的进步，大家都有目共睹。
移动机器人是集环境感知、自主移动、任务执行等于一体的机电综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用，因此，移动机器人技术已经得到了世界各国的普遍关注。
根据移动方式不同，可以将移动机器人划分为：轮式移动机器人、步行移动机器人、爬行移动机器人以及履带式移动机器人等。根据工作环境，移动机器人可分为室内移动机器人和室外移动机器人。根据控制方式，移动机器人可分为程控移动机器人、遥控移动机器人、线控移动机器人等。随着智能手机的广泛普及，基于智能手机实现移动机器人的控制，是人们经常提及的需求，广泛应用于娱乐、教学、竞赛等环境中。同时，移动机器人的环境适应能力也是衡量其性能的一个重要指标。目前，现有专利文件公开号为CN204116871U公开的一种基于Android的小型移动机器人控制系统，该系统通过Android智能控制，但是专利结构比较简单，其仅解决了系统内蓄电池供电时间短暂问题，该系统提供的机器人并不能适应不同路面环境，移动不方便，在实际应用中存在缺陷，因此，开发一种基于智能手机控制并能够适应不同路面环境的移动机器人有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中的移动机器人结构比较简单，不仅实际应用中控制不灵活，而且机器人并不能适应不同路面环境，移动不方便等问题，本发明提供了一种Andro id智能手机控制的搬运小车。
本发明具体技术方案如下：
本发明提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，包括车体、驱动设备及提升机构，所述驱动设备和所述提升机构均安装在所述车体上；其中，
所述车体包括货叉、车板及对称设置在所述车板两侧的车架，所述车板一端纵向连接光轴，所述光轴顶端穿过所述货叉连接安装板，所述车架上安装前车轮和后车轮，所述前车轮和所述后车轮通过履带连接，所述前车轮通过联轴器安装在所述车架上，所述后车轮的输入轴穿过所述车架与所述驱动设备连接；
所述驱动设备用于驱动所述车体运动；所述提升机构用于驱动所述货叉的升降运动；
该搬运小车还包括控制系统，所述控制系统包括Android手机和与所述Android手机通讯连接的控制器，所述控制器内设有用于与所述Android手机相通讯的蓝牙接收模块，所述控制器安装在所述车板上，且所述控制器与所述驱动设备、所述提升机构连接。
进一步的，所述驱动设备包括两个用于分别驱动左、右两侧所述后车轮的驱动电机和用于控制所述驱动电机开启/关闭的电机驱动板，所述驱动电机和所述电机驱动板均设置在所述车板上方，所述驱动电机的输出轴与所述后车轮连接并带动所述后车轮转动，所述电机驱动板与所述控制器连接。
进一步的，所述货叉包括叉货板、立板和平板，所述叉货板的一端与所述立板的底端连接，所述立板的顶端与水平放置的所述平板连接，所述平板上开有用于穿接所述光轴的通孔。
进一步的，所述光轴为丝杠，所述丝杠上穿接有与其适配的螺母，所述螺母的底端法兰与所述货叉的所述平板固定连接。
进一步的，所述提升机构包括两个通过第一同步带连接的同步轮和第一舵机，所述第一舵机安装在所述车板上，其中一个所述同步轮安装在所述第一舵机上，并通过所述第一舵机驱动转动，另外一个所述同步轮与所述丝杠底端连接并带动所述丝杠转动。
进一步的，所述提升机构包括第二舵机、曲柄、连杆和提升杆，所述第二舵机通过舵机支架固定在所述车板上，所述曲柄一端固定在所述第二舵机的输出轴上，所述曲柄另一端与所述连杆一端铰接，所述连杆另一端与所述提升杆铰接，所述提升杆与所述货叉的所述平板连接。
进一步的，所述提升机构包括两个通过第二同步带连接的同步带轮、第三舵机和滑枕，所述第三舵机安装在所述车板下方，其中一个所述同步带轮安装在所述第三舵机上，并通过所述第三舵机驱动转动，另外一个所述同步带轮固定在所述安装板上，所述滑枕后侧设有凸台，所述滑枕通过所述凸台固定在所述第二同步带上，所述滑枕底端固定在所述货叉的所述平板上。
进一步的，所述车板还安装有两个纵向对称设置的滑轴，两个所述滑轴均穿过所述平板，且所述滑轴的顶端与所述安装板连接，所述滑轴上套接有与其适配的法兰轴承，所述法兰轴承的底端均抵接在所述平板上方。
进一步的，两个所述车架上均安装有惰轮组件，所述惰轮组件包括惰轮、惰轮轴和惰轮支架，所述惰轮支架安装在所述车架上，所述惰轮轴一端固定在所述惰轮支架上，所述惰轮轴另一端与所述惰轮连接，所述惰轮的外周面与所述履带相切。
