CN108436979B - 一种自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法，包括底座上盘、底座下盘和防撞组件；所述防撞组件的一端连接在底座上盘的下端面，另一端连接在底座下盘的上端面，防撞组件包括立柱、伸缩杆和防撞条；所述立柱的一端水平焊接在底座下盘上，另一端活动安装在底座上盘的下端面；所述伸缩杆传动连接有驱动电机，其一端横向焊接在立柱上，另一端连接有橡胶卡头，橡胶卡头卡接在防撞条内。本发明在机器人产生碰撞的瞬间，避免与障碍物直接碰撞，有效保护机器人的核心部件，整个碰撞过程，实则是防撞条与障碍物的碰撞，而防撞条结构简单，取材方便，制作工艺更换快捷，大大节约了整个机器人撞击过程的成本造价。

Description

一种自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法。

背景技术

随着工业自动化的发展，各个大中小企业的生产加工制造的智能化程度越来越高，加之目前人工成本越来越高，因此各式各样的机器人被引入各个行业。而对于一种可自由移动的机器人，在复杂的车间布局进行行走，难免会与未知的障碍物进行碰撞，而在实际生产制造过程中，机器人的造价成本较高，往往局部零件的损坏将会导致整个机器人系统的报废。因此有必要对于自由行走机器人进行未知碰撞保护，从而节约机器人的造价成本。

目前市面上针对行走机器人的保护，大都从外部条件做起，做好外部环境的安全保障，这样就会导致机器人使用受到空间局限。

专利申请号201710468206.0提供一种组合式焊接机器人防撞装置及其制造方法，其大致工作原理是在机器人外部加装防撞扛在配合由弹簧等部件组成的缓冲装置。从上述发明说明书及附图内容可以看出，该防撞装置较为复杂，所需材料及零部件结构较多，且各个结构之间需要配合紧密才能达到上述发明的防撞效果，虽然减少了零件更换次数，但其灵活性也较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法，针对机器人在自由移动式，容易碰撞损坏问题，通过设置由底座上盘、底座下盘及防撞组件组成的机器人防撞底座，在机器人产生碰撞的瞬间，避免与障碍物直接碰撞，有效保护机器人的核心部件，整个碰撞过程实则是防撞条与障碍物的碰撞，而防撞条结构简单，取材方便，制作工艺更换快捷，大大节约了整个机器人撞击过程的成本造价，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自由移动式机器人防撞底座，包括底座上盘、底座下盘以及安装在底座上盘和底座下盘之间的防撞组件；所述底座上盘的上端面用于安装包括电机、驱动臂在内的机器人驱动结构，在底座上盘的端面上设置有安装孔位；

所述防撞组件的一端连接在底座上盘的下端面，另一端连接在底座下盘的上端面，且底座下盘的下端面的四个端角处均安装有方便移动的万向轮；

所述防撞组件包括立柱、伸缩杆和防撞条；所述立柱的一端水平焊接在底座下盘上，立柱的另一端套接有法兰盘，并通过法兰盘固定连接有凸台滑块，凸台滑块设置在底座上盘的下端面；所述底座上盘的下端面的两侧开设有滑槽，滑槽的端口处焊接有限位块；所述立柱顶部的凸台滑块嵌合在滑槽内，且滑槽与凸台滑块之间填装有滚珠；所述伸缩杆传动连接有驱动电机，驱动电机安装在伸缩杆的一侧，伸缩杆的一端横向焊接在立柱上，另一端连接有橡胶卡头，且橡胶卡头至伸缩杆的前端部套接有减震弹簧；所述伸缩杆前端部的橡胶卡头卡接在防撞条内；所述防撞条与伸缩杆的连接位开设有卡槽，卡槽的槽口大小与橡胶卡头相匹配，在卡槽的槽口外焊接有限位板。

优选的，所述防撞组件与底座下盘之间为固定焊接。

优选的，所述防撞组件与底座上盘之间为活动安装。

优选的，所述伸缩杆前端部的橡胶卡头与卡槽之间为可拆卸连接。

优选的，所述底座上盘和底座下盘的两侧还安装有超声波传感器，超声波传感器和驱动电机均与自由移动式机器人的核心控制元件电连接。

本发明提供如下技术方案：一种自由移动式机器人防撞底座的防撞方法，包括以下步骤：

S1：将机器人的核心部件及动力机构装配在防撞底座的底座上盘上，并调试超声波传感器和驱动电机与机器人的核心控制元件电连接；

S2：操控机器人通过底座下盘上安装的万向轮自由行走，进入工作区域；

S3：当机器人移动靠近障碍物时，超声波传感器及时给出信号至机器人的核心控制元件，控制驱动电机工作，传动伸缩杆伸出，同时连带防撞条与障碍物直接碰撞；

S4：碰撞后的机器人底座上盘与防撞组件通过滑槽、凸台滑块、滚珠结构进行反向运动，避免与障碍物直接碰撞，保护机器人的核心动力部件；

S5：检测每次碰撞后的防撞条的损坏程度，通过橡胶卡头和卡槽结构，及时进行拆卸更换即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法，通过设置由底座上盘、底座下盘及防撞组件组成的机器人防撞底座，针对机器人在自由移动式，容易碰撞损坏问题，本发明设置有由立柱、伸缩杆和防撞条组成的防撞组件，在自由移动式机器人即将出现与障碍物不可避免的撞击时，由超声波传感器检测碰撞信号反馈至机器人的核心控制元件，再控制驱动电机工作，传动伸缩杆将防撞条伸出与障碍物产生直接碰撞，其碰撞冲击波可通过减震弹簧和橡胶卡头得到有效减缓。

