CN110154866B - 一种蚁足智能清障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蚁足智能清障机器人，涉及机器人技术领域，解决了由于道路的拥堵程度、作业车辆的距离都会影响到故障车辆的清除，往往在故障车辆未被清除时，道路会变得异常拥堵，甚至会引发新的交通事故等问题，其技术方案要点是：包括机器主体和控制系统；所述机器主体包括机器人车身、行驶车轮、车身高度升降机构和车轮抱夹伸缩机构；所述控制系统包括北斗GPS定位模块、雷达定位测距模块、视觉定位模块、车轮定位测距模块、动力电池模块和集成控制模块，具有快速清理故障车辆、减少因故障车辆救援而导致道路拥堵的情况发生以及预防新交通事故发生的效果。

Description

一种蚁足智能清障机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，它涉及一种蚁足智能清障机器人。

背景技术

随着人们物质生活水平的不断提高，汽车已经成为人们日常出行必不可少的代步工具。2018年，我国汽车总量约达2.4亿辆，平均每公里就有16辆汽车。随着汽车数量的不断增加，如交通事故数量逐年攀升、驾驶员数量突增但驾驶平局水平下降、道路异常拥挤以及停车困难等诸多问题也随之出现并日趋严峻。

随着道路上行驶的车辆越来越多，车辆抛锚或交通事故就不可避免的会发生。目前出现车辆抛锚或者交通事故，车辆自身无法行驶需要拖移时，都需要借助专用的托运车辆来进行作业。但可能由于道路的拥堵程度、作业车辆的距离都会影响到故障车辆的清除，往往在故障车辆未被清除时，道路会变得异常拥堵，甚至会引发新的交通事故。而且传统的救援方式，还需要预留足够的空间为救援车辆使用，这可能在原本拥堵的道路中对救援造成阻碍。

因此，如何设计一种高效救援、搬运车辆的蚁足智能清障机器人是我们目前迫切需要解决的问题，为实现智能停车系统提供了基础设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种蚁足智能清障机器人，具有快速清理故障车辆、减少因故障车辆救援而导致道路拥堵的情况发生以及预防新交通事故发生的效果。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种蚁足智能清障机器人，包括机器主体和控制系统；

所述机器主体包括机器人车身、行驶车轮、车身高度升降机构和车轮抱夹伸缩机构，其中：

所述车身高度升降机构，用于升降机器人车身高度，并在机器人车身伸展开后将机器人车身稳固；

所述车轮抱夹伸缩机构，用于根据待抱夹车轮尺寸进行前后调节供待抱夹车轮放置的抱夹空间大小；

所述控制系统包括北斗GPS定位模块、雷达定位测距模块、视觉定位模块、车轮定位测距模块、动力电池模块和集成控制模块，其中：

所述北斗GPS定位模块，用于对机器人进行全球定位，并根据控制中心发出的执行命令规划机器人的正确行使路径；

所述雷达定位测距模块，用于测定机器人车身与障碍物之间的距离信息，并将所述距离信息传输至集成控制模块；

所述视觉定位模块，用于通过获取机器人的实时画面来识别目标车辆，并结合所述距离信息判断机器人的准确位置；

所述车轮定位测距模块，用于在对待抱夹车轮抱夹时，确定待抱夹车轮正确进入车轮抱夹伸缩机构中的抱夹空间内；所述车轮定位测距模块包括超声波雷达测距仪和辅助摄像头；

所述动力电池模块，用于向机器人的全部机能运动供电；

所述集成控制模块，用于根据控制中心发出的执行命令对机器人整体进行控制，并分析机器人各模块反馈的数据后生成相应的操作命令，以实现机器人完成一系列自动化工作。

通过采用上述技术方案，集成控制模块在接收到控制中心发出的执行命令后，根据北斗GPS定位模块内置的导航地图自行前往救援地点实施救援，提高了机器人的救援效率；利用雷达定位模块，避免在行驶过程中与其他车辆或物体发生碰撞的情况发生，提高了机器人运行的可靠性；利用视觉定位模块和车轮定位测距模块，便于增强机器人运行的准确性；利用集成控制模块，使得机器人能够自动完成救援工作，降低了救援工作的救援成本。

