CN109015703A - 一种自行车整理机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自行车整理机器人，主要由底盘装置、升降装置、搬运装置、UWB定位模块、AGV自动导航模块、摄像头模块、超声波模块和上位机系统组成；底盘装置由四个电机独立驱动四个麦克纳姆轮；底盘装置、升降装置、搬运装置依次连接；底盘装置、升降装置、搬运装置、UWB定位模块、AGV自动导航模块、摄像头模块和超声波模块均连接在上位机系统上。底盘装置采用的麦克纳姆轮作为驱动轮，可以使整个机器人全方位移动，底盘上的减震机构可以使机器人在路面不平整的情况下也能保证平稳移动。本发明可以根据不同型号的自行车车型调整搬运装置的的结构形态，可对多种不同型号的自行车进行搬运整理。

Description

一种自行车整理机器人

技术领域

本发明涉及自行车整理领域，具体指的是一种自行车整理机器人。

背景技术

随着党的十八届五中全会提出了五大发展理念之一的共享理念，越来越来的共享产品出现在人们的视野中，其中共享单车便是众多共享产品中相对应用得较多的一种产品。共享单车方便快捷、低碳环保、费用低廉，改变了许多人的出行方式，给出行带来了许多便利。但是随着共享单车数量的增多和使用者素质参差不齐导致乱停乱放的行为发生，导致影响周围正常交通情况，轮停乱放也会使公共空间得不到有效利用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种自主性强的自动整理自行车的自行车整理机器人。

本发明采用的技术方案是：

一种自行车整理机器人，包括：底盘装置、升降装置、搬运装置、UWB定位模块、AGV自动导航模块、摄像头模块、超声波模块、上位机系统；

所述底盘装置由麦克纳姆轮、驱动电机固定架、驱动电机、减震连接件、固定件、底板、减震弹簧、支撑杆组成；

所述升降装置由升降电机固定架、升降电机、同步带、滑杆、同步带轮支撑件、固定板、滑杆滑块、升降连接件、同步带轮组成；

所述搬运装置由丝杆支撑件、滑轨、机械手安装架、双轴蜗轮蜗杆电机、双向丝杆、双向丝杆螺母、机械手连接件、联轴器、电机连接件、双向丝杆电机、旋转块、凸轮、凸轮电机、滑轨滑块组成。

进一步地，所述底盘装置由四个驱动电机独立驱动四个麦克纳姆轮；驱动电机固定架、减震连接件、固定件依次铰接；固定件通过焊接安装在底板的四个角；驱动电机固定架和固定件顶部通过减震弹簧铰接；固定件顶部通过支撑杆连接支撑。

进一步地，所述升降装置通过升降电机固定件与底板螺栓连接安装在整个机器人底盘上；滑杆作为整体支撑架安装在底盘的底板上，滑杆与滑杆滑块滑动配合；升降电机固定件、升降电机、同步带轮和同步带依次连接。

进一步地，所述搬运装置的两只机械手通过双向丝杆螺母安装在双向丝杆不同旋向的两端。双向丝杆、联轴器、双向丝杆电机、电机连接件、滑轨依次连接；双向丝杆螺母、机械手连接件、滑轨滑块、依次连接；滑轨与滑轨滑块滑动配合；旋转块与升降连接件铰接；升降连接件、凸轮电机和凸轮依次连接；凸轮与滑轨地面配合；升降连接件与滑杆滑块通过螺栓连接。

进一步地，所述底盘装置、升降装置、搬运装置、UWB定位模块、AGV自动导航模块、摄像头模块、超声波模块均连接在上位机系统上。

本发明的有益效果是：

①本发明采用的是基于麦克纳姆轮作为驱动轮的驱动装置，由麦克纳姆轮特性可以使机器人灵活运动，可以完成前进、后退、横移等全方位无死角移动的方式，这样的结构特别适用需要快速灵活运动的工作；

②本发明采用双向丝杆作为传动丝杆，可以在一个电机作为动力源的情况下使两只机械手以横向几何中心为中点，分别向两侧向外或者向内移动，配合凸轮使搬运装置调整水平角度，可以适用于不同型号自行车的整理工作；

