CN107857115A - 一种基于悬挂系统的物料搬运机器人 - Google Patents

一种基于悬挂系统的物料搬运机器人 Download PDF

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陈贵江
倪银堂
刘潇
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G47/00—Article or material-handling devices associated with conveyors; Methods employing such devices
    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
    • B65G47/90—Devices for picking-up and depositing articles or materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/04—Viewing devices

Abstract

本发明具体涉及一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，包括机械臂和车体部分其中前后电机板通过铜制铰链与小车底板连接；时前后两电机板绕着铰链轴进行一定角度的旋转。所述底板上端设置二层板，所述二层板的四角通过连接装置分别与位于底板下面的前后电机板相连；所述连接装置为二层板下表面固定第一U形架，电机板的上表面对应的地方固定第二U形架，第一U形架与第二U形架之间连接弹簧。其中：弹簧上端固定，下端连接电机板，电机板可以绕着固定于底板上的铰链相对转动。当机器人受冲击时，力由电机传导至电机板，上压弹簧，已达到缓冲吸震的作用。并且包括至少一节单位机械臂。在实际应用中，该结构能准确稳定抓取物料，效果优异。

Description

一种基于悬挂系统的物料搬运机器人
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及一种基于悬挂系统的物料搬运机器人。
背景技术
现有技术中，大型越野车的越野性能卓越，但小型越野机器人由于体积小，结构不便于设计复杂，导致小型越野性能大打折扣。在物料搬运方面，也很少可以做到正确地完整搬运三个物料，更没有可供越野机器人搭载的物料搬运装置。
现有的小型越野机器人中，公开号为：CN 102602464 A，发明名称为《带有阻尼减震轮的小型履带侦察机器人》中公开一种采用履带式阻尼结构减震机器人，这种结构运动噪声小，运动平稳，适用于侦查，可是在机动性能上却有很大的局限性，遇到紧急情况应对能力较弱。
公开号为：CN205574978U，发明名称为《一种物料搬运机器人》公开了一种包括夹取装置、升降装置和旋转装置的物料搬运机器人，这种搬运机器人可以将物料快速准确的放置在正确的位置，可是其体积大，结构复杂，并不适用于车载。、
基于以上原因，需要一种能够进行自行抓取并且能判断是否为正确物料的搬运机器人被设计出来，机器人不仅可以根据行走条件更多的从软件进行设置以适应环境，在紧急情况可以高速运动，提高了野外生存能力和自适应性。可以通过自带机械臂完成物料的抓取，使得机器人可以一机多用，与此同时采用价格较低的视觉设备进行图像处理进行定位导航，提高搬运机器人的实用价值。
发明内容
1、所要解决的技术问题：
本发明的目的是提供一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，使用机器视觉完成搬运机器人的自主导航，并可以通过在软件端的更改提高机器人的适应性，通过机械臂上装有的机械爪抓取物料，解决现有技术中存在的上述问题。
2、技术方案：
一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，包括机械臂和车体部分，车体包括对称分布在机器人底板两侧的四个轮胎、底板、电机，前后两个电机板、铰链，二层板、弹簧、U形架，联轴器；所述四轮通过联轴器连接相应电机。
所述四个电机固定于对应的前后电机板两端的下面；前电机板通过铜制铰链与小车底板前端连接；后电机板的平端通过铜制铰链与小车底板后端连接；其中铰链的前半部分与底板连接，后半部分与对应电机板连接，前后两电机板绕着铰链轴进行一定角度的旋转。
所述电机、电机板与联轴器位于底板的下端。
所述底板上端设置二层板，所述二层板的四角通过连接装置分别与位于底板下面的前后电机板相连；所述连接装置为二层板下表面固定第一U形架，电机板的上表面对应的地方固定第二U形架，第一U形架与第二U形架之间连接弹簧。其中：弹簧上端固定，下端连接电机板，电机板可以绕着固定于底板上的铰链相对转动。当机器人受冲击时，力由电机传导至电机板，上压弹簧，已达到缓冲吸震的作用。
所述机械臂底部通过机械臂支架固定在底板上；所述机械臂包括安装架与舵机；所述两个舵机之间通过条形安装架固定相连，两个舵机舵盘分别与两个U形安装架相连形成一节单位机械臂，所述机械臂包括至少一节单位机械臂；所述机械臂的前端通过最末端舵机连接机械爪。
