CN110901782A - 一种能够适应地形的作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够适应地形的作业机器人，包括车体，车体的下部开设有两个轮子活动口，每一个轮子活动口的两侧壁开设有两组竖直走向的行走轴活动槽，车体上开设有与内侧的行走轴活动槽连通的行走电机升降口，行走电机升降口内设置有行走电机，行走电机连接有行走轴，且行走轴穿过行走轴活动槽，行走轴上套接有行走轮，所述的行走轮为麦克纳姆轮，行走电机连接有调节升降装置，所述的车体的下侧嵌入有下部测距器，下部测距器的数量为八个，且分别位于每个行走轮的两个外侧；采用四个麦克纳姆轮且单独配备行走电机构成行走结构，并且配合能够使单独行走轮与行走电机升降的调节装置，下部测距器的位置，能够根据地形调整行走轮与车体的高度差。

Description

一种能够适应地形的作业机器人

技术领域

本发明涉及作业机器人领域，尤其涉及一种能够适应地形的作业机器人。

背景技术

在如今的智能化时代，很多行业都开始使用机器人来代替人力工作，尤其是在一些对人类较为危险或人力所不能及的领域；为了确保作业机器人的平稳性，一般都会将重心做得很低，即车体离地高度不高，因此在一些有坑洼或者斜坡的地形，很容易出现车体碰触地面的情况，进而影响到作业机器人的行走。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够适应地形的作业机器人，采用四个麦克纳姆轮且单独配备行走电机构成行走结构，并且配合能够使单独行走轮与行走电机升降的调节装置，布局下部测距器的位置，能够根据地形调整对应的行走轮与车体的高度差，进而适应复杂的地形。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种能够适应地形的作业机器人，包括车体，所述的车体的下部开设有两个轮子活动口，每一个轮子活动口的两侧壁开设有两组竖直走向的行走轴活动槽，所述的车体上开设有与内侧的行走轴活动槽连通的行走电机升降口，所述的行走电机升降口内设置有行走电机，所述的行走电机连接有行走轴，且行走轴穿过行走轴活动槽，所述的行走轴上套接有行走轮，所述的行走轮为麦克纳姆轮，所述的行走电机连接有调节升降装置，所述的车体的下侧嵌入有下部测距器，所述的下部测距器的数量为八个，且分别位于每个行走轮的两个外侧。

优选的，所述调节升降装置包括T字形的调节电机安装块，所述的调节电机安装块的水平部分通过螺栓安装在车体的上部，竖直部分插入到行走电机升降口内，且竖直部分的下部固连有竖直走向的调节气缸，所述的调节气缸的气缸推杆与行走电机为可拆卸的活动连接。

优选的，所述的车体的上部设置激光扫描装置，所述的激光扫描装置包括设置在车体上的扫描座，所述的扫描座上设置有扫描转块，所述的扫描转块通过扫描皮带配合有扫描皮带轮，所述的扫描皮带轮由扫描电机驱动，所述的扫描转块上设置有激光扫描器，所述的扫描转块的下部连接有穿过扫描座座板的扫描定位转块，所述的扫描座座板的下方设置有扫描限位块，所述的扫描限位块内侧嵌入有与扫描定位转块相切配合的扫描限位滚珠，所述的扫描定位转块的下方设置通过支杆连接有两个扫描定位滚珠，所述的扫描座的下方设置有扫描定位安装块，所述的扫描定位安装块上设置有与扫描定位滚珠配合的扫描定位感应屏；所述的激光扫描器扫描的信息和扫描定位感应屏的感应信息传输给车体上设置的SLAM建图导航系统，SLAM建图导航系统控制四个行走电机的工作。

优选的，所述的车体的四个侧面均设置有侧部测距器。

优选的，所述的所述的扫描电机的扫描电机输出轴和扫描皮带轮的中心开设有规格一致的螺纹孔，螺纹孔配合有皮带轮锁紧螺杆，所述的皮带轮锁紧螺杆的上方设置有皮带轮锁紧螺母。