③机器人底盘采用了弹簧减震作为避震机构，可以使机器人适用于不同地面，在凹凸不平的地面也能稳定移动，保证机器人稳定高效地运行；

④采用AGV自动导航模块和UWB定位模块，可以准确、快速的定位，可以将位置反馈到上位机系统再反馈回数据监控中心，监控人员可以随时的了解到机器人的运行状况；

⑤超声波模块主要是用于避障，避免机器人与行人、树桩、等物体相撞；

⑥摄像头模块是主要是用于视觉识别和反馈，将停放点情况反馈回数据中心，停放点情况进行监控。基于OpenCV的视觉识别可以对摄像头捕捉到的图形进行识别和分析，进一步精确搬运和摆放的信息，使整理过程更加高效和准确；

附图说明

下面结合附图给本发明较佳实施例，以详细说明本发明的实施方案。

图1是整体立体结构示意图

图2是底盘结构示意图

图3是升降装置和机械手结构示意图

图4是升降装置和机械手结构示意图

图5是麦克纳姆轮安装示意图

图中：1-麦克纳姆轮，2-驱动电机固定架，3-驱动电机，4-减震连接件，5-固定件，6-底板，7-升降电机固定件，8-升降电机，9-减震弹簧，10-同步带，11-丝杆支撑件，12-滑轨，13-机械手安装架，14-双轴蜗轮蜗杆电机，15-双向丝杆，16-双向丝杆螺母，17-机械手连接件，18-滑杆，19-同步带轮支撑件，20-固定板，21-联轴器，22-电机连接件，23-双向丝杆电机，24-滑杆滑块，25-旋转块，26-升降连接件，27-支撑杆，28-凸轮，29-凸轮电机，30-滑轨滑块，31-同步带轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1-图4所示，本发明的一种自行车整理机器人，包括：底盘装置、升降装置、搬运装置、UWB定位模块、AGV自动导航模块、摄像头模块、超声波模块、上位机系统；

所述底盘装置由麦克纳姆轮1、驱动电机固定架2、驱动电机3、减震连接件4、固定件5、底板6、减震弹簧9、支撑杆27组成；

所述升降装置由升降电机固定架7、升降电机8、同步带10、滑杆18、同步带轮支撑件19、固定板20、滑杆滑块24、升降连接件26、同步带轮31组成；

所述搬运装置由丝杆支撑件11、滑轨12、机械手安装架13、双轴蜗轮蜗杆电机14、双向丝杆15、双向丝杆螺母16、机械手连接件17、联轴器21、电机连接件22、双向丝杆电机23、旋转块25、凸轮28、凸轮电机29、滑轨滑块30组成。

优选地，机器人可以使用移动电源的方式供电；除标准件以外，在材料满足强度、刚度、稳定性等条件下，加工件优先选用铝合金作为原材料，铝合金具有质量轻、机械性能高、易加工的特点，十分适用于这种需要灵活移动的机器人，底板优先采用碳纤板作为材料板，可以使机器人降低能耗和快速移动，以提高移动效率和续航能力。

进一步地，如图1-图2所示，所述底盘装置由四个驱动电机3独立驱动四个麦克纳姆轮1；驱动电机固定架2、减震连接件4、固定件5依次铰接；固定件5通过焊接安装在底板6的四个角；驱动电机固定架2和固定件5顶部通过减震弹簧9铰接；固定件5顶部通过支撑杆27连接支撑。

优选地，一个驱动电机固定架2、两个减震连接件4、一个固定件5组成平行四边形的形式，且驱动电机固定架2和固定件5的侧面应该平行且垂直于地面，保证麦克纳姆轮1始终与地面垂直接触；固定件5顶部通过支撑杆27连接支撑可以使固定件5更加稳固。

进一步地，如图1、图3-图4所示，所述升降装置通过升降电机固定件7与底板6螺栓连接安装在整个机器人底盘上；滑杆18作为整体支撑架安装在底盘的底板6上，滑杆18与滑杆滑块24滑动配合；升降电机固定件7、升降电机8、同步带轮31和同步带10依次连接。

优选地，升降装置采用同步带作用传动方式，这种传动方式结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸震并且能够保证精确的传动比。

进一步地，如图1、图3-图4所示，所述搬运装置的两只机械手通过双向丝杆螺母16安装在双向丝杆15不同旋向的两端。双向丝杆15、联轴器21、双向丝杆电机23、电机连接件22、滑轨12依次连接；双向丝杆螺母16、机械手连接件17、滑轨滑块30、依次连接；滑轨12与滑轨滑块30滑动连接；旋转块25与升降连接件26铰接；升降连接件26、凸轮电机29和凸轮28依次连接；凸轮28与滑轨12底面配合；升降连接件26与滑杆滑块24通过螺栓连接。

