CN110962960A - 一种室内自动导航运输机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种室内自动导航运输机器人，包括控制系统、储物箱、激光雷达、底盘以及移动模块，所述底盘承载于所述移动模块上，所述控制系统和所述储物箱设于所述底盘上，所述激光雷达位于所述储物箱的顶端，所述控制系统于所述激光雷达和所述移动模块连接。本发明中激光雷达可以实时监测路况和周围环境情况，然后再将数据实时传输给到控制系统，控制系统根据实时情况作出运行的指令给到移动模块，移动模块根据指令进行移动运输物品，使得本机器人具有实时解决突发时间的能力，机动性较强。

Description

一种室内自动导航运输机器人

技术领域

本发明涉及机器人自动化领域，更具体地，涉及一种室内自动导航运输机器人。

背景技术

近年来，随着机器人技术的飞速发展，机器人已经被应用到越来越多的领域中，极大的方便了人们的工作生活。目前，物流运输机器人主要应用于大型仓储物流作业和大型室外运输作业，而室内物流运输机器人却鲜有涉及，市场空缺较大。另外，现有的室内运输物流机器人大多只能提供功能单一、具有特定轨迹的定位运输，一般只能按照预先设定的命令完成任务，缺乏解决突发事件的能力，机动性较差。

发明内容

本发明为克服上述背景技术所述的现有的室内运输物流机器人大多只能提供功能单一、具有特定轨迹的定位运输，一般只能按照预先设定的命令完成任务，缺乏解决突发事件的能力，机动性较差的问题，提供一种室内自动导航运输机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种室内自动导航运输机器人，包括控制系统、储物箱、激光雷达、底盘以及移动模块，所述底盘承载于所述移动模块上，所述控制系统和所述储物箱均设于所述底盘上，所述激光雷达通过第一转向装置设于所述储物箱的顶端，所述激光雷达、所述移动模块和所述第一转向装置分别与所述控制系统连接。这样，移动模块用于整个运输机器人的移动，位于机器人的最下方，移动模块上方承载有一个底盘，是整个机器人的骨架，底盘上固定有一个储物箱，用于放置需要运输的物品，本发明的最大特点在于，储物箱的顶端，也就是机器人的最上方加了一个激光雷达，第一转向装置可以带动激光雷达360°旋转，使得激光雷达可以实时监测路况和周围环境情况，然后再将数据实时传输给到控制系统，控制系统根据实时情况作出运行的指令给到移动模块，移动模块根据指令进行移动运输物品，使得本机器人具有实时解决突发时间的能力，机动性较强。

进一步的，所述移动模块包括分别位于所述机器人前后两侧的驱动轮机构和牛眼轮，所述牛眼轮安装在所述底盘下方，所述驱动轮机构包括位于所述机器人左右两侧的两个驱动轮，所述两个驱动轮分别通过一联轴器连接一减速电机，所述减速电机固定连接在所述底盘下方，所述减速电机分别与设于所述底盘上的电源连接，所述减速电机的控制端与所述控制系统连接。这样，控制系统控制移动模块中的电源给两个减速电机供电，两个减速电机各自通过一个联轴器驱动一个驱动轮，一般驱动轮位于机器人前端的两侧，由于两个驱动轮独立驱动，使得机器人在行驶移动过程中能够差速转向，机动性更强，牛眼轮设在机器人后端的底盘下，与两个驱动轮共同构成三角形结构，实现稳定支撑。

进一步的，所述牛眼轮正对所述两个驱动轮轴心连接线的中点。这样，牛眼轮与两个驱动轮构成等腰三角形结构，使得整个机器人的底盘位于一个更加平稳的承载面上，运输货物时行驶更加稳定，不容易发生事故，更加安全。

进一步的，所述电源为可充电锂电池。这样，采用可再生能源，锂电池作为主要动力源，节能环保。

进一步的，所述储物箱为圆柱形结构，所述圆柱形储物箱包括半圆柱形的箱体和半圆柱形的旋转门，所述圆柱形储物箱一端面连接在所述底盘上方、另一端面上的中部设有电机箱，所述电机箱内设有一电机，所述电机的输出轴连接在所述半圆柱形旋转门的转动轴上，所述底盘上设有与所述旋转门配合使用的滑槽，所述电机与所述控制系统连接。这样，储物箱为可旋转打开的圆柱形结构，其箱体为半圆柱形，旋转门也为相同大小的半圆柱形，也可以是大半圆柱形和小半圆柱形的组合，电机能够带动旋转门旋转，当电机正转时，电机带动旋转门沿滑槽沿一个方向转动，储物箱打开；当电机反转时，电机带动旋转门沿滑槽往另一个方向转动，储物箱关闭；且电机的正转反转由控制系统控制，便可实现箱体的自动打开和关闭；而激光雷达位于电机箱的箱盖上方，通过一个可360°旋转的第一转向装置与电机箱连接，这样使得激光雷达能够360°探测周边的环境和障碍物，包装行驶运输的安全和稳定。