进一步的，所述叉货板上远离所述立板的一端设有若干突出的叉头，相邻所述叉头之间形成呈V型的叉口；所述叉货板的上端面由所述叉头的一端至所述立板的一端依次划分为第一倾斜面和第二倾斜面，所述第一倾斜面、所述第二倾斜面均与所述叉货板的下端面形成倾斜夹角，所述倾斜夹角的范围为10°-30°。
本发明的有益效果如下：本发明实施例提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，该搬运小车具有结构简单、稳定可靠、方便实用等优点，可以作为小孩子们的玩具，也可以作为大学生学习移动机器人技术的实验平台，还可以广泛用于商场、超市、货场等场所进行物件搬运，此外，该搬运小车能够在智能手机的控制下根据物件形状对其进行铲起或叉起，能够在平地、台阶等室内外环境下移动，从而实现物件的搬运。
附图说明
图1为实施例1所述的一种Android智能手机控制的搬运小车的立体结构示意图；
图2为实施例1所述的一种Android智能手机控制的搬运小车中控制系统的结构示意图；
图3为实施例2所述的一种Android智能手机控制的搬运小车中车板和车架的主视图；
图4为实施例2所述的一种Android智能手机控制的搬运小车中货叉的立体图；
图5为实施例3所述的一种Android智能手机控制的搬运小车的主视图；
图6为实施例3所述的一种Android智能手机控制的搬运小车的俯视图；
图7为实施例4所述的一种Android智能手机控制的搬运小车的立体结构示意图；
图8为实施例5所述的一种Android智能手机控制的搬运小车的立体结构示意图；
图9为实施例6所述的一种Android智能手机控制的搬运小车的立体结构示意图；
图10为实施例6所述的一种Android智能手机控制的搬运小车中货叉的立体图。
其中：1、货叉；101、叉货板；102、立板；103、平板；104、通孔；105、叉头；106、叉口；107、第一倾斜面；108、第二倾斜面；2、车板；3、车架；4、光轴；5、安装板；6、前车轮；7、后车轮；8、履带；9、Android手机；10、控制器；11、蓝牙接收模块；12、驱动电机；13、电机驱动板；14、螺母；15、第一同步带；16、同步轮；17、第一舵机；18、第二舵机；19、曲柄；20、连杆；21、提升杆；22、舵机支架；23、第二同步带；24、同步带轮；25、第三舵机；26、滑枕；27、凸台；28、滑轴；29、法兰轴承；30、惰轮；31、惰轮轴；32、惰轮支架。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明实施例1提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，该搬运小车包括车体、驱动设备及提升机构，所述驱动设备和所述提升机构均安装在所述车体上，所述驱动设备用于驱动所述车体运动；所述提升机构用于驱动所述货叉1的升降运动。
所述车体包括货叉1、车板2及对称设置在所述车板2两侧的车架3，所述车板2一端纵向连接光轴4，所述光轴4顶端穿过所述货叉1连接安装板5，所述货叉1为所述车体的执行机构，所述货叉1与所述提升机构连接，并在所述提升机构的带动下完成货叉1的升降运动。所述车架3上安装前车轮6和后车轮7，所述前车轮6和所述后车轮7通过履带8连接，所述前车轮6通过联轴器安装在所述车架3上，所述后车轮7的输入轴穿过所述车架3与所述驱动设备连接，所述驱动设备带动所述后车轮7转动，所述后车轮7通过所述履带8带动所述前车轮6转动，从而驱动小车向前或向后运动。
如图2所示，该搬运小车还包括控制系统，所述控制系统包括Android手机9和与所述Android手机9通讯连接的控制器10，所述控制器10内设有用于与所述Android手机9相通讯的蓝牙接收模块11，所述控制器10安装在所述车板2上，且所述控制器10与所述驱动设备、所述提升机构连接。
本发明中提供的所述控制器10优先选用Arduino开发板，也可以选用其他单片机。所述控制器10内安装蓝牙接收模块11，具体操作时，蓝牙接收模块11可以于Android手机9上的蓝牙配对，配对后通过搬运小车的APP向控制器10发送“前进”、“后退”、“左转”、“右转”、“货叉1升起”、“货叉1降落”等指令，控制器10通过蓝牙接收模块11接收指令后，通过驱动设备和提升机构进行相应的操作，完成小车的移动或货叉1的提升等动作。
