CN109822541B - 移动机器人及其举升机构的限位装置、限位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动机器人及其举升机构的限位装置、限位控制方法。举升机构包括顶盘和推动件。限位装置包括下降限位机构，下降限位机构包括接近开关以及垫块。接近开关为可压缩的弹性件。接近开关具有正常状态和最大压缩状态，接近开关处于正常状态时，其最上部位于垫块的上方；接近开关处于最大压缩状态时，其最上部位于垫块的下方；且，顶盘运行至下降到位位置时，接近开关处于正常状态。本发明通过电气限位与机械限位相配合，当作为接近开关的电气限位开关失效或触发信号无法反馈给推动件的驱动件时通过垫块进行机械限位，不仅能保护电气限位开关，还能有效的保护传动机构的可靠性和安全性，对举升机构下限位置进行精确定位。

Description

移动机器人及其举升机构的限位装置、限位控制方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及移动机器人及其举升机构的限位装置、限位控制方法。

背景技术

随着社会的发展，电商及智能工厂仓库等的物流搬运的繁重体力活，都将由移动机器人来完成，它的快捷、准确率、工作效率、及其“不知疲倦的劳动热情”，给人们带来了极大的满足与需求，同时移动机器人的使用大大的降低了人工成本，深受大量生产及物流企业的欢迎。

然而，现有的移动机器人，大多在举升重物或下降恢复到初始位置时，没有对运动机构进行位置限定；正因为如此，当上升时，运动机构可能因为电机失控(飞车)，导致运动机构超出实际预想留在的位置并且可能损坏运动机构；当下降时，可能因为电机失控(飞车)或多次往复运动的累积误差，导致运动机构超出实际预想留在的位置并且可能损坏运动机构。

现有的移动机器人，虽然有些举升机构使用了机械限位，但机械限位装置与举升机构高频率硬接触将导致运动机构损坏；也有些举升机构使用了电气限位，但当电气限位开关失效或触发信号无法反馈给电机时，运动机构将超出实际预想留在的位置并且可能损坏运动机构。另，有些举升机构虽然使用电气限位和机械限位相结合的方式，但却不能起到机械限位保护电气限位开关的作用。

发明内容

考虑到上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种移动机器人举升机构的限位装置。

本发明提供地移动机器人举升机构的限位装置，所述举升机构包括顶盘和设置在移动机器人的底盘上用于推动所述顶盘上升或下降的推动件，所述顶盘于所述推动件推动下在下降到位位置与上升到位位置之间运行，所述限位装置包括下降限位机构，所述下降限位机构包括：

接近开关，所述接近开关为可压缩的弹性件；以及

垫块；

其中，所述接近开关具有正常状态和最大压缩状态，所述接近开关处于正常状态时，其最上部位于所述垫块的上方；所述接近开关处于最大压缩状态时，其最上部位于所述垫块的下方；且，所述顶盘运行至下降到位位置时，所述接近开关处于正常状态。

示例性地，还包括上升限位机构，所述上升限位机构包括用于阻挡推动件运行使所述顶盘处于一上限位置的挡块，所述顶盘运行至所述上限位置时，所述推动件与所述挡块接触，所述顶盘运行至所述上升到位位置时，所述推动件与所述挡块之间具有一定距离L。

示例性地，所述垫块设置在移动机器人的底盘上。示例性地，所述垫块与移动机器人的底盘一体成型。

示例性地，所述挡块设置在移动机器人的底盘上。

示例性地，所述挡块与移动机器人的底盘一体成型。

根据本发明的另一个方面，提供一种移动机器人举升机构的限位控制方法，基于上述的限位装置进行限位控制，包括：

步骤S100，举升机构正常下降到位限位控制，于顶盘正常下降到所述下降到位位置时触发所述接近开关，所述接近开关给所述推动件的驱动件停止运行信号；

步骤S200，举升机构异常下降到位限位控制，于顶盘下降到所述下降到位位置后无法触发所述接近开关时，顶盘继续下降压缩所述接近开关直到所述顶盘与所述垫块接触，顶盘受阻速度急速下降，所述推动件的驱动件为克服阻力向一电流反馈回路发送一增大的电流信号，当所述增大的电流信号大于一电流阈值时，所述推动件的驱动件停止运行以避免所述顶盘进一步下降压缩所述接近开关使所述接近开关处于最大压缩状态。