本发明进一步设置为：所述车身高度升降机构包括支撑轴和驱动机构；所述支撑轴一端与行驶车轮固定连接，另一端设有相互垂直的第一延伸端和第二延伸端；所述第二延伸端与机器人车身转动连接，第一延伸端依次铰接有第一铰接杆、第二铰接杆；所述机器人车身转动连接有转动轴，第二铰接杆远离第一铰接杆的端部与转动轴固定连接，驱动机构的输出端与转动轴固定连接。

通过采用上述技术方案，驱动机构驱动转动轴转动，转动轴转动使得第一铰接杆转动，同时使第二铰接杆相对于第一铰接杆旋转，第一铰接杆旋转使得支撑轴以与行驶车轮连接处为转动点进行转动，从而控制机器人车身升降。

本发明进一步设置为：所述驱动机构包括扇形蜗轮和与扇形蜗轮啮合的蜗杆，所述车身高度升降机构的驱动源输出端与蜗杆固定连接，所述扇形蜗轮的圆心端与转动轴固定连接。

通过采用上述技术方案，利用扇形蜗轮与蜗杆啮合，便于对车身高度升降机构进行自锁，增强了车身高度升降机构使用的稳定性。

本发明进一步设置为：所述车轮抱夹伸缩机构包括与机器人车身滑动连接的抱夹机构和用于驱动抱夹机构水平移动的水平驱动装置；所述抱夹机构与待抱夹车轮接触的侧面为弧形凹面。

通过采用上述技术方案，水平驱动装置驱使抱夹机构移动，使得机器人在最低位置时刚好能抱夹住待抱夹车轮，以便将待抱夹车轮完全抬离地面；利用弧形凹面，便于限制待抱夹车轮与抱夹机构相对滑动。

本发明进一步设置为：所述行驶车轮为麦克拉姆轮。

通过采用上述技术方案，四个车轮相互之间转动方向的不同，即可实现机器人本身任意方向的移动或转向。同时减少了驱动车轮的传动部分，使机器人车身结构简单，降低了机器人运行的能耗，增强了机器人的续航能力。

本发明进一步设置为：所述机器人车身的最低高度为50mm-110mm。

通过采用上述技术方案，便于机器人在车流中穿梭，对于低矮车辆底部时，可降低机器人车身高度厚后顺利通过。

本发明进一步设置为：还包括供机器人之间进行自由机械组合以实现电力、数据有线连通的连接装置。

通过采用上述技术方案，便于机器人之间实现相互供电、相互控制、互为动力补偿。

本发明的另一目的是提供一种应用蚁足智能清障机器人的智能停车系统。

通过采用上述技术方案，该机器人除救援车辆外，还可以应用到智能停车系统中。在传统的停车场预置该机器人系统，当车辆到达停车场入口指定位置后，驾乘人员即可下车。机器人自动激活，将目标车辆运送到空闲车位存放。当需要取车时，只需要输入车牌号码，机器人即可将目标车辆运送至停车场出口出。智能机器人自动停车系统，适用于目前各种环境的传统停车场，在无需过多改造与资金投入的前提下，即可使普通停车场升级成为智能化停车场。

综上所述，本发明具有以下有益效果：根据北斗GPS定位模块内置的导航地图自行前往救援地点实施救援，提高了机器人的救援效率；利用雷达定位模块，避免在行驶过程中与其他车辆或物体发生碰撞的情况发生，提高了机器人运行的可靠性；利用视觉定位模块和车轮定位测距模块，便于增强机器人运行的准确性；利用集成控制模块，使得机器人能够自动完成救援工作，降低了救援工作的救援成本；利用车身高度升降机构，可灵活调节机器人车身的高度，便于机器人在车流中穿梭；利用麦克拉姆轮，实现机器人本身任意方向的移动或转向，使机器人车身结构简单，降低了机器人运行的能耗，增强了机器人的续航能力。

