CN110937346A - 一种基于图像处理的运输机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明属于运输机器人技术领域，提供了一种基于图像处理的运输机器人，包括载物台，所述载物台的底部设有行走机构和重量感应机构，所述载物台上设有货物固定机构，所述货物固定机构设置有两个，对称设置于载物台的两侧；所述载物台顶部的一侧固定安装有支撑台，所述支撑台的内部设有容纳腔，所述容纳腔内固定安装有控制器和主处理器，所述支撑台的两侧对称设有抓取机构，所述抓取机构与所述支撑台铰接，所述支撑台的顶端设有支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有图像采集机构，所述支撑杆的底端通过带座轴承与所述支撑台活动连接。本发明提供的一种基于图像处理的运输机器人，自主完成运输和装卸等流水线操作，方便灵活。

Description

一种基于图像处理的运输机器人
技术领域
本发明涉及运输机器人技术领域，具体涉及一种基于图像处理的运输机器人。
背景技术
随着社会经济和电子科技领域的不断发展，机器人广泛应用于设计、建造、破拆、运维等各个领域。在机器人技术领域的发展过程中，机器人与图像处理技术相融合，形成具有视觉功能的机器人被应用于运输领域。
传统的具有视觉功能的运输机器人需要通过预设轨道的方式引导机器人按照预定的轨道运行，在对周围环境进行多方位自主检测以及主动躲避障碍物等方面存在不足，从而不能实现搬取货物、运输货物和卸载货物的流水操作。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种基于图像处理的运输机器人，具有多方位自主检测周围环境信息并通过采集信息控制行走机构进行避障，自主完成运输和装卸等流水线操作，方便灵活，有效减少了工作人员的工作量。
为了解决上述问题，本发明提出以下技术方案：
一种基于图像处理的运输机器人，包括载物台，所述载物台的底部设有行走机构和重量感应机构，所述载物台上设有货物固定机构，所述货物固定机构设置有两个，对称设置于载物台的两侧；所述载物台顶部的一侧固定安装有支撑台，所述支撑台的内部设有容纳腔，所述容纳腔内固定安装有控制器和主处理器，所述支撑台的两侧对称设有抓取机构，所述抓取机构与所述支撑台铰接，所述支撑台的顶端设有支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有图像采集机构，所述支撑杆的底端通过带座轴承与所述支撑台活动连接；
所述图像采集机构包括CCD相机，所述CCD相机与所述支撑杆的顶端固定连接，所述支撑杆上固定连接有第一从动齿轮，所述支撑台的顶端靠近所述支撑杆的位置设有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴固定连接有第一主动齿轮，所述第一主动齿轮与所述第一从动齿轮相啮合，所述CCD相机通过I2C总线与所述主处理器连接，第一驱动电机通过RS232通信总线与控制器连接，所述主处理器通过SPI通信总线与所述控制器连接，所述控制器通过RS232通信总线分别与所述货物固定机构、抓取机构和行走机构连接，所述重量感应机构与所述控制器电连接。
进一步地，所述重量感应机构为重量传感器，重量传感器固定安装于所述载物台底部的中心区域，重量传感器与所述控制器电连接。
进一步地，所述货物固定机构包括固定板和挡板，固定板的底端设有用于驱动固定板转动的第一驱动机构，第一驱动机构与固定板的驱动连接，第一驱动机构的固定端与所述载物台的一侧固定连接，固定板的顶端设有用于驱动挡板升降的第二驱动机构，第二驱动机构与固定板固定连接，第二驱动机构与挡板驱动连接。
进一步地，所述第一驱动机构包括第二驱动电机和减速器，第二驱动电机固定安装于所述载物台的一侧，第二驱动电机与减速器同轴连接，减速器的输出轴与所述固定板驱动连接，第二驱动电机通过RS232通信总线与所述控制器连接；
所述第二驱动机构包括第三驱动电机和丝杠，第三驱动电机固定安装于所述固定板的顶端，第三驱动电机与丝杠驱动连接，丝杠的螺母座与所述挡板的一端固定连接，第三驱动电机通过RS232通信总线与所述控制器连接。
进一步地，所述挡板的中间位置安装有距离传感器，距离传感器的检测面对准所述载物台的上表面，距离传感器与所述控制器电连接。
进一步地，所述行走机构包括四个活动脚轮，四个活动脚轮的连接杆安装于所述载物台底部的四个直角处，四个活动脚轮的连接杆上固定连接有第二从动齿轮，所述载物台底部靠近所述活动脚轮的位置设有第四驱动电机，第四驱动电机的输出轴上固定安装有第二主动齿轮，第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合，所述第四驱动电机通过RS232通信总线与所述控制器连接。