进一步地，还包括固定在底板上的图像采集模块、中央处理器、驱动单元、电源模块；所述图像采集模块采集图像数据后传输给中央处理器；所述中央处理器处理后输出控制信号，控制驱动单元，驱动单元控制电机与机械臂；所述电源模块给机器人各部分进行供电。
进一步地，所述图像采集模块为智能相机，所述智能相机固定在相机架上；所述相机架固定在底板上。其中：将相机固定于相机支架上，然后将相机支架固定相机板上，最后将相机板与机器人底板连接并与水平面呈一定夹角，相机用于采集外部信息，同时识别引导线以实现机器人的自主导航。
进一步地，电源模块为6s航模电池；所述电源模块为半埋式固定在底板上。
进一步地，还包括电源连接稳压模块，所述稳压模块固定在底板上；所述电源模块输出端与稳压模块相连。
进一步地，所述机械爪上安装颜色识别模块；所述机械爪安装小舵机提供动力。安装颜色识别模块可以识别抓取物料的颜色。颜色识别模块传出的信号经过中央处理器的处理以判断是否正确抓取物料，以决定下一步动作。
3、有益效果：
（1）本发明采用了多种减震方法，使本机器人越野性能优异，对各种障碍具有很好的适应性，包括斜坡、阶梯、岥谷等。
（2）本发明中的机械臂采用多个舵机通过铝架相互连接组合来抓取物料，并且在机械爪中安装颜色识别模块来实现对不同颜色的物料搬运，从而可以自动判断是否为目标物料，具有很高的智能性。
（3）本发明中使用摄像头进行定位和导航、采集特征信息，在减少成本的同时提高机器人的智能化程度。
附图说明
图1为一种基于悬挂系统的物料搬运机器人的示意图1；
图2为一种基于悬挂系统的物料搬运机器人的示意图2；
图3为一种基于悬挂系统的物料搬运机器人仰视图；
图4为一种基于悬挂系统的物料搬运机器人的机械臂的结构示意图；
图5为一种基于悬挂系统的物料搬运机器人抓取物料的效果图；
图6为一种基于悬挂系统的物料搬运机器人的弹簧减震的结构示意图；
图中：1-图像采集模块，2-相机支架，3-相机板，4-稳压，5-底板，6-轮胎，7-联轴器，8-电机，9-前电机板，10-后电机板，11-铰链，12-中央处理器，13-电源模块，14-二层板，15-弹簧，16-第一U型架，17-颜色识别模块，18-第二U型架， 21-物料，22-机械臂，23-安装架，24-舵机，25-小舵机，26-最末端舵机， 27-机械臂支架，28-铜柱，29-机械爪。
具体实施方式
如图1，图2，图3所示一种基于悬挂系统的物料搬运机器人包括机械臂22和车体部分，车体包括对称分布在机器人底板两侧的四个轮胎6、底板5、电机8，前电机板9、后电机板10、铰链11，二层板14、弹簧15、U形架16，联轴器7；所述机械臂22包括机械臂支架27，舵机24，机械爪29、安装架23等。所述一种基于悬挂系统的物料搬运机器人从控制系统方面来说包括图像采集模块1、稳压4、中央处理器12、电源模块13、颜色识别模块17等。
一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，包括机械臂和车体部分，车体包括对称分布在机器人底板两侧的四个轮胎、底板、电机，前后两个电机板、铰链，二层板、弹簧、U形架，联轴器；所述四轮通过联轴器连接相应电机。
所述前后电机板用于固定电机，每个电机板固定两个电机。其中电机可以通过M3螺钉固定于对应电机板两端的下面；前电机板通过铜制铰链与小车底板前端连接；后电机板通过铜制铰链与小车底板后端连接；其中铰链的前半部分与底板连接，后半部分与对应电机板连接，前后两电机板绕着铰链轴进行一定角度的旋转。
如图1中其中2为相机支架，相机支架通过相机板3固定在底板上。
如图3可以看出所述电机、电机板与联轴器位于底板的下端。图2中的21为所抓取的物料。
所述底板上端设置二层板，所述二层板的四角通过连接装置分别与位于底板下面的前后电机板相连；所述连接装置为二层板下表面固定第一U形架16，电机板的上表面对应的地方固定第二U形架18，第一U形架与第二U形架之间连接弹簧。图中可以看出第二层板与底板通过铜柱固定。
如图4所示，所述机械臂底部通过机械臂支架27固定在底板上；所述机械臂包括安装架23与舵机；所述两个舵机之间通过条形安装架23固定相连，每个舵机舵盘与一个U形安装架相连，形成一节单位机械臂；所述机械臂包括至少一节单位机械臂；所述机械臂的前端通过最末端舵机26连接机械爪。
如图5为机器人抓取物料的效果图，图中机械臂呈展开状态。
如图6为本发明的弹簧减震的结构示意图。从图中可以看出第二层板与底板通过铜柱连接，使之成为一个整体。而在第二层板四角与底板相连的部位，将弹簧通过U型架与第二层板和电机板相连接，确定弹簧的行程，完成四轮弹簧减震的构建。
在具体使用时，机器人的工作步骤分为以下几个步骤：
第一步，搬运机器人进行复位操作，机械臂成收缩状态。
第二部，搬运机器人通过图像采集模块采集的数据，经过中央处理器处理后获得机器人需要运动的轨迹，机器人通过视觉导航移动到目标区域。
第三部，搬运机器人进行姿态矫正，退到物料前方，使得机械臂展开时刚好位于物料上方，此时控制机械臂展开并移动至物料位置。
第四步，搬运机器人末端机械爪执行抓取命令，完成抓取后开始进行颜色判断，颜色识别模块输出信号至中央处理器，识别是否为正确物料。若是，机械臂重新收缩，保证物料不会落下。若不是，放下物料进行下一组物料的识别。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (6)