附图说明

图1是本发明实施例中的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中的俯视图；

图3是本发明实施例中的正视图；

图4是本发明实施例中的左视图。

图中：1、机器人车身；11、行驶车轮；2、车身高度升降机构；21、支撑轴；22、第一延伸端；23、第二延伸端；24、第一铰接杆；25、第二铰接杆；26、转动轴；27、扇形蜗轮；28、蜗杆；3、车轮抱夹伸缩机构；4、北斗GPS定位模块；5、雷达定位测距模块；6、视觉定位模块；7、车轮定位测距模块；8、动力电池模块；9、集成控制模块。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种蚁足智能清障机器人，如图1所示，包括机器主体和控制系统。机器主体包括机器人车身1、行驶车轮11、车身高度升降机构2和车轮抱夹伸缩机构3。其中，车身高度升降机构2用于升降机器人车身1高度，并在机器人车身1伸展开后将机器人车身1稳固。车轮抱夹伸缩机构3用于根据待抱夹车轮尺寸进行前后调节供待抱夹车轮放置的抱夹空间大小。

如图1所示，控制系统包括北斗GPS定位模块4、雷达定位测距模块5、视觉定位模块6、车轮定位测距模块7、动力电池模块8和集成控制模块9。其中，北斗GPS定位模块4用于对机器人进行全球定位，并根据控制中心发出的执行命令规划机器人的正确行使路径。雷达定位测距模块5用于测定机器人车身1与障碍物之间的距离信息，并将距离信息传输至集成控制模块9。视觉定位模块6用于通过获取机器人的实时画面来识别目标车辆，并结合距离信息判断机器人的准确位置。车轮定位测距模块7用于在对待抱夹车轮抱夹时，确定待抱夹车轮正确进入车轮抱夹伸缩机构3中的抱夹空间内。车轮定位测距模块7包括超声波雷达测距仪和辅助摄像头。动力电池模块8用于向机器人的全部机能运动供电。集成控制模块9用于根据控制中心发出的执行命令对机器人整体进行控制，并分析机器人各模块反馈的数据后生成相应的操作命令，以实现机器人完成一系列自动化工作。

机器人在对目标车辆实施搬运时，机器人首先会联机并通过超声波、激光、图像等综合扫描方式对目标车辆轮廓进行扫描来确定目标车辆三维尺寸，并建立简化数字模型。同时也会适时扫描环境数据，并适时建立环境轮廓数字模型。环境数据包括但不限于所有被救援车辆以外的非移动和移动物体。搬运过程中，计算机将被救援车辆数字模型置于环境模数字型中，进行图形数字化模拟后，生成行驶轨迹，供机器人行驶导航使用。

如图1所示，集成控制模块9在接收到控制中心发出的执行命令后，根据北斗GPS定位模块4内置的导航地图自行前往救援地点实施救援，机器人在未进行搬运工作时，其行驶时也会对环境进行联机扫描，并在建立自身数字模型后将自身数字模型放置于环境数字模型中。机器人在接收到执行命令后，根据实际救援情况判断是否需要增加或减少编组数量，增加的机器人可专门负责供电或在救援时作为辅助动力。如：车身重量、救援地远近、是否有斜坡、执行命令内容、轴数、车辆类型等因素。机器人到达救援点后，首先，四个机器人分别在四个待救援车辆的车轮处就位，然后机器人会降低自身高度，使其以贴近地面的方式横向移动，将待抱夹车轮囊括在抱夹机构中。抱夹机构进行伸缩移动，使车轮正好卡在抱夹空间中。当确定车轮已经正好卡在抱夹机构中后，车身高度升降机构2运动，将机器人车身1抬高，直到驱动机构达到自锁位置。此时，四个机器人将车轮完全抬起，汽车脱离地面。机器人自行规划线路，将故障车辆运送至指定位置，执行相反程序将车辆放置在地面上，如果因车辆制动失效有滑动隐患时，编组中的机器人会保留一个在原地锁住汽车，其余机器人会自行回到基地进行充电并待命。

