CN107932557A - 一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置 - Google Patents

一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置 Download PDF

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张东
黄金豪
唐华杰
禤俊鹏
杨泽霖
赖智立
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South China University of Technology SCUT
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    • 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

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  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，包括滑块缓冲部分、两个分别与所述滑块缓冲部分滑动配合的编码器装配部分，每个所述编码器装配部分均设置有同轴连接的全向轮和编码器，两个全向轮的轮轴相互垂直。本发明实现机器人定位的简单化，以精简的设备以及快速简便的方式实现机器人的全场定位，结构简单，零件互换性高，方便制作，易于推广应用。

Description

一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置
技术领域
本发明涉及一种机器人定位装置，尤其是一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置。主要应用于机器人的快速定位。
背景技术
机器人定位技术是机器人领域中主要技术，目前市面上应用的机器人定位主要依靠蓝牙、视觉定位、激光测距、UWB精准定位等等。但是这些定位系统及通讯方法所需的算法比较复杂，或者所需的设备安装复杂。比如南通大学于2016年3月16日申请的《一种基于UWB的室内移动机器人定位与导航系统》(申请号为 CN201610148779.0，公开号为CN105682047A)，其装置所需的设备包括基站、标签、移动机器人和通信模块，其中基站与标签实现定位功能，模块和基站中的通信基站用于连接设备层和中间层。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，实现机器人定位的简单安装以及简单算法，以精简的设备以及快速简便的方式实现机器人的全场定位。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，包括滑块缓冲部分、两个分别与所述滑块缓冲部分滑动配合的编码器装配部分，每个所述编码器装配部分均设置有同轴连接的全向轮和编码器，两个全向轮的轮轴相互垂直。
优选地，所述的编码器装配部分包括滑轨、滑轨固定板、轮子固定块、法兰轴承、全向轮、轮轴、编码器固定件、联轴器、编码器，所述的滑轨、滑轨固定板、轮子固定块、编码器固定件通过螺栓依次连接，所述的法兰轴承通过过盈配合分别装配到轮子固定块上以及滑轨固定板上，所述轮轴穿过法兰轴承，由法兰轴承支承并连接联轴器，轮轴上装配全向轮，所述编码器过盈装配在编码器固定件中，其输入轴与联轴器固定连接。
优选地，所述的滑块缓冲部分包括装配板、滑块固定板、两块滑块、两根弹簧，所述装配板通过螺钉居中固定在滑块固定板上，所述滑块对称地竖直固定在滑块固定板上，两根弹簧呈竖直方向平行排布，一端固定在滑块固定板上，另一端分别固定在各个编码器装配部分的滑轨上。
优选地，所述的滑轨和滑块固定板上分别设置有用于固定弹簧的长螺栓。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和技术效果：
1.本发明结构简单，零件互换性高，方便制作。
2.本发明安装方便快捷，整体结构较小，可以使用在大多数机器人底盘上，以精简的设备以及快速简便的方式实现机器人的全场定位，易于推广应用。
3.本发明所需的算法简单，容易上手，对于刚入门机器人领域的新手也可以快速掌握。
附图说明
图1是本发明实施例的装置整体结构示意图。
图2是本发明实施例的俯视图。
图3是本发明实施例的正视图。
图4是发明实施例的编码器装配部分正视图。
图5是发明实施例的编码器装配部分整体结构示意图。
图6是发明实施例的滑块缓冲部分整体结构示意图。
图7是发明实施例的编码器固定件示意图。
图8是发明实施例的轮子固定块示意图。
图9是发明实施例的滑轨固定板示意图。