本发明提供的搬运小车应用了移动机器人的结构原理，通过Android手机9的控制根据物件形状对其进行铲起或叉起，此外通过驱动设备可以使小车在平地、台阶等室内外环境下移动，从而实现物件的搬运。
实施例2
如图3和4所示，本发明实施例2提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，该实施例2在实施例1的基础上进一步限定了所述驱动设备和所述货叉1的结构，提高了搬运小车的多功能性。
如图3所示，为了进一步了解所述驱动设备如何驱动所述小车在平面或台阶进行移动，本技术方案中限定了，所述驱动设备包括两个用于分别驱动左、右两侧所述后车轮7的驱动电机12和用于控制所述驱动电机12开启/关闭的电机驱动板13，所述驱动电机12和所述电机驱动板13均设置在所述车板2上方，所述驱动电机12的输出轴与所述后车轮7连接并带动所述后车轮7转动，所述电机驱动板13与所述控制器10连接。
本发明在使用时，驱动小车移动的操作方法为：两个驱动电机12在电机驱动板13的控制下开启后，驱动电机12分别驱动左右两侧的两个后车轮7，后车轮7通过履带8进一步带动前车轮6转动，此时，实现小车的移动，小车驱动后，通过控制两个驱动电机12的速度，实现车体的前进、后退、左转、右转等运动；当两个驱动电机12以相同速度正方向转动时，小车前进；当两个驱动电机12以相同速度反方向转动时，小车后退；当位于右侧的驱动电机12转动，左侧的驱动电机12停止转动时，小车左转；当右侧的驱动电机12停止，左侧的驱动电机12转动时，小车右转。通过该驱动设备驱动小车，使用方便，操作简单。
如图4所示，需要说明的是，本技术方案中进一步的限定了所述货叉1的结构，所述货叉1包括叉货板101、立板102和平板103，所述叉货板101的一端与所述立板102的底端连接，所述立板102的顶端与水平放置的所述平板103连接，所述平板103上开有用于穿接所述光轴4的通孔104。
实施例3
如图5和6所示，本发明实施例3提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，该实施例3在实施例2的基础上进一步限定了所述提升机构，提高了搬运小车的多功能性。
如图5所示，为了使所述货叉1能够实现升降运动，本技术方案中限定了所述光轴4为丝杠，所述丝杠上穿接有与其适配的螺母14，所述螺母14的底端法兰与所述货叉1的所述平板103固定连接。所述螺母14带动所述平板103可以沿所述丝杠上下运动，当所述丝杠转动时，所述货叉1上下运动，从而完成了升降动作。
如图6所示，为了驱动所述丝杠能够在控制器10的控制下实现转动，本技术方案中限定了，所述提升机构包括两个通过第一同步带15连接的同步轮16和第一舵机17，所述第一舵机17安装在所述车板2上，其中一个所述同步轮16安装在所述第一舵机17上，并通过所述第一舵机17驱动转动，另外一个所述同步轮16与所述丝杠底端连接并带动所述丝杠转动。
所述货叉1的升降通过第一舵机17带动其中一个同步轮16转动后，该同步轮16即为主动轮，该同步轮16通过同步带带动另外一个同步轮16转动，所述另外一个同步轮16即为从动轮，从动轮带动丝杆转动，丝杆进而带动螺母14上下升降，从而实现了货叉1上下升降。
具体操作时，若第一舵机17正方向转动，则安装在第一舵机17上的同步轮16同步转动，另外一个同步轮16也通过同步带也将实现同步转动，同时丝杆也随之正方向转动，此时螺母14带动所述货叉1实现上升运动；反之，第一舵机17反方向转动，货叉1下降运动。
实施例4
本发明实施例4提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，该实施例4在实施例2的基础上进一步限定了所述提升机构，该提升机构与所述实施例3提供的结构不同，其实现的方式也不同，但均能实现货叉1的升降运动。
如图7所示，为了方便控制货叉1升降运动，本技术方案中限定了所述提升机构包括第二舵机18、曲柄19、连杆20和提升杆21，所述第二舵机18通过舵机支架22固定在所述车板2上，所述曲柄19一端固定在所述第二舵机18的输出轴上，所述曲柄19另一端与所述连杆20一端铰接，所述连杆20另一端与所述提升杆21铰接，所述提升杆21与所述货叉1的所述平板103连接。
在具体使用时，当第一舵机17转动时，曲柄19摆动，通过连杆20驱动提升杆21上下运动，从而带动货叉1沿光轴4上下移动。
实施例5