优选地，两只机械手相对机器人横向几何中心是左右对称的，由双向丝杆15转动带动机械手向内或者向外移动的速率是相等的；由凸轮28使搬运装置调整角度可以适用于不同型号的自行车。

进一步地，所述底盘装置、升降装置、搬运装置、UWB定位模块、AGV自动导航模块、摄像头模块、超声波模块均连接在上位机系统上。

优选地，选用计算机作为上位机系统。

整理过程：由AGV自动导航模块驱动机器人前往整理地点，到达工作地点后，由摄像头捕捉现场图像，并传回上位机系统，由上位机系统进行分析自行车型号和摆放环境，进而调整机械手宽度和角度，在抓起自行车之后，由上位机根据摄像头传回的数据分析出来的结果，驱动机器人将自行车并列且紧凑地摆放在停放地点。在机器人移动过程中，超声波模块帮助机器人避开障碍物，UWB辅助反馈定位数据。

以上内容对本发明的较佳实施例和基本原理做了详细论述，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员应该了解在不违背本发明精神的前提下还会有各种等同变形和替换，这些等同变形和替换都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种快速高效的智能仓库机器人，其特征在于，包括：驱动装置、旋转装置、升降装置、机械手、UWB定位模块、摄像头模块、超声波模块、上位机系统；

所述驱动装置由驱动电机(18)、麦克纳姆轮(15)、驱动电机固定架(13)、整体结构板(16)组成；

所述旋转装置由旋转电机(21)、推力球轴承(17)、旋转电机连接件(26)组成；

所述升降装置由升降支撑板(20)、滑杆(12)、滑杆滑块(7)、固定板(11)、升降电机固定架(9)、升降电机(10)、齿轮(25)、齿条(8)组成；

所述机械手由机械手结构件(1)、双轴蜗轮蜗杆电机(2)、安装架(3)、上部连接件(6)、行程开关(13)、滑块(23)、滑轨(4)、阻挡片(5)、下部连接件(24)、滑动电机(29)、滑动电机固定架(30)、滑动齿条(31)组成。

2.根据权利要求1所述的一种快速高效的智能仓库机器人，其特征在于，所述驱动装置由四个驱动电机(18)独立驱动四个麦克纳姆轮(15)，麦克纳姆轮(15)、驱动电机(18)、驱动电机固定架(13)依次连接，驱动电机固定架(13)通过螺栓安装在整体结构板(16)四个角。

3.根据权利要求1所述的一种快速高效的智能仓库机器人，其特征在于，所述旋转装置的旋转电机(21)通过螺钉连接安装在驱动装置的整体结构板(16)上，旋转电机连接件(26)连接在旋转电机(21)的电机轴头部，并且旋转电机连接件(26)和升降支撑板(20)螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种快速高效的智能仓库机器人，其特征在于，所述升降装置通过升降支撑板(20)与旋转电机连接件(26)螺栓连接安装在整个机器人底盘上，升降支撑板(20)与整体结构板(16)之间安装有推力球轴承(17)，推力球轴承(17)可以支撑升降机构；固定板(11)、升降电机固定架(9)、升降电机(10)、齿轮(25)、齿条(8)依次连接，齿条(8)底部和下部连接件(24)静连接。

5.根据权利要求1所述的一种快速高效的智能仓库机器人，其特征在于，所述机械手通过下部连接件(24)的竖直面和齿条(8)静连接，下部连接件(24)的水平底面与滑动齿条(31)连接；齿条(8)和齿轮(25)啮合；齿轮(25)安装在升降电机(10)的电机轴头部；上部连接件(6)安装在滑块(23)上，上部连接件(6)两端安装有行程开关(13)，下部连接件(24)安装在滑轨(4)上，滑轨(4)两端安装有触发行程开关(13)的阻挡片(5)，上部连接件(6)与安装架(3)螺栓连接，用于驱动机械手张开和收缩的双轴蜗轮蜗杆电机(2)安装在安装架(3)内部，滑动电机(29)和滑动电机固定架(30)连接。

6.根据权利要求1所述的一种快速高效的智能仓库机器人，其特征在于，所述驱动装置、旋转装置、升降装置、机械手、UWB定位模块、摄像头模块、超声波模块均连接在上位机系统上。