优选的，所述的车体上设置有夹持装置，所述的夹持装置包括设置在车体上的第一安装座，所述的第一安装座上设置有夹持活动装置，所述的夹持活动装置上设置有翻转电机，所述的翻转电机连接有夹持器，且翻转电机能够使夹持器在竖直平面做翻转。

优选的，所述的夹持器包括与翻转电机连接的夹持安装板，所述的夹持安装板上安装有两个夹持转块，且两个夹持转块通过齿啮合配合，其中一个夹持转块与夹持安装板上设置的夹持电机配合，两个夹持转块均铰接有夹持块，两块夹持块的中部铰接有夹持限位杆，所述的夹持限位杆的另一端铰接在夹持安装板上。

优选的，所述的夹持活动装置包括设置在第一安装座上的第一转动电机，所述的第一转动电机连接有第一转臂，所述的第一转臂上安装有第二转动电机，且第二转动电机的输出轴固定套接在第一转臂上，所述的第二转动电机的主体部分固定连接有第二安装座，所述的第二安装座固接有第二转臂，所述的第二转臂上安装有第三转动电机，且第三转动电机的输出轴固定套接在第二转臂上，所述的第三转动电机的主体部分固定连接有第三安装座，所述的翻转电机设置在第三安装座上。

附图说明

图1为一种能够适应地形的作业机器人的俯视图；

图2为一种能够适应地形的作业机器人的仰视图；

图3为单个行走轮与调节升降装置的剖视图；

图4为夹持装置的立体示意图；

图5为夹持器的立体示意图；

图6为激光扫描装置的立体示意图；

图7为激光扫描装置的剖视图。

图中所示文字标注表示为：1、车体；2、行走轮；3、激光扫描装置；4、夹持装置；5、侧部测距器；6、下部测距器；7、轮子活动口；8、行走电机；9、调节电机安装块；10、调节气缸；11、第一安装座；12、第一转动电机；13、第一转臂；14、第二转动电机；15、第二安装座；16、第二转臂；17、第三转动电机；18、第三安装座；19、翻转电机；20、夹持器；21、夹持安装板；22；夹持电机；23、夹持转块；24、夹持块；25、夹持限位杆；31、扫描座；32、扫描电机；33、扫描皮带轮；34、扫描转块；35、扫描皮带；36、皮带轮锁紧螺杆；37、皮带轮锁紧螺母；38、扫描电机输出轴；39、扫描定位转块；40、扫描限位块；41、扫描限位滚珠；42、扫描定位滚珠；43、扫描定位感应屏；45、扫描定位安装块；51、行走轴；52、行走轴活动槽；53、行走电机升降口。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-3所示，本发明的具体结构为：一种能够适应地形的作业机器人，包括车体1，所述的车体1的下部开设有两个轮子活动口7，每一个轮子活动口7的两侧壁开设有两组竖直走向的行走轴活动槽52，所述的车体1上开设有与内侧的行走轴活动槽52连通的行走电机升降口53，所述的行走电机升降口53内设置有行走电机8，所述的行走电机8连接有行走轴51，且行走轴51穿过行走轴活动槽52，所述的行走轴51上套接有行走轮2，所述的行走轮8为麦克纳姆轮，所述的行走电机8连接有调节升降装置，所述的车体1的下侧嵌入有下部测距器6，所述的下部测距器6的数量为八个，且分别位于每个行走轮的两个外侧。

麦克纳姆轮配合四个行走电机的设计，可以使车体无需转弯即可实现前后移动和左右移动，在车体的移动过程中，位于行走轮8行走方向前方的下部测距器会对行走轮经过的路径的地形进行测距，之后将测距信号传递给进调节升降装置，调节升降装置会调节行走电机8的高度，进而使行走轴51早行走轴活动槽52内升降，进而实现对应行走轮相对与车体1的升降，使行走轮在经过坑洼地带时确保车体不会接触到地面，使之能够适应坑洼地形的作业，提高作业机器人的适用范围。

