CN111114643B - 一种人工智能自动避障行走底盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人工智能自动避障行走底盘，包括底盘、数据处理模块、驱动机构、转向机构和两个调节机构，驱动机构包括有两根第一铰接杆、第一转动套筒、驱动电机和两个动力轮，驱动机构的两根第一铰接杆的顶端面分别铰接在底盘的底端面左端前后两侧，转向机构包括有两根第二铰接杆、第二转动套筒、电动液压缸、传动杆和两个转向轮，转向机构的两根第二铰接杆的顶端面分别铰接在底盘的底端面右端前后两侧，两个调节机构均包括有伺服电机、螺纹杆、矩形升降座和两根拉杆，两个调节机构的伺服电机分别固定安装在底盘前后两端面中段位置。本发明通过自动控制移动方向，便于自动避开障碍物行进，以便于辅助移动大型设备。
Description
技术领域
本发明涉及人工智能行走底盘相关技术领域，具体为一种人工智能自动避障行走底盘。
背景技术
现有工业技术发展随着机械化水平的不断革新，高科技重工业设备取代传统生产工业设备，但是这些设备在转入车间时，大型吊装设备又不便于进入车间内，车间内的空间不便于吊装设备起吊，不便于移动进入车间，现有技术中，通过采用小体积的移动底盘架设在设备的底端来辅助移动，由于设备的体积大，质量大，人为推动设备移动，移动的方向难以把控，在移动的过程中，出现障碍物，不便于及时避障，可能会造成障碍物刮擦底盘的底端面，甚至是直接挡住底盘行进，不能很快的将设备移动至安装位，很是不便，这里设计了一种人工智能自动避障行走底盘，以便于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人工智能自动避障行走底盘，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种人工智能自动避障行走底盘，包括底盘、数据处理模块、驱动机构、转向机构和两个调节机构，所述驱动机构包括有两根第一铰接杆、第一转动套筒、驱动电机和两个动力轮，所述驱动机构的两根第一铰接杆的顶端面分别铰接在底盘的底端面左端前后两侧，所述转向机构包括有两根第二铰接杆、第二转动套筒、电动液压缸、传动杆和两个转向轮，所述转向机构的两根第二铰接杆的顶端面分别铰接在底盘的底端面右端前后两侧，两个所述调节机构均包括有伺服电机、螺纹杆、矩形升降座和两根拉杆，两个所述调节机构的伺服电机分别固定安装在底盘前后两端面中段位置，所述数据处理模块的信号输出端口与两个伺服电机和驱动电机连接。
优选的，所述底盘的顶端面开设有矩形放置凹槽。
优选的，所述第一转动套筒的前后两端分别与两根第一铰接杆的底端固定套接，所述第一转动套筒的内腔转动插接有连接轴，所述连接轴的前后两端分别延长至第一转动套筒的前后两侧，且分别与前后两个动力轮的轮心固定连接，所述连接轴的中段外壁固定套接有位于第一转动套筒内腔的第一伞齿轮，所述驱动电机固定设在第一转动套筒的外壁中段位置，所述驱动电机通过动力轴转动延长至第一转动套筒的内腔，且连接有与第一伞齿轮相互啮合的第二伞齿轮。
优选的，所述第二转动套筒的前后两端分别与两根第二铰接杆的底端固定套接，所述第二转动套筒的前后两端均固定设有水平分布的铰接板，两个所述转向轮相对侧壁中心均转动连接有转动盘，两个所述转动盘相对侧壁均设有水平分布的铰接座，两个所述铰接板分别与前后两个铰接座相互铰接，两个所述转动盘的外壁上端均水平焊接有连接杆，两根所述连接杆的尖端均开设有矩形缺口，所述传动杆的前后两端与两个连接杆的矩形缺口内腔转动连接，所述传动杆的外壁固定套接有限位板，且限位板的尖端开设有铰接缺口，所述第二转动套筒的外壁中段位置向左水平设有支撑板，所述电动液压缸固定设置在支撑板的上端面，且电动液压缸的尖端与限位板的铰接缺口内腔铰接。