进一步地，所述抓取机构包括六轴机械臂，六轴机械臂固定安装于所述支撑台的一侧，六轴机械臂远离所述支撑台的一端固定安装有机械抓手。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：通过CCD相机采集机器人周围各方位的图像信息，发送给主处理器，判断机器人所处的实际位置以及机器人的附近是否有障碍物，如果机器人的附近有障碍物，控制器控制行走机构进行方向转换，躲避障碍物，如果机器人位于取货位置或者卸货位置，控制器控制抓取机构或货物固定机构进行动作，实现货物的装载、卸载或运输，实现自主完成运输和装卸等流水线操作，具有方便灵活的特点，有效减少了工作人员的工作量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的左视图。
附图标记：
1-载物台；2-支撑台；3-CCD相机；4-支撑杆；5-带座轴承；6-第一驱动电机；7-第二驱动电机；8-减速器；9-第三驱动电机；10-第四驱动电机；
11-固定板；12-丝杠；13-挡板；14-活动脚轮；15-重量传感器；21-六轴机械臂；22-机械抓手；41-第一从动齿轮；61-第一主动齿轮；
101-第二主动齿轮；131-距离传感器；141-第二从动齿轮。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
请参阅图1-图2所示，一种基于图像处理的运输机器人，包括载物台1，载物台1的底部设有行走机构和重量感应机构，载物台1上设有货物固定机构，货物固定机构设置有两个，对称设置于载物台1的两侧；载物台1顶部的一侧固定安装有支撑台2，支撑台2的内部设有容纳腔，容纳腔内固定安装有控制器和主处理器，支撑台2的两侧对称设有抓取机构，抓取机构与支撑台2铰接，支撑台2的顶端设有支撑杆4，支撑杆4的顶端设置有图像采集机构，支撑杆4的底端通过带座轴承5与支撑台2活动连接；
图像采集机构包括CCD相机3，CCD相机3与支撑杆4的顶端固定连接，支撑杆4上固定连接有第一从动齿轮41，支撑台2的顶端靠近支撑杆4的位置设有第一驱动电机6，第一驱动电机6的输出轴固定连接有第一主动齿轮61，第一主动齿轮61与第一从动齿轮41相啮合，CCD相机3通过I2C总线与主处理器连接，第一驱动电机6通过RS232通信总线与控制器连接，主处理器通过SPI通信总线与控制器连接，控制器通过RS232通信总线分别与货物固定机构、抓取机构和行走机构连接，重量感应机构与控制器电连接。
在实际使用中，通过CCD相机3采集机器人周围各方位的图像信息，发送给主处理器，判断机器人所处的实际位置以及机器人的附近是否有障碍物，如果机器人的附近有障碍物，控制器控制行走机构进行方向转换，躲避障碍物，如果机器人位于取货位置或者卸货位置，控制器控制抓取机构或货物固定机构进行动作，实现货物的装载、卸载或运输，实现自主完成运输和装卸等流水线操作，具有方便灵活的特点，有效减少了工作人员的工作量。
在本实施例中，重量感应机构为重量传感器15，重量传感器15固定安装于载物台1底部的中心区域，重量传感器15与控制器电连接。
在实际使用中，重量传感器15感应载物台1上货物的重量，判断载物重量是否达到机器人的额定载重量，便于判断是否继续装载货物。
在本实施例中，货物固定机构包括固定板11和挡板13，固定板11的底端设有用于驱动固定板11转动的第一驱动机构，第一驱动机构与固定板11的驱动连接，第一驱动机构的固定端与载物台1的一侧固定连接，固定板11的顶端设有用于驱动挡板13升降的第二驱动机构，第二驱动机构与固定板11固定连接，第二驱动机构与挡板13驱动连接。
在实际使用中，当机器人的载重货物达到额定的载重量时，控制器控制第一驱动机构工作并带动固定板11转动，直到固定板11转动到与载物台1垂直的位置，控制器控制第二驱动机构工作并带动挡板13向下运动，使挡板13的下表面与货物的表面接触，对货物进行按压固定。
在本实施例中，第一驱动机构包括第二驱动电机7和减速器8，第二驱动电机7固定安装于载物台2的一侧，第二驱动电机7与减速器8同轴连接，减速器8的输出轴与固定板11驱动连接，第二驱动电机7通过RS232通信总线与控制器连接；
第二驱动机构包括第三驱动电机9和丝杠12，第三驱动电机9固定安装于固定板的顶端，第三驱动电机9与丝杠12驱动连接，丝杠12的螺母座与挡板13的一端固定连接，第三驱动电机9通过RS232通信总线与控制器连接。
在实际使用中，当机器人的载重货物达到额定的载重量时，控制器控制第二驱动电机7工作并带动固定板11转动，直到固定板11转动到与载物台1垂直的位置，由控制器控制第三驱动电机9转动预定角度带动丝杠螺母座向下运动，使挡板13的下表面与货物的表面接触，对货物进行按压固定。
在本实施例中，挡板13的中间位置安装有距离传感器131，距离传感器131的检测面对准载物台2的上表面，距离传感器131与控制器电连接。
在实际使用中，距离传感器131用于检测挡板13与载物台2上货物上表面的距离，发送给控制器，通过控制器控制第三驱动电机9的旋转角度，带动挡板13向下运动且刚好按压到货物的表面。
在本实施例中，行走机构包括四个活动脚轮14，四个活动脚轮14的连接杆安装于载物台1底部的四个直角处，四个活动脚轮14的连接杆上固定连接有第二从动齿轮141，载物台1底部靠近活动脚轮14的位置设有第四驱动电机10，第四驱动电机10的输出轴上固定安装有第二主动齿轮101，第二主动齿轮101与第二从动齿轮141啮合，第四驱动电机10通过RS232通信总线与控制器连接。