进一步的，所述底盘上方还通过第二转向装置连接有一体感深度摄像头，所述体感深度摄像头位于所述机器人的前端，所述第二转向装置和体感深度摄像头分别与所述控制系统连接。这样，加设体感深度摄像头的目的是为了行驶更加安全稳定，当机器人进行室内运输作业时，机器人在接受PC端或手机端运输目的地信息都，在已保存的室内二维地图中自动导航规划出一条从初始点到目的地无障碍的路线，stm32电机控制板将命令通过排线传输给编码器直流减速电机，驱动轮运转进行导航运输，在运输过程中遇到地图总未显示障碍物时，激光雷达和体感深度摄像头都可以自动识别障碍物，体感深度摄像头架设在第二转向装置上，也可以在270°范围内进行识别障碍物，两者前后配合使用，不留死角，并迅速显示在室内二维地图中，DWA路径规划器导航功能重新规划一条移动路径，直到到达目的地点。

进一步的，控制系统为ARM架构的第四代树莓派，所述树莓派安装有Ubuntu操作系统和ROS操作系统。

优选的，所述体感深度摄像头为Kinect 2.0RGBD体感深度摄像头。

优选的，所述减速电机为编码器直流减速电机，所述编码器直流减速电机通过stm32电机控制板与所述电源的输出端连接。这样，当减速电机为编码器直流减速电机时，其受控制系统控制时更加灵敏，使得机器人运输起来更加稳定。

与现有技术相比，有益效果是：

1.机器人的最上方加了一个激光雷达，激光雷达可以实时监测路况和周围环境情况，然后再将数据实时传输给到控制系统，控制系统根据实时情况作出运行的指令给到移动模块，移动模块根据指令进行移动运输物品，使得本机器人具有实时解决突发时间的能力，机动性较强。

2.激光雷达和体感深度摄像头能够在大范围角度内进行旋转，在360°范围内识别障碍物，不留死角，保障运输的稳定和安全。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的主视图。

图3是本发明的仰视图。

图4是本发明中移动模块的结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1至图4所示，为一种室内自动导航运输机器人，包括控制系统8、储物箱1、激光雷达2、底盘3以及移动模块4，所述底盘3承载于所述移动模块4上，所述控制系统8和所述储物箱1均设于所述底盘3上，所述激光雷达2通过第一转向装置设于所述储物箱1的顶端，所述激光雷达2、所述移动模块4和所述第一转向装置分别与所述控制系统8连接。所述移动模块4包括分别位于所述机器人前后两侧的驱动轮7机构和牛眼轮9，所述牛眼轮9安装在所述底盘3下方，所述驱动轮7机构包括位于所述机器人左右两侧的两个驱动轮7，所述两个驱动轮7分别通过一联轴器连接一编码器直流减速电机6，所述编码器直流减速电机6固定连接在所述底盘3下方，所述编码器直流减速电机6分别与设于所述底盘3上的可充电锂电池40连接。所述牛眼轮9正对所述两个驱动轮7轴心连接线中点。所述编码器直流减速电机6通过stm32电机控制板与所述可充电锂电池40的输出端连接，控制系统8于该stm32电机控制板连接，对编码器直流减速电机6进行输出控制，编码器直流减速电机6受控制系统8控制时更加灵敏，使得机器人运输起来更加稳定。

本实施例中，所述储物箱1为圆柱形结构，所述圆柱形储物箱1包括半圆柱形的箱体和半圆柱形的旋转门，所述圆柱形储物箱1一端面连接在所述底盘3上方、另一端面上的中部设有电机箱11，所述电机箱11内设有一电机，所述电机的输出轴连接在所述半圆柱形旋转门的转动轴上，所述底盘3上设有与所述旋转门配合使用的滑槽，所述电机与所述控制系统8连接。所述底盘3上方还通过第二转向装置连接有一体感深度摄像头5，所述体感深度摄像头5位于所述机器人的前端，所述第二转向装置和体感深度摄像头5分别与所述控制系统8连接。控制系统8为ARM架构的第四代树莓派，所述树莓派安装有Ubuntu操作系统和ROS操作系统。所述体感深度摄像头5为Kinect 2.0RGBD体感深度摄像头5。