优选的，所述第二转动套筒的外壁中段位置内嵌有水平分布的红外传感器和距离传感器，所述红外传感器和距离传感器分别通过导线与数据处理模块的信号输入端口连接，所述数据处理模块的信号输出端口通过导线与电动液压缸连接。
优选的，后侧所述转动盘的径向侧壁水平内嵌有角度传感器，所述角度传感器的信号输出端口与数据处理模块的信号输入端口连接。
优选的，每个所述伺服电机分别通过动力轴与每根螺纹杆连接，每个所述矩形升降座均开设有贯穿矩形升降座上下端面螺纹孔，每根所述螺纹杆分别通过外螺纹与每个矩形升降座的螺纹孔内腔转动插接，每个所述矩形升降座的左右两端面底部分别与两根所述拉杆的顶端铰接，两根所述拉杆的尖端分别与第一铰接杆和第二铰接杆的外壁底部铰接。
优选的，所述底盘的底端面右侧前端面内嵌有高度传感器，所述高度传感器的信号输出端口与数据处理模块的信号输入端口连接。
优选的，其具体使用方法为：
S1、将驱动机构的两根第一铰接杆的顶端面分别铰接在底盘的底端面左端前后两侧，将转向机构的两根第二铰接杆的顶端面分别铰接在底盘的底端面右端前后两侧，两个调节机构的伺服电机分别固定安装在底盘前后两端面中段位置；
S2、通过驱动电机带动第二伞齿轮转动，第二伞齿轮带动第一伞齿轮转动，使得连接轴即可围绕第一转动套筒内腔转动，使得前后两个动力轮跟随连接轴同步转动，实现对整个驱动；
S3、通过在底盘的内腔内嵌用于为整个智能电路供电的蓄电池，然后通过将红外传感器和距离传感器水平安装在转向机构的第二转动套筒的外壁中段位置，即朝着底盘行进方向的位置感应，利用红外传感器来感应障碍物的存在与否，一旦红外传感器感应到障碍物，利用距离传感器感应障碍物距离底盘的水平距离，并回传至数据处理模块进行分析处理；
S4、通过数据处理模块控制电动液压缸拉伸或者收缩，来带动限位板前后位移，即带动传动杆前后带动转动盘的外壁上端的连接杆的尖端前后移动，使得转向轮的铰接座与第二转动套筒的铰接板相应转动，实现调节转向轮的转动方向，转向轮转动的同时，利用角度传感器感应转动的角度，并发送至数据处理模块分析处理；
S5、当底盘避开障碍物后，即可再次通过数据处理模块控制电动液压缸拉伸或者收缩，来带动限位板前后位移，即带动传动杆前后带动转动盘的外壁上端的连接杆的尖端前后移动，使得转向轮的铰接座与第二转动套筒的铰接板相应转动，实现调正转向轮的转动方向，使得整个底盘朝着正前方移动；
S6、当需要抬高整个底盘的高度时，通过数据处理模块控制前后两个伺服电机同步正转，带动前后两根螺纹杆转动，使得前后两根螺纹杆在前后两个矩形升降座的螺纹孔内腔转动，使得前后两个矩形升降座同步上移，即可利用两根拉杆分别拉动第一铰接杆和第二铰接杆的外壁底部向中间偏移，这样即可增高整个底盘的垂直高度，以便于满足使用需求，同时利用高度传感器对整个底盘的垂直高度检测，并发送至数据处理模块分析处理，达到预设高度即可停止前后两个伺服电机转动，同样的道理，需要降低整个底盘的高度时，仅需要控制前后两个伺服电机同步反转即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明为一种人工智能自动避障行走底盘，通过智能感应障碍物，并自动控制移动方向，还能自定纠正移动方向，便于自动避开障碍物行进，以便于辅助移动大型设备。
2.本发明，当需要抬高整个底盘的高度时，控制前后两个伺服电机同步正转，使得前后两个矩形升降座同步上移，即可利用两根拉杆分别拉动第一铰接杆和第二铰接杆的外壁底部向中间偏移，这样即可增高整个底盘的垂直高度，以便于满足使用需求，同时利用高度传感器对整个底盘的垂直高度检测，并发送至数据处理模块分析处理，达到预设高度即可停止前后两个伺服电机转动。