如图1与图3所示，车身高度升降机构2包括支撑轴21和驱动机构。支撑轴21一端与行驶车轮11固定连接，另一端设有相互垂直的第一延伸端22和第二延伸端23。第二延伸端23与机器人车身1转动连接，第一延伸端22依次铰接有第一铰接杆24、第二铰接杆25。机器人车身1转动连接有转动轴26，第二铰接杆25远离第一铰接杆24的端部与转动轴26固定连接，驱动机构的输出端与转动轴26固定连接。驱动机构驱动转动轴26转动，转动轴26转动使得第一铰接杆24转动，同时使第二铰接杆25相对于第一铰接杆24旋转，第一铰接杆24旋转使得支撑轴21以与行驶车轮11连接处为转动点进行转动，从而控制机器人车身1升降。

如图4所示，驱动机构包括扇形蜗轮27和与扇形蜗轮27啮合的蜗杆28，车身高度升降机构2的驱动源输出端与蜗杆28固定连接，扇形蜗轮27的圆心端与转动轴26固定连接。利用扇形蜗轮27与蜗杆28啮合，便于对车身高度升降机构2进行自锁，增强了车身高度升降机构2使用的稳定性。

如图1与图2所示，车轮抱夹伸缩机构3包括与机器人车身1滑动连接的抱夹机构和用于驱动抱夹机构水平移动的水平驱动装置。抱夹机构与待抱夹车轮接触的侧面为弧形凹面。水平驱动装置驱使抱夹机构移动，使得机器人在最低位置时刚好能抱夹住待抱夹车轮，以便将待抱夹车轮完全抬离地面。利用弧形凹面，便于限制待抱夹车轮与抱夹机构相对滑动。

如图1所示，在本实施例中，行驶车轮11为麦克拉姆轮。四个车轮相互之间转动方向的不同，即可实现机器人本身任意方向的移动或转向。同时减少了驱动车轮的传动部分，使机器人车身1结构简单，降低了机器人运行的能耗，增强了机器人的续航能力。

机器人车身1的最低高度为50mm-110mm，在本实施例中，机器人车身1的最低高度为100mm，便于机器人在车流中穿梭，对于低矮车辆底部时，可降低机器人车身1高度厚后顺利通过。

蚁足智能清障机器人还包括供机器人之间进行自由机械组合以实现电力、数据有线连通的连接装置，便于机器人之间实现相互供电、相互控制、互为动力补偿。当某一机器人出现故障无法移动，或因某种原因工作异常时。可将自身异常数据长传至后台服务器，系统会根据故障类别分配相应数量的机器人对故障机器人实施救援。当机器人完全失去信号无法联系时，后台控制中心会记录最后联络位置，并将信息发送至人工处理端口，以请求人工协调救援。同时，若是在执行救援任务期间出现以上状况，后台控制中心会直接指派新的机器人接替其工作，并会通过与其编组的其他机器人收集故障机器人信息，以确定最终机器人救援方案。

该机器人除救援车辆外，还可以应用到智能停车系统中。在传统的停车场预置该机器人系统，当车辆到达停车场入口指定位置后，驾乘人员即可下车。机器人自动激活，将目标车辆运送到空闲车位存放。当需要取车时，只需要输入车牌号码，机器人即可将目标车辆运送至停车场出口出。智能机器人自动停车系统，适用于目前各种环境的传统停车场，在无需过多改造与资金投入的前提下，即可使普通停车场升级成为智能化停车场。