示例性地，还包括：

步骤S300，顶盘运行至上限位置，所述推动件与所述挡块接触时，顶盘受阻速度急速下降，所述推动件的驱动件为克服阻力向所述电流反馈回路发送另一增大的电流信号，当所述另一增大的电流信号大于所述电流阈值时，所述推动件的驱动件停止运行。

示例性地，在所述步骤S100中，所述推动件的驱动件于接收到所述停止运行信号后延时T₁时间后停止，且在所述延时T₁内，所述顶盘继续下降的极限位置位于所述垫块上方。

根据本发明的另一个方面，提供一种移动机器人，包括底盘和举升机构，所述举升机构包括顶盘和设置在所述底盘上用于推动所述顶盘上升或下降的推动件，所述顶盘于所述推动件推动下在下降到位位置与上升到位位置之间运行，还包括上述的限位装置。

本发明由于下降限位机构包括接近开关和垫块，通过电气限位与机械限位相配合，当作为接近开关的电气限位开关失效或触发信号无法反馈给推动件的驱动件时，通过垫块进行机械限位，不仅能保护电气限位开关，还能有效的保护传动机构的可靠性和安全性，对顶盘下限位置进行精确定位。

进一步地，本发明通过设置上升限位机构，保证了移动机器人在举升时的精确定位及机构安全性。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是根据本发明实施例的移动机器人的局部示意图(能体现限位装置)；

图2是根据本发明实施例的移动机器人的示意图；

图3是根据本发明实施例的移动机器人的局部示意图(能体现下降限位机构的)；

图4是根据本发明实施例的移动机器人的底盘示意图(能体现限位装置在底盘上的设置位置)；

图5是根据本发明实施例的移动机器人举升机构的限位装置的上升限位机构的示意图。

其中，附图标记为

110—举升机构

111—推杆

1111—驱动件

112—顶盘

120—底盘

131—下降限位机构

1311—接近开关

1312—垫块

132—挡块

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

如图1和图2所示，本发明的移动机器人，包括底盘120、举升机构110和限位装置130。举升机构110包括顶盘112和设置在移动机器人的底盘120上用于推动顶盘112上升或下降的推动件111，顶盘112于推动件111推动下在下降到位位置与上升到位位置之间运行，下降到位位置即为顶盘112正常下降的下限位置(具体来说，当设置有后文的下降限位机构131时，该下降到位位置为顶盘112下降到下压接近开关触头能够触发接近开关时的位置)，上升到位位置即为顶盘112正常上升的上限位置。限位装置130设置在底盘120上，用于对举升机构110进行位置限定。

需要说明的是，推动件111并不是直接推动顶盘112，而是可以通过连杆机构或者传动机构推动顶盘112上升或下降，推动件111是与驱动件1111连接的，由驱动件1111提供推动力。有关连杆机构或者传动机构属于现有技术，在此就不对其多做赘述。

结合参阅图3，限位装置130包括下降限位机构131，相比较于现有技术而言，本发明中，下降限位机构131将电气限位与机械限位相结合。具体地，下降限位机构131包括接近开关1311以及垫块1312。接近开关1311设置在底盘120上，为可压缩的弹性件，接近开关1311具有正常状态和最大压缩状态，示例地，接近开关1311的触头可以具有弹簧从而可压缩，在设计下降时，接近开关1311的压缩量比接近开关固有的行程的短，随着顶盘112下降下压接近开关触头，将压缩弹簧使触头在接近开关的导柱内下移，当触头不被压缩时，在弹簧的作用下，接近开关伸长到自由状态。垫块1312也设置在底盘120上，示例性地，垫块1312可以与底盘120一体成型。为了实现对举升机构的下降限位，接近开关1311处于正常状态时，其最上部需要位于垫块1312的上方；接近开关1311处于最大压缩状态时，其最上部需要位于垫块1312的下方；且，顶盘112运行至下降到位位置时，接近开关1311处于正常状态，此处的正常状态是指随着顶盘112下降下压接近开关触头能够触发接近开关时的状态。