本实施例中，移动模块4用于整个运输机器人的移动，位于机器人的最下方，移动模块4上方承载有一个底盘3，是整个机器人的骨架，底盘3上固定有一个储物箱1，用于放置需要运输的物品，本发明的最大特点在于，储物箱1的顶端，也就是机器人的最上方加了一个激光雷达2，激光雷达2可以实时监测路况和周围环境情况，然后再将数据实时传输给到控制系统8，控制系统8根据实时情况作出运行的指令给到移动模块4，移动模块4根据指令进行移动运输物品，使得本机器人具有实时解决突发时间的能力，机动性较强。

工作过程中，控制系统8控制移动模块4中的可充电锂电池40给两个编码器直流减速电机6供电，两个编码器直流减速电机6各自通过一个联轴器驱动一个驱动轮7，一般驱动轮7位于机器人前端的两侧，由于两个驱动轮7独立驱动，使得机器人在行驶移动过程中能够差速转向，机动性更强，牛眼轮9设在机器人的底盘3下，与两个驱动轮7共同构成三角形结构，实现稳定支撑。牛眼轮9与两个驱动轮7构成等腰三角形结构，使得整个机器人的底盘3位于一个更加平稳的承载面上，运输货物时行驶更加稳定，不容易发生事故，更加安全。采用可再生能源，锂电池40作为主要动力源，节能环保。储物箱1为可旋转打开的圆柱形结构，其箱体为半圆柱形，旋转门也为相同大小的半圆柱形，也可以是大半圆柱形和小半圆柱形的组合，电机能够带动旋转门旋转，当电机正转时，电机带动旋转门沿滑槽沿一个方向转动，储物箱1打开；当电机反转时，电机带动旋转门沿滑槽往另一个方向转动，储物箱1关闭；且电机的正转反转由控制系统8控制，便可实现箱体的自动打开和关闭；而激光雷达2位于电机箱11的箱盖上方，通过一个可360°旋转的第一转向装置与电机箱11连接，这样使得激光雷达2能够360°探测周边的环境和障碍物，包装行驶运输的安全和稳定。当机器人进行室内运输作业时，机器人在接受PC端或手机端运输目的地信息都，在已保存的室内二维地图中自动导航规划出一条从初始点到目的地无障碍的路线，stm32电机控制板将命令通过排线传输给编码器直流减速电机6，驱动轮7运转进行导航运输，在运输过程中遇到地图总未显示障碍物时，激光雷达2和体感深度摄像头5都可以自动识别障碍物，体感深度摄像头5架设在第二转向装置上，也可以在270°范围内进行识别障碍物，两者前后配合使用，不留死角，并迅速显示在室内二维地图中，DWA路径规划器导航功能重新规划一条移动路径，直到到达目的地点。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种室内自动导航运输机器人，其特征在于：包括控制系统、储物箱、激光雷达、底盘以及移动模块，所述底盘承载于所述移动模块上，所述控制系统和所述储物箱均设于所述底盘上，所述激光雷达通过第一转向装置设于所述储物箱的顶端，所述激光雷达、所述移动模块和所述第一转向装置分别与所述控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：所述移动模块包括分别位于所述机器人前后两侧的驱动轮机构和牛眼轮，所述牛眼轮安装在所述底盘下方，所述驱动轮机构包括位于所述机器人左右两侧的两个驱动轮，所述两个驱动轮分别通过一联轴器各自连接一减速电机，所述减速电机固定连接在所述底盘下方，所述减速电机与设于所述底盘上的电源连接，所述减速电机的控制端与所述控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：所述牛眼轮正对所述两个驱动轮轴心连接线的中点。

4.根据权利要求2所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：所述电源为可充电锂电池。

5.根据权利要求1所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：所述储物箱为圆柱形结构，所述圆柱形储物箱包括半圆柱形的箱体和半圆柱形的旋转门，所述圆柱形储物箱一端面连接在所述底盘上方、另一端面上的中部设有电机箱，所述电机箱内设有一电机，所述电机的输出轴连接在所述半圆柱形旋转门的转动轴上，所述底盘上设有与所述旋转门配合使用的滑槽，所述电机与所述控制系统连接。

6.根据权利要求1所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：所述底盘上方还通过第二转向装置连接有一体感深度摄像头，所述体感深度摄像头位于所述机器人的前端，所述第二转向装置和体感深度摄像头分别与所述控制系统连接。

7.根据权利要求1所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：控制系统为ARM架构的第四代树莓派，所述树莓派安装有Ubuntu操作系统和ROS操作系统。

8.根据权利要求6所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：所述体感深度摄像头为Kinect 2.0RGBD体感深度摄像头。

9.根据权利要求2所述的室内自动导航运输机器人，其特征在于：所述减速电机为编码器直流减速电机，所述编码器直流减速电机通过stm32电机控制板与所述电源的输出端连接。

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