CN107020614A

CN107020614A - 一种全方位移动运输机器人

Info

Publication number: CN107020614A
Application number: CN201710437109.5A
Authority: CN
Inventors: 贾茜; 张鲁浩
Original assignee: Nanjing Institute of Technology
Current assignee: Nanjing Institute of Technology
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2017-08-08

Abstract

本发明公开了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；所述剪式举升机构包括运输台、丝杠滑台、步进电机、剪式支架，所述步进电机带动丝杠滑台运动，进而控制运输台升降。所述车体由车架、行走机构和下平板组成，行走机构包括Mecanum轮、车轮电机、悬架和电机安装板；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。所述运输机器人能全方位移动，灵活运输物品，并具有运输台升降功能，可以根据工作环境和运输要求的不同，对控制方式进行选择和切换，能够提高运输机器人的适应性和工作效率。

Description

一种全方位移动运输机器人

技术领域

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。

发明内容

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。

Claims

1.一种全方位移动运输机器人，其特征在于：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，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。

2.根据权利要求1所述的运输机器人，其特征在于，所述上平板下固定有支撑型材，所述支撑型材上固定有连接角件，所述连接角件和下平板通过螺栓相连。

3.根据权利要求1所述的运输机器人，其特征在于，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进行连接，所述Mecanum轮通过联轴器与直流无刷电机相连。

4.根据权利要求1所述的运输机器人，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的运输机器人，其特征在于，所述减震机构由上弹簧座、弹簧和下弹簧座组成。

6.根据权利要求1所述的运输机器人，其特征在于，使用基于STC90C51芯片的单片机作为控制板。

7.根据权利要求1所述的运输机器人，其特征在于，所述控制板上设有报警灯和蜂鸣器。