基于上述下降限位机构131的设置，当作为电气限位开关的接近开关1311失效或触发信号无法反馈给推动件111的驱动件1111(如驱动电机)时可以通过垫块1312进行机械限位，从而能够保护接近开关1311，并有效保护举升机构的可靠性和安全性。

基于上述下降限位机构131进行限位控制时，包括：

步骤S100，举升机构正常下降到位限位控制，于顶盘112正常下降到下降到位位置时，触发接近开关1311，接近开关1311给推动件111的驱动件1111停止运行信号。

步骤S200，举升机构异常下降到位限位控制，于顶盘112下降到下降到位位置后无法触发接近开关1311时，顶盘112继续下降压缩接近开关1311直到顶盘112与垫块1312接触，顶盘112受阻速度急速下降，推动件111的驱动件1111向一电流反馈回路发送一增大的电流信号，当所述增大的电流信号大于一电流阈值时，推动件111的驱动件1111停止运行以避免驱动件1111损坏，更能避免顶盘112进一步下降压缩接近开关使接近开关1311处于最大压缩状态。即，在顶盘112触及接近开关1311，无法反馈给推动件111的驱动件1111(如驱动电机)停止信号时，也就是说，驱动电机依然转动，顶盘112一直下降，顶盘112压缩接近开关1311向下，直到顶盘112碰触垫块1312；此时，垫块1312与顶盘112硬接触，且，此时接近开关1311还有压缩余量，即，顶盘112下降到垫块1312的位置时，接近开关1311还有压缩量，从而能达到保护接近开关1311不被压坏的效果。这种情况，实现了先电气限位后机械限位，进而实现举升机构的双重保护作用。

示例性地，在所述步骤S100中，推动件111的驱动件1111于接收到停止运行信号后延时T1时间后停止，且在所述延时T1内，顶盘112继续下降的极限位置位于垫块1312上方。也就是说，由于推动件111的驱动件1111有一定速度，因此接近开关1311被触后，推动件111的驱动件1111一般会延时几百毫秒后才停止，在这段时间内，顶盘112还会下降一定距离，为了达到限位保护效果，此时，顶盘112继续下降的极限位置需要满足不能碰触垫块，以使接近开关1311还有一定行程。

结合参阅图4和图5，限位装置130还可以包括上升限位机构，上升限位机构包括用于阻挡推动件111运行使顶盘112处于一上限位置的挡块132，挡块132也设置在移动机器人的底盘120上，示例性地，挡块132与底盘120一体成型。顶盘112运行至上限位置(此处的上限位置并非正常上升时的上升到位位置，而是限位用的理论极限上升位置)时，推动件111与挡块132接触(如图5所示的实线所示推动件，此时顶盘112对应运行至上限位置)，顶盘112运行至上升到位位置时，推动件111与挡块132之间具有一定距离L(如图5所示的虚线所示推动件，此时顶盘112对应运行至上升到位位置)，也就是说，如正常运行时举升机构的推动件111的运动行程为D，如异常运行时举升机构的推动件111的运动行程为M，则D小于M。

基于上述上升限位机构进行限位控制时，包括：

步骤S300，举升机构110上升到与挡块132接触时，顶盘112受阻速度急速下降，推动件111的驱动件1111为克服阻力向电流反馈回路发送另一增大的电流信号，当另一增大的电流信号大于电流阈值时，推动件111的驱动件1111停止运行，从而达到上升限位的目的。