在实际使用中，当主处理器判断机器人需要躲避障碍物或改变运动方向时，控制器控制第四驱动电机10工作，改变活动脚轮14的转动角度，实现机器人运动方向的改变。
在本实施例中，抓取机构包括六轴机械臂21，六轴机械臂21固定安装于支撑台2的一侧，六轴机械臂21远离支撑台2的一端固定安装有机械抓手22，六轴机械臂21与机械抓手22配合使用，实现多方位的方向转换，便于货物的抓取和卸载。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种基于图像处理的运输机器人，包括载物台(1)，其特征在于：所述载物台(1)的底部设有行走机构和重量感应机构，所述载物台(1)上设有货物固定机构，所述货物固定机构设置有两个，对称设置于载物台(1)的两侧；所述载物台(1)顶部的一侧固定安装有支撑台(2)，所述支撑台(2)的内部设有容纳腔，所述容纳腔内固定安装有控制器和主处理器，所述支撑台(2)的两侧对称设有抓取机构，所述抓取机构与所述支撑台(2)铰接，所述支撑台(2)的顶端设有支撑杆(4)，所述支撑杆(4)的顶端设置有图像采集机构，所述支撑杆(4)的底端通过带座轴承(5)与所述支撑台(2)活动连接；
所述图像采集机构包括CCD相机(3)，所述CCD相机(3)与所述支撑杆(4)的顶端固定连接，所述支撑杆(4)上固定连接有第一从动齿轮(41)，所述支撑台(2)的顶端靠近所述支撑杆(4)的位置设有第一驱动电机(6)，所述第一驱动电机(6)的输出轴固定连接有第一主动齿轮(61)，所述第一主动齿轮(61)与所述第一从动齿轮(41)相啮合，所述CCD相机(3)通过I2C总线与所述主处理器连接，第一驱动电机(6)通过RS232通信总线与控制器连接，所述主处理器通过SPI通信总线与所述控制器连接，所述控制器通过RS232通信总线分别与所述货物固定机构、抓取机构和行走机构连接，所述重量感应机构与所述控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的运输机器人，其特征在于：所述重量感应机构为重量传感器(15)，重量传感器(15)固定安装于所述载物台(1)底部的中心区域，重量传感器(15)与所述控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的运输机器人，其特征在于：所述货物固定机构包括固定板(11)和挡板(13)，固定板(11)的底端设有用于驱动固定板(11)转动的第一驱动机构，第一驱动机构与固定板(11)的驱动连接，第一驱动机构的固定端与所述载物台(1)的一侧固定连接，固定板(11)的顶端设有用于驱动挡板(13)升降的第二驱动机构，第二驱动机构与固定板(11)固定连接，第二驱动机构与挡板(13)驱动连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的运输机器人，其特征在于：所述第一驱动机构包括第二驱动电机(7)和减速器(8)，第二驱动电机(7)固定安装于所述载物台(2)的一侧，第二驱动电机(7)与减速器(8)同轴连接，减速器(8)的输出轴与所述固定板(11)驱动连接，第二驱动电机(7)通过RS232通信总线与所述控制器连接；
所述第二驱动机构包括第三驱动电机(9)和丝杠(12)，第三驱动电机(9)固定安装于所述固定板的顶端，第三驱动电机(9)与丝杠(12)驱动连接，丝杠(12)的螺母座与所述挡板(13)的一端固定连接，第三驱动电机(9)通过RS232通信总线与所述控制器连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的运输机器人，其特征在于：所述挡板(13)的中间位置安装有距离传感器(131)，距离传感器(131)的检测面对准所述载物台(2)的上表面，距离传感器(131)与所述控制器电连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的运输机器人，其特征在于：所述行走机构包括四个活动脚轮(14)，四个活动脚轮(14)的连接杆安装于所述载物台(1)底部的四个直角处，四个活动脚轮(14)的连接杆上固定连接有第二从动齿轮(141)，所述载物台(1)底部靠近所述活动脚轮(14)的位置设有第四驱动电机(10)，第四驱动电机(10)的输出轴上固定安装有第二主动齿轮(101)，第二主动齿轮(101)与第二从动齿轮(141)啮合，所述第四驱动电机(10)通过RS232通信总线与所述控制器连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的运输机器人，其特征在于：所述抓取机构包括六轴机械臂(21)，六轴机械臂(21)固定安装于所述支撑台(2)的一侧，六轴机械臂(21)远离所述支撑台(2)的一端固定安装有机械抓手(22)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115009839A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 南京信息工程大学 一种简易智能装卸装置及工作方法

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