如图1-3所示，所述调节升降装置包括T字形的调节电机安装块9，所述的调节电机安装块9的水平部分通过螺栓安装在车体1的上部，竖直部分插入到行走电机升降口53内，且竖直部分的下部固连有竖直走向的调节气缸10，所述的调节气缸10的气缸推杆与行走电机8为可拆卸的活动连接。

调节升降装置的结构设计简单，并且能够方便拆卸，进而可以方便更换及检修，确保调节气缸10的调节精度保证在规定的误差区间。

如图6-7所示，所述的车体1的上部设置激光扫描装置3，所述的激光扫描装置3包括设置在车体1上的扫描座31，所述的扫描座31上设置有扫描转块34，所述的扫描转块34通过扫描皮带35配合有扫描皮带轮33，所述的扫描皮带轮33由扫描电机32驱动，所述的扫描转块34上设置有激光扫描器，所述的扫描转块34的下部连接有穿过扫描座31座板的扫描定位转块39，所述的扫描座31座板的下方设置有扫描限位块40，所述的扫描限位块40内侧嵌入有与扫描定位转块39相切配合的扫描限位滚珠41，所述的扫描定位转块39的下方设置通过支杆连接有两个扫描定位滚珠42，所述的扫描座31的下方设置有扫描定位安装块45，所述的扫描定位安装块45上设置有与扫描定位滚珠42配合的扫描定位感应屏43；所述的激光扫描器扫描的信息和扫描定位感应屏的感应信息传输给车体1上设置的SLAM建图导航系统，SLAM建图导航系统控制四个行走电机的工作。

在激光扫描系统的具体操作如下，通过扫描电机32带动扫描皮带轮33转动，进而通过扫描皮带35带动扫描转块34转动，进而带动其上安装的激光扫描器转动，并对扫描的区域进行扫描，并将扫描的信息传递给SLAM建图导航系统，通过SLAM建图导航系统构建地图，并计划出行驶路线，但是，通过扫描皮带35带动扫描转块34的转动，容易出现扫描转块34与扫描皮带35脱位的情况，进而导致通过扫描电机32的转动幅度无法精准的反应扫描转块34的转动幅度，导致激光扫描器的扫描位置出现偏差，进而构建的地图可能会出现方位偏差，影响到导航的精度，而本发明通过扫描定位转块39及其下方的扫描定位滚珠42的设计，配合扫描定位感应屏43，能够实施的显示扫描转块34的转动幅度，进而配合激光扫描器的信号，能够构建出精准的方位地图，实现精准的导航。

如图1-2所示，所述的车体1的四个侧面均设置有侧部测距器5。

测距器5的设计，可以避免车体1与障碍物发生碰撞，确保作业机器人不会出现损伤。

如图7所示，所述的所述的扫描电机32的扫描电机输出轴38和扫描皮带轮33的中心开设有规格一致的螺纹孔，螺纹孔配合有皮带轮锁紧螺杆36，所述的皮带轮锁紧螺杆36的上方设置有皮带轮锁紧螺母37。

在使用一定时间后，扫描皮带35会出现或多或少的磨损，因此需要对其进行更换，现有的皮带输送装置，大多都会设计张紧轮，通过张紧轮的移动使皮带出现松弛，进而实现皮带的更换，但是本申请考虑到空间及设备成本，没有设计张紧轮，在需要更换皮带时，通过将皮带锁紧螺母37取下，同时扭动皮带锁紧螺杆36，使皮带锁紧螺杆36与扫描电机输出轴38脱离，进而可以使扫描皮带轮33与扫描电机32分离，通过移动扫描皮带轮33的方式使皮带松弛，完成皮带的更换，然后再通过使扫描皮带轮与扫描电机连接，将扫描皮带绷紧。