本发明实施例5提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，该实施例5在实施例2的基础上进一步限定了所述提升机构，该提升机构与所述实施例3和4提供的结构不同，其实现的方式也不同，但均能实现货叉1的升降运动。
如图8所示，所述提升机构包括两个通过第二同步带23连接的同步带轮24、第三舵机25和滑枕26，所述第三舵机25安装在所述车板2下方，其中一个所述同步带轮24安装在所述第三舵机25上，并通过所述第三舵机25驱动转动，另外一个所述同步带轮24固定在所述安装板5上，所述滑枕26后侧设有凸台27，所述滑枕26通过所述凸台27固定在所述第二同步带23上，所述滑枕26底端固定在所述货叉1的所述平板103上。
具体操作时，通过调节所述安装板5的高度来调节第二同步带23的张紧度，滑枕26后侧的凸台27固定在第二同步带23上，货叉1和滑枕26固定在一起。当第三舵机25转动时，带动第二同步带23运动，第二同步带23驱动滑枕26上下移动，进一步带动货叉1上下移动。
实施例6
本发明实施例6提供了一种Android智能手机控制的搬运小车，该实施例6在实施例2的基础上进一步限定了车板2的结构，提高了小车的稳定性。
如图9所示，为了提高货叉1升降过程中的稳定性，本技术方案中限定了，所述车板2还安装有两个纵向对称设置的滑轴28，两个所述滑轴28均穿过所述平板103，且所述滑轴28的顶端与所述安装板5连接，所述滑轴28上套接有与其适配的法兰轴承29，所述法兰轴承29的底端均抵接在所述平板103上方。
为了使货叉1保持平衡，同时提高货叉1的稳定性，法兰轴承29与滑轴28相配合，从而保证货叉1上下运动的稳定性和方向性。
如图9所示，为了提高小车在不平整路面上的适应能力，本技术方案中限定了，两个所述车架3上均安装有惰轮组件，所述惰轮组件包括惰轮30、惰轮轴31和惰轮支架32，所述惰轮支架32安装在所述车架3上，所述惰轮轴31一端固定在所述惰轮支架32上，所述惰轮轴31另一端与所述惰轮30连接，所述惰轮30的外周面与所述履带8相切。
为了增强履带8对不平整路面的适应能力，在车架3上还设置有惰轮组件，惰轮组件上的惰轮30外周面与所述履带8相切，不仅用来顶靠履带8，起到对柔性履带8的支撑作用，同时提高了履带8的张紧程度。
为了方便将物件叉起并进行搬运，本技术方案中进一步限定了所述叉货板101的结构，所述叉货板101上远离所述立板102的一端设有若干突出的叉头105，相邻所述叉头105之间形成呈V型的叉口106，所述叉头105和叉口106的设计方便将带帽的物体叉起。所述叉货板101的上端面由所述叉头105的一端至所述立板102的一端依次划分为第一倾斜面107和第二倾斜面108，两个倾斜面的结构设计巧妙，第一倾斜面107主要方便铲起物体，第二倾斜面108是为了防止物体在搬运过程中滑落，所述第一倾斜面107、所述第二倾斜面108均与所述叉货板101的下端面形成倾斜夹角，所述倾斜夹角的范围为10°-30°，如图10所示，所述第一倾斜面107与所述下端面的倾斜角为α角，所述第二倾斜面108与所述下端面的倾斜角为β角，α角和β角的范围均为10°-30°。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，包括车体、驱动设备及提升机构，所述驱动设备和所述提升机构均安装在所述车体上；其中，
所述车体包括货叉(1)、车板(2)及对称设置在所述车板(2)两侧的车架(3)，所述车板(2)一端纵向连接光轴(4)，所述光轴(4)顶端穿过所述货叉(1)连接安装板(5)，所述车架(3)上安装前车轮(6)和后车轮(7)，所述前车轮(6)和所述后车轮(7)通过履带(8)连接，所述前车轮(6)通过联轴器安装在所述车架(3)上，所述后车轮(7)的输入轴穿过所述车架(3)与所述驱动设备连接；
所述驱动设备用于驱动所述车体运动；所述提升机构用于驱动所述货叉(1)的升降运动；
该搬运小车还包括控制系统，所述控制系统包括Android手机(9)和与所述Android手机(9)通讯连接的控制器(10)，所述控制器(10)内设有用于与所述Android手机(9)相通讯的蓝牙接收模块(11)，所述控制器(10)安装在所述车板(2)上，且所述控制器(10)与所述驱动设备、所述提升机构连接。