本发明由于下降限位机构包括接近开关和垫块，通过电气限位与机械限位相配合，当作为接近开关的电气限位开关失效或触发信号无法反馈给推动件的驱动件时通过垫块进行机械限位，不仅能保护电气限位开关，还能有效的保护传动机构的可靠性和安全性，对举升机构下限位置进行精确定位。

进一步地，本发明通过设置上升限位机构，保证了移动机器人在举升时的精确定位及机构安全性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种移动机器人举升机构的限位装置，所述举升机构包括顶盘和设置在移动机器人的底盘上用于推动所述顶盘上升或下降的推动件，所述顶盘于所述推动件推动下在下降到位位置与上升到位位置之间运行，所述限位装置包括下降限位机构，其特征在于，所述下降限位机构包括：

接近开关，所述接近开关为可压缩的弹性件；以及

垫块；

其中，所述接近开关具有正常状态和最大压缩状态，所述接近开关处于正常状态时，其最上部位于所述垫块的上方；所述接近开关处于最大压缩状态时，其最上部位于所述垫块的下方；且，所述顶盘运行至下降到位位置时，所述接近开关处于正常状态。

2.根据权利要求1所述的限位装置，其特征在于，还包括上升限位机构，所述上升限位机构包括用于阻挡推动件运行使所述顶盘处于一上限位置的挡块，所述顶盘运行至所述上限位置时，所述推动件与所述挡块接触，所述顶盘运行至所述上升到位位置时，所述推动件与所述挡块之间具有一定距离L。

3.根据权利要求1所述的限位装置，其特征在于，所述垫块设置在移动机器人的底盘上。

4.根据权利要求3所述的限位装置，其特征在于，所述垫块与移动机器人的底盘一体成型。

5.根据权利要求2所述的限位装置，其特征在于，所述挡块设置在移动机器人的底盘上。

6.根据权利要求5所述的限位装置，其特征在于，所述挡块与移动机器人的底盘一体成型。

7.一种移动机器人举升机构的限位控制方法，基于权利要求1中所述的限位装置进行限位控制，其特征在于，包括：

步骤S100，举升机构正常下降到位限位控制，于顶盘正常下降到所述下降到位位置时触发所述接近开关，所述接近开关给所述推动件的驱动件停止运行信号；

步骤S200，举升机构异常下降到位限位控制，于顶盘下降到所述下降到位位置后无法触发所述接近开关时，顶盘继续下降压缩所述接近开关直到所述顶盘与所述垫块接触，顶盘受阻速度急速下降，所述推动件的驱动件为克服阻力向一电流反馈回路发送一增大的电流信号，当所述增大的电流信号大于一电流阈值时，所述推动件的驱动件停止运行以避免所述顶盘进一步下降压缩所述接近开关使所述接近开关处于最大压缩状态。

8.根据权利要求7所述的限位控制方法，其特征在于，基于权利要求2中所述的限位装置进行限位控制，还包括：

步骤S300，顶盘运行至上限位置，所述推动件与所述挡块接触时，顶盘受阻速度急速下降，所述推动件的驱动件为克服阻力向所述电流反馈回路发送另一增大的电流信号，当所述另一增大的电流信号大于所述电流阈值时，所述推动件的驱动件停止运行。

9.根据权利要求7所述的限位控制方法，其特征在于，在所述步骤S100中，所述推动件的驱动件于接收到所述停止运行信号后延时T₁时间后停止，且在所述延时T₁内，所述顶盘继续下降的极限位置位于所述垫块上方。

10.一种移动机器人，包括底盘和举升机构，所述举升机构包括顶盘和设置在所述底盘上用于推动所述顶盘上升或下降的推动件，所述顶盘于所述推动件推动下在下降到位位置与上升到位位置之间运行，其特征在于，还包括权利要求1-6中任意一项所述的限位装置。

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