如图4-5所示，所述的车体1上设置有夹持装置4，所述的夹持装置4包括设置在车体1上的第一安装座11，所述的第一安装座11上设置有夹持活动装置，所述的夹持活动装置上设置有翻转电机19，所述的翻转电机19连接有夹持器20，且翻转电机19能够使夹持器20在竖直平面做翻转。

夹持装置4在进行作业时，先通过翻转电机19带动夹持器20在竖直平面内做转动，调整好夹持器的夹持角度，之后通过夹持活动装置进行升降及给进活动，使夹持器20移动到与待夹持物对接的地方，通过夹持器20将待夹持物进行夹持，实现夹持作业，通过翻转电机的设计，可以更好的实现夹持器20与被夹持物的对接。

如图5所示，所述的夹持器20包括与翻转电机19连接的夹持安装板21，所述的夹持安装板21上安装有两个夹持转块23，且两个夹持转块23通过齿啮合配合，其中一个夹持转块与夹持安装板21上设置的夹持电机22配合，两个夹持转块23均铰接有夹持块24，两块夹持块24的中部铰接有夹持限位杆25，所述的夹持限位杆25的另一端铰接在夹持安装板21上。

夹持器20的具体操作如下，通过夹持电机22带动夹持转块23转动，进而通过齿啮合使两块夹持转块23相向转动，进而带动夹持块23活动，如此实现两块夹持块24将被夹持物夹紧，反之，松开则需要使夹持电机22反转，采用上述结构进行夹持，可以控制夹持的幅度，避免被夹持物被夹伤。

如图4所示，所述的夹持活动装置包括设置在第一安装座11上的第一转动电机12，所述的第一转动电机12连接有第一转臂13，所述的第一转臂13上安装有第二转动电机14，且第二转动电机14的输出轴固定套接在第一转臂13上，所述的第二转动电机14的主体部分固定连接有第二安装座15，所述的第二安装座15固接有第二转臂16，所述的第二转臂16上安装有第三转动电机17，且第三转动电机17的输出轴固定套接在第二转臂16上，所述的第三转动电机17的主体部分固定连接有第三安装座18，所述的翻转电机19设置在第三安装座18上。

夹持活动装置的具体操作如下，通过三个转动电机调节第一转臂、第二转臂和第三安装座的角度，如此可以实现夹持器的给进及升降位置调节，同时还能够调节夹持器的角度，配合翻转电机，能够实现夹持器的全方位角度调节，相比现有的升降和给进结构，明显的节省了整体安装空间；第一转动电机控制第一转臂的倾斜度，第二转动电机的转动，会使第二安装座出现转动，进而会调节第二转臂的倾斜度，第三转动电机的转动，会使第三安装座转动，进而调节第三安装座的角度。

在具体使用本专利时，可以配备控制系统，用于控制各个动力部件的协同工作，也可以通过各个动力部件的控制按钮实现整体操作。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种能够适应地形的作业机器人，包括车体（1），其特征在于，所述的车体（1）的下部开设有两个轮子活动口（7），每一个轮子活动口（7）的两侧壁开设有两组竖直走向的行走轴活动槽（52），所述的车体（1）上开设有与内侧的行走轴活动槽（52）连通的行走电机升降口（53），所述的行走电机升降口（53）内设置有行走电机（8），所述的行走电机（8）连接有行走轴（51），且行走轴（51）穿过行走轴活动槽（52），所述的行走轴（51）上套接有行走轮（2），所述的行走轮（8）为麦克纳姆轮，所述的行走电机（8）连接有调节升降装置，所述的车体（1）的下侧嵌入有下部测距器（6），所述的下部测距器（6）的数量为八个，且分别位于每个行走轮的两个外侧。