2、本自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法，在机器人产生碰撞的瞬间，机器人底座上盘与防撞组件通过滑槽、凸台滑块、滚珠结构进行反向运动(瞬时差的反向运动)，避免与障碍物直接碰撞，有效保护机器人的核心动力部件。

3、本自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法，机器人与障碍物的整个碰撞过程，实则是机器人底座上的防撞条与障碍物的碰撞过程，而防撞条结构简单，取材方便，制作工艺更换快捷，大大节约了整个机器人撞击过程的成本造价。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明图1的A部放大图；

图3为本发明图1的B部放大图；

图4为本发明图3的伸缩杆伸出示意图；

图5为本发明的图4的C部放大图。

图中：1底座上盘、11安装孔位、12滑槽、13限位块、14滚珠、2底座下盘、21万向轮、3防撞组件、31立柱、32伸缩杆、321橡胶卡头、322减震弹簧、33防撞条、331卡槽、332限位板、34法兰盘、35凸台滑块、36驱动电机、4超声波传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-5，本发明实施例中：提供一种自由移动式机器人防撞底座，包括底座上盘1、底座下盘2以及安装在底座上盘1和底座下盘2之间的防撞组件3；其中，底座上盘1的上端面用于安装包括电机、驱动臂在内的机器人驱动结构，在底座上盘1的端面上设置有安装孔位11；

其中，防撞组件3的一端连接在底座上盘1的下端面，防撞组件3与底座上盘1之间为活动安装；防撞组件3的另一端连接在底座下盘2的上端面，防撞组件3与底座下盘2之间为固定焊接，且底座下盘2的下端面的四个端角处均安装有方便移动的万向轮21，可以360度方向自由行走；

其中，防撞组件3包括立柱31、伸缩杆32和防撞条33；立柱31的一端水平焊接在底座下盘2上，立柱31的另一端套接有法兰盘34，并通过法兰盘34固定连接有凸台滑块35，凸台滑块35设置在底座上盘1的下端面；底座上盘1的下端面的两侧开设有滑槽12，滑槽12的端口处焊接有限位块13，通过限位块13限制滑槽12的最大滑动距离；立柱31顶部的凸台滑块35嵌合在滑槽12内，且滑槽12与凸台滑块35之间填装有滚珠14，通过滑槽12、凸台滑块35、滚珠14结构实现防撞组件3与底座上盘1之间的相对运动；伸缩杆32传动连接有驱动电机36，驱动电机36安装在伸缩杆32的一侧，用于控制伸缩杆32的伸进伸出，伸缩杆32的一端横向焊接在立柱31上，另一端连接有橡胶卡头321，且橡胶卡头321至伸缩杆32的前端部套接有减震弹簧322，用于减缓整个机器人底座与障碍物碰撞的冲击力度；伸缩杆32前端部的橡胶卡头321卡接在防撞条33内；防撞条33与伸缩杆32的连接位开设有卡槽331，卡槽331的槽口大小与橡胶卡头321相匹配，在卡槽331的槽口外焊接有限位板332，伸缩杆32前端部的橡胶卡头321与卡槽331之间为可拆卸连接，在防撞条33碰撞损坏时，只需简单更换防撞条33部件即可，而不会影响整个机器人的工作状态；

其中，底座上盘1和底座下盘2的两侧还安装有超声波传感器4，用于探测机器人底座与障碍物之间的碰撞距离(此碰撞为不可避免的撞击)，超声波传感器4和驱动电机36均与自由移动式机器人的核心控制元件电连接，用于实现整个防撞效果的反馈信号。

实施例2：

基于上述实施例1描述，为了进一步更好的解释本发明的实施方案，还提供一种自由移动式机器人防撞底座的防撞方法，包括以下步骤：

第一步：将机器人的核心部件及动力机构装配在防撞底座的底座上盘1上，并调试超声波传感器4和驱动电机36与机器人的核心控制元件电连接；

第二步：操控机器人通过底座下盘2上安装的万向轮21自由行走，进入工作区域；

第三步：当机器人移动靠近障碍物时，超声波传感器4及时给出信号至机器人的核心控制元件，控制驱动电机36工作，传动伸缩杆32伸出，同时连带防撞条33与障碍物直接碰撞；