工作原理；根据北斗GPS定位模块4内置的导航地图自行前往救援地点实施救援，提高了机器人的救援效率。利用雷达定位模块，避免在行驶过程中与其他车辆或物体发生碰撞的情况发生，提高了机器人运行的可靠性。利用视觉定位模块6和车轮定位测距模块7，便于增强机器人运行的准确性。利用集成控制模块9，使得机器人能够自动完成救援工作，降低了救援工作的救援成本。利用车身高度升降机构2，可灵活调节机器人车身1的高度，便于机器人在车流中穿梭。利用麦克拉姆轮，实现机器人本身任意方向的移动或转向，使机器人车身1结构简单，降低了机器人运行的能耗，增强了机器人的续航能力。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种蚁足智能清障机器人，其特征是：包括机器主体和控制系统；

所述机器主体包括机器人车身(1)、行驶车轮(11)、车身高度升降机构(2)和车轮抱夹伸缩机构(3)，其中：

所述车身高度升降机构(2)，用于升降机器人车身(1)高度，并在机器人车身(1)伸展开后将机器人车身(1)稳固，所述车身高度升降机构(2)包括支撑轴(21)和驱动机构；所述支撑轴(21)一端与行驶车轮(11)固定连接，另一端设有相互垂直的第一延伸端(22)和第二延伸端(23)；所述第二延伸端(23)与机器人车身(1)转动连接，第一延伸端(22)依次铰接有第一铰接杆(24)、第二铰接杆(25)；所述机器人车身(1)转动连接有转动轴(26)，第二铰接杆(25)远离第一铰接杆(24)的端部与转动轴(26)固定连接，驱动机构的输出端与转动轴(26)固定连接；

所述驱动机构包括扇形蜗轮(27)和与扇形蜗轮(27)啮合的蜗杆(28)，所述车身高度升降机构(2)的驱动源输出端与蜗杆(28)固定连接，所述扇形蜗轮(27)的圆心端与转动轴(26)固定连接；

所述车轮抱夹伸缩机构(3)，用于根据待抱夹车轮尺寸进行前后调节供待抱夹车轮放置的抱夹空间大小，所述车轮抱夹伸缩机构(3)包括与机器人车身(1)滑动连接的抱夹机构和用于驱动抱夹机构水平移动的水平驱动装置；所述抱夹机构与待抱夹车轮接触的侧面为弧形凹面；

所述控制系统包括北斗GPS定位模块(4)、雷达定位测距模块(5)、视觉定位模块(6)、车轮定位测距模块(7)、动力电池模块(8)和集成控制模块(9)，其中：

所述北斗GPS定位模块(4)，用于对机器人进行全球定位，并根据控制中心发出的执行命令规划机器人的正确行使路径；

所述雷达定位测距模块(5)，用于测定机器人车身(1)与障碍物之间的距离信息，并将所述距离信息传输至集成控制模块(9)；

所述视觉定位模块(6)，用于通过获取机器人的实时画面来识别目标车辆，并结合所述距离信息判断机器人的准确位置；

所述车轮定位测距模块(7)，用于在对待抱夹车轮抱夹时，确定待抱夹车轮正确进入车轮抱夹伸缩机构(3)中的抱夹空间内；所述车轮定位测距模块(7)包括超声波雷达测距仪和辅助摄像头；

所述动力电池模块(8)，用于向机器人的全部机能运动供电；

所述集成控制模块(9)，用于根据控制中心发出的执行命令对机器人整体进行控制，并分析机器人各模块反馈的数据后生成相应的操作命令，以实现机器人完成一系列自动化工作。

2.根据权利要求1所述的一种蚁足智能清障机器人，其特征是：所述行驶车轮(11)为麦克拉姆轮。

3.根据权利要求1所述的一种蚁足智能清障机器人，其特征是：所述机器人车身(1)的最低高度为50mm-110mm。

4.根据权利要求1所述的一种蚁足智能清障机器人，其特征是：还包括供机器人之间进行自由机械组合以实现电力、数据有线连通的连接装置。

5.一种应用权利要求1-4任意一项所述机器人的智能停车系统。

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