2.根据权利要求1所述的一种能够适应地形的作业机器人，其特征在于，所述调节升降装置包括T字形的调节电机安装块（9），所述的调节电机安装块（9）的水平部分通过螺栓安装在车体（1）的上部，竖直部分插入到行走电机升降口（53）内，且竖直部分的下部固连有竖直走向的调节气缸（10），所述的调节气缸（10）的气缸推杆与行走电机（8）为可拆卸的活动连接。

3.根据权利要求1所述的一种能够适应地形的作业机器人，其特征在于，所述的车体（1）的上部设置激光扫描装置（3），所述的激光扫描装置（3）包括设置在车体（1）上的扫描座（31），所述的扫描座（31）上设置有扫描转块（34），所述的扫描转块（34）通过扫描皮带（35）配合有扫描皮带轮（33），所述的扫描皮带轮（33）由扫描电机（32）驱动，所述的扫描转块（34）上设置有激光扫描器，所述的扫描转块（34）的下部连接有穿过扫描座（31）座板的扫描定位转块（39），所述的扫描座（31）座板的下方设置有扫描限位块（40），所述的扫描限位块（40）内侧嵌入有与扫描定位转块（39）相切配合的扫描限位滚珠（41），所述的扫描定位转块（39）的下方设置通过支杆连接有两个扫描定位滚珠（42），所述的扫描座（31）的下方设置有扫描定位安装块（45），所述的扫描定位安装块（45）上设置有与扫描定位滚珠（42）配合的扫描定位感应屏（43）；所述的激光扫描器扫描的信息和扫描定位感应屏的感应信息传输给车体（1）上设置的SLAM建图导航系统，SLAM建图导航系统控制四个行走电机的工作。

4.根据权利要求3所述的一种能够适应地形的作业机器人，其特征在于，所述的车体（1）的四个侧面均设置有侧部测距器（5）。

5.根据权利要求3所述的一种能够适应地形的作业机器人，其特征在于，所述的所述的扫描电机（32）的扫描电机输出轴（38）和扫描皮带轮（33）的中心开设有规格一致的螺纹孔，螺纹孔配合有皮带轮锁紧螺杆（36），所述的皮带轮锁紧螺杆（36）的上方设置有皮带轮锁紧螺母（37）。

6.根据权利要求1所述的一种能够适应地形的作业机器人，其特征在于，所述的车体（1）上设置有夹持装置（4），所述的夹持装置（4）包括设置在车体（1）上的第一安装座（11），所述的第一安装座（11）上设置有夹持活动装置，所述的夹持活动装置上设置有翻转电机（19），所述的翻转电机（19）连接有夹持器（20），且翻转电机（19）能够使夹持器（20）在竖直平面做翻转。

7.根据权利要求6所述的一种能够适应地形的作业机器人，其特征在于，所述的夹持器（20）包括与翻转电机（19）连接的夹持安装板（21），所述的夹持安装板（21）上安装有两个夹持转块（23），且两个夹持转块（23）通过齿啮合配合，其中一个夹持转块与夹持安装板（21）上设置的夹持电机（22）配合，两个夹持转块（23）均铰接有夹持块（24），两块夹持块（24）的中部铰接有夹持限位杆（25），所述的夹持限位杆（25）的另一端铰接在夹持安装板（21）上。

8.根据权利要求6所述的一种能够适应地形的作业机器人，其特征在于，所述的夹持活动装置包括设置在第一安装座（11）上的第一转动电机（12），所述的第一转动电机（12）连接有第一转臂（13），所述的第一转臂（13）上安装有第二转动电机（14），且第二转动电机（14）的输出轴固定套接在第一转臂（13）上，所述的第二转动电机（14）的主体部分固定连接有第二安装座（15），所述的第二安装座（15）固接有第二转臂（16），所述的第二转臂（16）上安装有第三转动电机（17），且第三转动电机（17）的输出轴固定套接在第二转臂（16）上，所述的第三转动电机（17）的主体部分固定连接有第三安装座（18），所述的翻转电机（19）设置在第三安装座（18）上。

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