附图说明
图1为本发明主体结构爆炸图；
图2为本发明的驱动机构俯视结构剖视图；
图3为本发明的转向机构俯视结构剖视图；
图4为本发明的调节机构主视结构剖视图；
图5为本发明的工作原理结构框图。
图中：1、底盘；11、矩形放置凹槽；12、高度传感器；2、转向机构；21、限位板；22、支撑板；23、电动液压缸；24、传动杆；25、第二转动套筒；26、连接杆；27、转向轮；28、第二铰接杆；29、角度传感器；210、铰接座；211、红外传感器；212、距离传感器；213、铰接座；214、转动盘；3、调节机构；31、拉杆；32、伺服电机；33、螺纹杆；34、矩形升降座；4、驱动机构；41、动力轮；42、第一铰接杆；43、驱动电机；44、第一转动套筒；45、连接轴；46、第一伞齿轮；47、第二伞齿轮；5、数据处理模块。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种人工智能自动避障行走底盘，解决了现有技术中提出的问题；下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-5，本实施例提供了一种人工智能自动避障行走底盘，包括底盘1、数据处理模块5、驱动机构4、转向机构2和两个调节机构3，驱动机构4包括有两根第一铰接杆42、第一转动套筒44、驱动电机43和两个动力轮41，驱动机构4的两根第一铰接杆42的顶端面分别铰接在底盘1的底端面左端前后两侧，转向机构2包括有两根第二铰接杆28、第二转动套筒25、电动液压缸23、传动杆24和两个转向轮27，转向机构2的两根第二铰接杆28的顶端面分别铰接在底盘1的底端面右端前后两侧，两个调节机构3均包括有伺服电机32、螺纹杆33、矩形升降座34和两根拉杆31，两个调节机构3的伺服电机32分别固定安装在底盘1前后两端面中段位置，数据处理模块5的信号输出端口与两个伺服电机32和驱动电机43连接。
其中，第一转动套筒44的前后两端分别与两根第一铰接杆42的底端固定套接，第一转动套筒44的内腔转动插接有连接轴45，连接轴45的前后两端分别延长至第一转动套筒44的前后两侧，且分别与前后两个动力轮41的轮心固定连接，连接轴45的中段外壁固定套接有位于第一转动套筒44内腔的第一伞齿轮46，驱动电机43固定设在第一转动套筒44的外壁中段位置，驱动电机43通过动力轴转动延长至第一转动套筒44的内腔，且连接有与第一伞齿轮46相互啮合的第二伞齿轮47。
第二转动套筒25的前后两端分别与两根第二铰接杆28的底端固定套接，第二转动套筒25的前后两端均固定设有水平分布的铰接板210，两个转向轮27相对侧壁中心均转动连接有转动盘214，两个转动盘214相对侧壁均设有水平分布的铰接座213，两个铰接板210分别与前后两个铰接座213相互铰接，两个转动盘214的外壁上端均水平焊接有连接杆26，两根连接杆26的尖端均开设有矩形缺口，传动杆24的前后两端与两个连接杆26的矩形缺口内腔转动连接，传动杆24的外壁固定套接有限位板21，且限位板21的尖端开设有铰接缺口，第二转动套筒25的外壁中段位置向左水平设有支撑板22，电动液压缸23固定设置在支撑板22的上端面，且电动液压缸23的尖端与限位板21的铰接缺口内腔铰接；第二转动套筒25的外壁中段位置内嵌有水平分布的红外传感器211和距离传感器212，红外传感器211和距离传感器212分别通过导线与数据处理模块5的信号输入端口连接，数据处理模块5的信号输出端口通过导线与电动液压缸23连接；后侧转动盘214的径向侧壁水平内嵌有角度传感器29，角度传感器29的信号输出端口与数据处理模块5的信号输入端口连接；