2.如权利要求1所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述驱动设备包括两个用于分别驱动左、右两侧所述后车轮(7)的驱动电机(12)和用于控制所述驱动电机(12)开启/关闭的电机驱动板(13)，所述驱动电机(12)和所述电机驱动板(13)均设置在所述车板(2)上方，所述驱动电机(12)的输出轴与所述后车轮(7)连接并带动所述后车轮(7)转动，所述电机驱动板(13)与所述控制器(10)连接。
3.如权利要求2所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述货叉(1)包括叉货板(101)、立板(102)和平板(103)，所述叉货板(101)的一端与所述立板(102)的底端连接，所述立板(102)的顶端与水平放置的所述平板(103)连接，所述平板(103)上开有用于穿接所述光轴(4)的通孔(104)。
4.如权利要求3所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述光轴(4)为丝杠，所述丝杠上穿接有与其适配的螺母(14)，所述螺母(14)的底端法兰与所述货叉(1)的所述平板(103)固定连接。
5.如权利要求4所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述提升机构包括两个通过第一同步带(15)连接的同步轮(16)和第一舵机(17)，所述第一舵机(17)安装在所述车板(2)上，其中一个所述同步轮(16)安装在所述第一舵机(17)上，并通过所述第一舵机(17)驱动转动，另外一个所述同步轮(16)与所述丝杠底端连接并带动所述丝杠转动。
6.如权利要求3所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述提升机构包括第二舵机(18)、曲柄(19)、连杆(20)和提升杆(21)，所述第二舵机(18)通过舵机支架(22)固定在所述车板(2)上，所述曲柄(19)一端固定在所述第二舵机(18)的输出轴上，所述曲柄(19)另一端与所述连杆(20)一端铰接，所述连杆(20)另一端与所述提升杆(21)铰接，所述提升杆(21)与所述货叉(1)的所述平板(103)连接。
7.如权利要求3所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述提升机构包括两个通过第二同步带(23)连接的同步带轮(24)、第三舵机(25)和滑枕(26)，所述第三舵机(25)安装在所述车板(2)下方，其中一个所述同步带轮(24)安装在所述第三舵机(25)上，并通过所述第三舵机(25)驱动转动，另外一个所述同步带轮(24)固定在所述安装板(5)上，所述滑枕(26)后侧设有凸台(27)，所述滑枕(26)通过所述凸台(27)固定在所述第二同步带(23)上，所述滑枕(26)底端固定在所述货叉(1)的所述平板(103)上。
8.如权利要求3-7任一项所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述车板(2)还安装有两个纵向对称设置的滑轴(28)，两个所述滑轴(28)均穿过所述平板(103)，且所述滑轴(28)的顶端与所述安装板(5)连接，所述滑轴(28)上套接有与其适配的法兰轴承(29)，所述法兰轴承(29)的底端均抵接在所述平板(103)上方。
9.如权利要求1所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，两个所述车架(3)上均安装有惰轮组件，所述惰轮组件包括惰轮(30)、惰轮轴(31)和惰轮支架(32)，所述惰轮支架(32)安装在所述车架(3)上，所述惰轮轴(31)一端固定在所述惰轮支架(32)上，所述惰轮轴(31)另一端与所述惰轮(30)连接，所述惰轮(30)的外周面与所述履带(8)相切。
10.如权利要求3所述的Android智能手机控制的搬运小车，其特征在于，所述叉货板(101)上远离所述立板(102)的一端设有若干突出的叉头(105)，相邻所述叉头(105)之间形成呈V型的叉口(106)；所述叉货板(101)的上端面由所述叉头(105)的一端至所述立板(102)的一端依次划分为第一倾斜面(107)和第二倾斜面(108)，所述第一倾斜面(107)、所述第二倾斜面(108)均与所述叉货板(101)的下端面形成倾斜夹角，所述倾斜夹角的范围为10°-30°。
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