第四步：碰撞后的机器人底座上盘1与防撞组件3通过滑槽12、凸台滑块35、滚珠14结构进行反向运动(瞬时差的反向运动)，避免与障碍物直接碰撞，保护机器人的核心动力部件；

第五步：检测每次碰撞后的防撞条33的损坏程度，通过橡胶卡头321和卡槽331结构，及时进行拆卸更换即可，具体拆卸方法为：将防撞条33的卡槽331槽口端向一侧倾斜，至限位板332划出橡胶卡头321，再倾斜另一侧取出即可，其安装时与取出步骤相反。

工作原理：本自由移动式机器人防撞底座及其防撞方法，通过设置由底座上盘1、底座下盘2及防撞组件3组成的机器人防撞底座，针对机器人在自由移动式，容易碰撞损坏问题，本发明设置有由立柱31、伸缩杆32和防撞条33组成的防撞组件3，在自由移动式机器人即将出现与障碍物不可避免的撞击时，由超声波传感器4检测碰撞信号反馈至机器人的核心控制元件，再控制驱动电机36工作，传动伸缩杆32将防撞条33伸出与障碍物产生直接碰撞，其碰撞冲击波可通过减震弹簧322和橡胶卡头321得到有效减缓；其次，在产生碰撞的瞬间，机器人底座上盘1与防撞组件3通过滑槽12、凸台滑块35、滚珠14结构进行反向运动(瞬时差的反向运动)，避免与障碍物直接碰撞，有效保护机器人的核心动力部件；另外，机器人与障碍物的整个碰撞过程，实则是机器人底座上的防撞条33与障碍物的碰撞过程，而防撞条33结构简单，取材方便，制作工艺更换快捷，大大节约了整个机器人撞击过程的成本造价。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自由移动式机器人防撞底座，其特征在于，包括底座上盘(1)、底座下盘(2)以及安装在底座上盘(1)和底座下盘(2)之间的防撞组件(3)；所述底座上盘(1)的上端面用于安装包括电机、驱动臂在内的机器人驱动结构，在底座上盘(1)的端面上设置有安装孔位(11)；

所述防撞组件(3)的一端连接在底座上盘(1)的下端面，另一端连接在底座下盘(2)的上端面，且底座下盘(2)的下端面的四个端角处均安装有方便移动的万向轮(21)；

所述防撞组件(3)包括立柱(31)、伸缩杆(32)和防撞条(33)；所述立柱(31)的一端水平焊接在底座下盘(2)上，立柱(31)的另一端套接有法兰盘(34)，并通过法兰盘(34)固定连接有凸台滑块(35)，凸台滑块(35)设置在底座上盘(1)的下端面；所述底座上盘(1)的下端面的两侧开设有滑槽(12)，滑槽(12)的端口处焊接有限位块(13)；所述立柱(31)顶部的凸台滑块(35)嵌合在滑槽(12)内，且滑槽(12)与凸台滑块(35)之间填装有滚珠(14)；所述伸缩杆(32)传动连接有驱动电机(36)，驱动电机(36)安装在伸缩杆(32)的一侧，伸缩杆(32)的一端横向焊接在立柱(31)上，另一端连接有橡胶卡头(321)，且橡胶卡头(321)至伸缩杆(32)的前端部套接有减震弹簧(322)；所述伸缩杆(32)前端部的橡胶卡头(321)卡接在防撞条(33)内；所述防撞条(33)与伸缩杆(32)的连接位开设有卡槽(331)，卡槽(331)的槽口大小与橡胶卡头(321)相匹配，在卡槽(331)的槽口外焊接有限位板(332)；所述防撞组件(3)与底座下盘(2)之间为固定焊接；所述防撞组件(3)与底座上盘(1)之间为活动安装；所述伸缩杆(32)前端部的橡胶卡头(321)与卡槽(331)之间为可拆卸连接；所述底座上盘(1)和底座下盘(2)的两侧还安装有超声波传感器(4)，超声波传感器(4)和驱动电机(36)均与自由移动式机器人的核心控制元件电连接。

2.一种如权利要求1所述的自由移动式机器人防撞底座的防撞方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将机器人的核心部件及动力机构装配在防撞底座的底座上盘(1)上，并调试超声波传感器(4)和驱动电机(36)与机器人的核心控制元件电连接；

S2：操控机器人通过底座下盘(2)上安装的万向轮(21)自由行走，进入工作区域；

S3：当机器人移动靠近障碍物时，超声波传感器(4)及时给出信号至机器人的核心控制元件，控制驱动电机(36)工作，传动伸缩杆(32)伸出，同时连带防撞条(33)与障碍物直接碰撞；

S4：碰撞后的机器人底座上盘(1)与防撞组件(3)通过滑槽(12)、凸台滑块(35)、滚珠(14)结构进行反向运动，避免与障碍物直接碰撞，保护机器人的核心动力部件；

S5：检测每次碰撞后的防撞条(33)的损坏程度，通过橡胶卡头(321)和卡槽(331)结构，及时进行拆卸更换即可。

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