本实施例中，将驱动机构4的两根第一铰接杆42的顶端面分别铰接在底盘1的底端面左端前后两侧，将转向机构2的两根第二铰接杆28的顶端面分别铰接在底盘1的底端面右端前后两侧，两个调节机构3的伺服电机32分别固定安装在底盘1前后两端面中段位置，通过驱动电机43带动第二伞齿轮47转动，第二伞齿轮47带动第一伞齿轮46转动，使得连接轴45即可围绕第一转动套筒44内腔转动，使得前后两个动力轮41跟随连接轴45同步转动，实现对整个1驱动，通过在底盘1的内腔内嵌用于为整个智能电路供电的蓄电池，然后通过将红外传感器211和距离传感器212水平安装在转向机构2的第二转动套筒25的外壁中段位置，即朝着底盘1行进方向的位置感应，利用红外传感器211来感应障碍物的存在与否，一旦红外传感器211感应到障碍物，利用距离传感器212感应障碍物距离底盘1的水平距离，并回传至数据处理模块5进行分析处理，通过数据处理模块5控制电动液压缸23拉伸或者收缩，来带动限位板21前后位移，即带动传动杆24前后带动转动盘214的外壁上端的连接杆26的尖端前后移动，使得转向轮27的铰接座213与第二转动套筒25的铰接板210相应转动，实现调节转向轮27的转动方向，转向轮27转动的同时，利用角度传感器29感应转动的角度，并发送至数据处理模块5分析处理，当底盘1避开障碍物后，即可再次通过数据处理模块5控制电动液压缸23拉伸或者收缩，来带动限位板21前后位移，即带动传动杆24前后带动转动盘214的外壁上端的连接杆26的尖端前后移动，使得转向轮27的铰接座213与第二转动套筒25的铰接板210相应转动，实现调正转向轮27的转动方向，使得整个底盘1朝着正前方移动，本发明通过自动控制移动方向，便于自动避开障碍物行进，以便于辅助移动大型设备；
其中，高度传感器12为激光测距传感器，且型号为MSE-V1000，电动液压缸23的型号为T80-4900-001，角度传感器29的型号为 P6500，红外传感器211的型号为RE-200B，距离传感器212的型号为MSE-V1000，伺服电机32的型号为40CB010C-500000，驱动电机43的型号为 YS8024，数据处理模块5的型号为DSP28335，也可根据使用需求来自由选定。
实施例二
请参阅图1-5，在实施例1的基础上做了进一步改进：
底盘1的顶端面开设有矩形放置凹槽11，通过开设矩形放置凹槽11，便于匹配承接设备的底端边角侧壁，以便于对设备进行辅助移动；
实施例三
请参阅图1-5，在实施例1的基础上做了进一步改进：
每个伺服电机32分别通过动力轴与每根螺纹杆33连接，每个矩形升降座34均开设有贯穿矩形升降座34上下端面螺纹孔，每根螺纹杆33分别通过外螺纹与每个矩形升降座34的螺纹孔内腔转动插接，每个矩形升降座34的左右两端面底部分别与两根拉杆31的顶端铰接，两根拉杆31的尖端分别与第一铰接杆42和第二铰接杆28的外壁底部铰接；底盘1的底端面右侧前端面内嵌有高度传感器12，高度传感器12的信号输出端口与数据处理模块5的信号输入端口连接，当需要抬高整个底盘1的高度时，通过数据处理模块5控制前后两个伺服电机32同步正转，带动前后两根螺纹杆33转动，使得前后两根螺纹杆33在前后两个矩形升降座34的螺纹孔内腔转动，使得前后两个矩形升降座34同步上移，即可利用两根拉杆31分别拉动第一铰接杆42和第二铰接杆28的外壁底部向中间偏移，这样即可增高整个底盘1的垂直高度，以便于满足使用需求，同时利用高度传感器12对整个底盘1的垂直高度检测，并发送至数据处理模块5分析处理，达到预设高度即可停止前后两个伺服电机32转动，同样的道理，需要降低整个底盘1的高度时，仅需要控制前后两个伺服电机32同步反转即可。