1.一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，包括机械臂和车体部分，车体包括对称分布在机器人底板两侧的四个轮胎、底板、电机，前后两个电机板、铰链，二层板、弹簧、U形架，联轴器；所述四轮通过联轴器连接相应电机；
所述四个电机固定于对应的前后电机板两端的下面；前电机板通过铜制铰链与小车底板前端连接；后电机板的平端通过铜制铰链与小车底板后端连接；其中铰链的前半部分与底板连接，后半部分与对应电机板连接，前后两电机板绕着铰链轴进行一定角度的旋转；
所述电机、电机板与联轴器位于底板的下端；
所述底板上端设置二层板，所述二层板的四角通过连接装置分别与位于底板下面的前后电机板相连；所述连接装置为二层板下表面固定第一U形架，电机板的上表面对应的地方固定第二U形架，第一U形架与第二U形架之间连接弹簧；
所述机械臂底部通过机械臂支架固定在底板上；所述机械臂包括安装架与舵机；所述两个舵机之间通过条形安装架固定相连，每个舵机舵盘与一个U形安装架相连，形成一节单位机械臂；所述机械臂包括至少一节单位机械臂；所述机械臂的前端通过最末端舵机连接机械爪。
2.根据权利要求1所述的一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，其特征在于：还包括固定在底板上的图像采集模块、中央处理器、驱动单元、电源模块；所述图像采集模块采集图像数据后传输给中央处理器；所述中央处理器处理后输出控制信号，控制驱动单元，驱动单元控制电机与机械臂；所述电源模块给机器人各部分进行供电。
3.根据权利要求2所述的一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，其特征在于：所述图像采集模块为智能相机，所述智能相机固定在相机架上；所述相机架固定在底板上。
4.根据权利要求2所述的一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，其特征在于：电源模块为6s航模电池；所述电源模块为半埋式固定在底板上。
5.根据权利要求2所述的一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，其特征在于：还包括稳压模块，所述稳压模块固定在底板上；所述电源模块输出端与稳压模块相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于悬挂系统的物料搬运机器人，其特征在于：所述机械爪上安装颜色识别模块；所述机械爪安装小舵机提供动力。
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