其中，1-滑轨、2-滑轨固定板、3-轮子固定块、4-法兰轴承、5-全向轮、6-轮轴、7-编码器固定件、8-联轴器、9-编码器、10-装配板、11-滑块固定板、12-滑块、13 -弹簧、14-长螺栓。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步说明。
如图1至图9所示，一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，包括滑块缓冲部分、两个分别与所述滑块缓冲部分滑动配合的编码器装配部分，每个所述编码器装配部分均设置有同轴连接的全向轮5和编码器9，两个全向轮5的轮轴相互垂直。
其中，如图4和图5、图7至图9所示，所述的编码器装配部分包括滑轨1、滑轨固定板2、轮子固定块3、法兰轴承4、全向轮5、轮轴6、编码器固定件7、联轴器8、编码器9，所述的滑轨1、滑轨固定板2、轮子固定块3、编码器固定件7通过螺栓依次连接，所述的法兰轴承4通过过盈配合分别装配到轮子固定块3上以及滑轨固定板2上，所述轮轴6穿过法兰轴承4，由法兰轴承4支承并连接联轴器8，轮轴6上装配全向轮5，所述编码器9过盈装配在编码器固定件7中，其输入轴与联轴器8固定连接。
如图6所示，所述的滑块缓冲部分包括装配板10、滑块固定板11、两块滑块12、两根弹簧13，所述装配板10通过螺钉居中固定在滑块固定板11上，所述滑块12对称地竖直固定在滑块固定板11上，所述的滑轨1和滑块固定板11上分别设置有用于固定弹簧13的长螺栓14，两根弹簧13呈竖直方向平行排布，其一端固定在滑块固定板11的长螺栓14上，另一端分别固定在各个编码器装配部分滑轨1上的长螺栓14上。
本实施例的定位装置工作的时候，安装在所需定位的机器人的底盘下方，即装配板10固定在机器人底盘，全向轮5着地面。当机器人运动的时候，其运动轨迹始终处于地面所在的二维平面上，因此描述其运动轨迹的时候，可以在地面上假想地建立一个XY坐标系，以x坐标来描述机器人的横向运动，以y坐标来描述机器人的纵向运动，而坐标x与坐标y的测量则是通过本发明的两个垂直轮轴的全向轮5的滚动圈数来测量。运动时，全向轮5的转动通过转矩传送到轮轴6，再依次传送到联轴器8、编码器9，最终通过对编码器数据计量完成对机器人运动轨迹的x坐标和y坐标的测量，由此实现定位。当机器人所处的运动平面不是完全平整时，滑块缓冲部分发挥其作用。当机器人运动到颠簸的平面时，全向轮5被动抬升，带动轮轴6抬升，轮轴6的作用力便作用在支撑轮轴6的法兰轴承4上，法兰轴承4带动轮子固定块3和滑轨固定板2抬升。由此带动整个编码器装配部分在滑块12和滑轨1的轨道上抬升，弹簧13在这个过程中起到缓冲和拉回的作用。当路面恢复平稳的时候，弹簧13回到原长，拉动编码器装配部分回到初始位置。由此避免了颠簸的平面对定位精度的影响。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，其特征在于：包括滑块缓冲部分、两个分别与所述滑块缓冲部分滑动配合的编码器装配部分，每个所述编码器装配部分均设置有同轴连接的全向轮(5)和编码器(9)，两个全向轮(5)的轮轴相互垂直。
2.根据权利要求1所述的基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，其特征在于：所述的编码器装配部分包括滑轨(1)、滑轨固定板(2)、轮子固定块(3)、法兰轴承(4)、全向轮(5)、轮轴(6)、编码器固定件(7)、联轴器(8)、编码器(9)，所述的滑轨(1)、滑轨固定板(2)、轮子固定块(3)、编码器固定件(7)通过螺栓依次连接，所述的法兰轴承(4)通过过盈配合分别装配到轮子固定块(3)上以及滑轨固定板(2)上，所述轮轴(6)穿过法兰轴承(4)，由法兰轴承(4)支承并连接联轴器(8)，轮轴(6)上装配全向轮(5)，所述编码器(9)过盈装配在编码器固定件(7)中，其输入轴与联轴器(8)固定连接。
3.根据权利要求2所述的基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，其特征在于：所述的滑块缓冲部分包括装配板(10)、滑块固定板(11)、两块滑块(12)、两根弹簧(13)，所述装配板(10)通过螺钉居中固定在滑块固定板(11)上，所述滑块(12)对称地竖直固定在滑块固定板(11)上，两根弹簧(13)呈竖直方向平行排布，一端固定在滑块固定板(11)上，另一端分别固定在各个编码器装配部分的滑轨(1)上。
4.根据权利要求3所述的基于编码器的垂直轮轴的机器人定位装置，其特征在于：所述的滑轨(1)和滑块固定板(11)上分别设置有用于固定弹簧(13)的长螺栓(14)。
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