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种人工智能自动避障行走底盘，包括底盘（1）、数据处理模块（5）、驱动机构（4）、转向机构（2）和两个调节机构（3），其特征在于：所述驱动机构（4）包括有两根第一铰接杆（42）、第一转动套筒（44）、驱动电机（43）和两个动力轮（41），所述驱动机构（4）的两根第一铰接杆（42）的顶端面分别铰接在底盘（1）的底端面左端前后两侧，所述转向机构（2）包括有两根第二铰接杆（28）、第二转动套筒（25）、电动液压缸（23）、传动杆（24）和两个转向轮（27），所述转向机构（2）的两根第二铰接杆（28）的顶端面分别铰接在底盘（1）的底端面右端前后两侧，两个所述调节机构（3）均包括有伺服电机（32）、螺纹杆（33）、矩形升降座（34）和两根拉杆（31），两个所述调节机构（3）的伺服电机（32）分别固定安装在底盘（1）前后两端面中段位置，所述数据处理模块（5）的信号输出端口与两个伺服电机（32）和驱动电机（43）连接，每个所述伺服电机（32）分别通过动力轴与每根螺纹杆（33）连接，每个所述矩形升降座（34）均开设有贯穿矩形升降座（34）上下端面螺纹孔，每根所述螺纹杆（33）分别通过外螺纹与每个矩形升降座（34）的螺纹孔内腔转动插接，每个所述矩形升降座（34）的左右两端面底部分别与两根所述拉杆（31）的顶端铰接，两根所述拉杆（31）的尖端分别与第一铰接杆（42）和第二铰接杆（28）的外壁底部铰接，所述第二转动套筒（25）的外壁中段位置内嵌有水平分布的红外传感器（211）和距离传感器（212），所述红外传感器（211）和距离传感器（212）分别通过导线与数据处理模块（5）的信号输入端口连接，所述数据处理模块（5）的信号输出端口通过导线与电动液压缸（23）连接。
2.根据权利要求1所述的一种人工智能自动避障行走底盘，其特征在于：所述底盘（1）的顶端面开设有矩形放置凹槽（11）。
3.根据权利要求1所述的一种人工智能自动避障行走底盘，其特征在于：所述第一转动套筒（44）的前后两端分别与两根第一铰接杆（42）的底端固定套接，所述第一转动套筒（44）的内腔转动插接有连接轴（45），所述连接轴（45）的前后两端分别延长至第一转动套筒（44）的前后两侧，且分别与前后两个动力轮（41）的轮心固定连接，所述连接轴（45）的中段外壁固定套接有位于第一转动套筒（44）内腔的第一伞齿轮（46），所述驱动电机（43）固定设在第一转动套筒（44）的外壁中段位置，所述驱动电机（43）通过动力轴转动延长至第一转动套筒（44）的内腔，且连接有与第一伞齿轮（46）相互啮合的第二伞齿轮（47）。
4.根据权利要求1所述的一种人工智能自动避障行走底盘，其特征在于：所述第二转动套筒（25）的前后两端分别与两根第二铰接杆（28）的底端固定套接，所述第二转动套筒（25）的前后两端均固定设有水平分布的铰接板（210），两个所述转向轮（27）相对侧壁中心均转动连接有转动盘（214），两个所述转动盘（214）相对侧壁均设有水平分布的铰接座（213），两个所述铰接板（210）分别与前后两个铰接座（213）相互铰接，两个所述转动盘（214）的外壁上端均水平焊接有连接杆（26），两根所述连接杆（26）的尖端均开设有矩形缺口，所述传动杆（24）的前后两端与两个连接杆（26）的矩形缺口内腔转动连接，所述传动杆（24）的外壁固定套接有限位板（21），且限位板（21）的尖端开设有铰接缺口，所述第二转动套筒（25）的外壁中段位置向左水平设有支撑板（22），所述电动液压缸（23）固定设置在支撑板（22）的上端面，且电动液压缸（23）的尖端与限位板（21）的铰接缺口内腔铰接。
5.根据权利要求4所述的一种人工智能自动避障行走底盘，其特征在于：后侧所述转动盘（214）的径向侧壁水平内嵌有角度传感器（29），所述角度传感器（29）的信号输出端口与数据处理模块（5）的信号输入端口连接。
6.根据权利要求1所述的一种人工智能自动避障行走底盘，其特征在于：所述底盘（1）的底端面右侧前端面内嵌有高度传感器（12），所述高度传感器（12）的信号输出端口与数据处理模块（5）的信号输入端口连接。
7.根据权利要求1所述的一种人工智能自动避障行走底盘，其具体使用方法为：
S1、将驱动机构（4）的两根第一铰接杆（42）的顶端面分别铰接在底盘（1）的底端面左端前后两侧，将转向机构（2）的两根第二铰接杆（28）的顶端面分别铰接在底盘（1）的底端面右端前后两侧，两个调节机构（3）的伺服电机（32）分别固定安装在底盘（1）前后两端面中段位置；
S2、通过驱动电机（43）带动第二伞齿轮（47）转动，第二伞齿轮（47）带动第一伞齿轮（46）转动，使得连接轴（45）即可围绕第一转动套筒（44）内腔转动，使得前后两个动力轮（41）跟随连接轴（45）同步转动，实现对整个（1）驱动；
S3、通过在底盘（1）的内腔内嵌有用于为整个智能电路供电的蓄电池，然后通过将红外传感器（211）和距离传感器（212）水平安装在转向机构（2）的第二转动套筒（25）的外壁中段位置，即朝着底盘（1）行进方向的位置感应，利用红外传感器（211）来感应障碍物存在与否，一旦红外传感器（211）感应到障碍物，利用距离传感器（212）感应障碍物距离底盘（1）的水平距离，并回传至数据处理模块（5）进行分析处理；
S4、通过数据处理模块（5）控制电动液压缸（23）拉伸或者收缩，来带动限位板（21）前后位移，即带动传动杆（24）前后带动转动盘（214）的外壁上端的连接杆（26）的尖端前后移动，使得转向轮（27）的铰接座（213）与第二转动套筒（25）的铰接板（210）相应转动，实现调节转向轮（27）的转动方向，转向轮（27）转动的同时，利用角度传感器（29）感应转动的角度，并发送至数据处理模块（5）分析处理；
S5、当底盘（1）避开障碍物后，即可再次通过数据处理模块（5）控制电动液压缸（23）拉伸或者收缩，来带动限位板（21）前后位移，即带动传动杆（24）前后带动转动盘（214）的外壁上端的连接杆（26）的尖端前后移动，使得转向轮（27）的铰接座（213）与第二转动套筒（25）的铰接板（210）相应转动，实现调正转向轮（27）的转动方向，使得整个底盘（1）朝着正前方移动；
S6、当需要抬高整个底盘（1）的高度时，通过数据处理模块（5）控制前后两个伺服电机（32）同步正转，带动前后两根螺纹杆（33）转动，使得前后两根螺纹杆（33）在前后两个矩形升降座（34）的螺纹孔内腔转动，使得前后两个矩形升降座（34）同步上移，即可利用两根拉杆（31）分别拉动第一铰接杆（42）和第二铰接杆（28）的外壁底部向中间偏移，这样即可增高整个底盘（1）的垂直高度，以便于满足使用需求，同时利用高度传感器（12）对整个底盘（1）的垂直高度检测，并发送至数据处理模块（5）分析处理，达到预设高度即可停止前后两个伺服电机（32）转动，同样的道理，需要降低整个底盘（1）的高度时，仅需要控制前后两个伺服电机（32）同步反转即可。
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