CN113126626A - 移动机器人用对接装置及对接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动机器人用对接装置及对接方法，包括：对接座，用于与移动机器人对接连接；轨道，设置于所述对接座一侧表面；第一磁条，沿所述轨道向所述对接座的一侧方向伸出；第二磁条，固定设置于所述对接座，在所述第一磁条伸出的状态下，与所述第一磁条连接成连续的磁条；以及，执行机构，其设置在所述第一磁条基端，与所述轨道配合使所述第一磁条沿所述轨道移动，在所述第一磁条伸出后，将所述第一磁条折叠至与所述第二磁条连续。本发明满足移动机器人自行完成其他工作后又回到与对接座脱离的位置处重新对接，可适应不平整地面和室外环境，路径规划灵活。

Description

移动机器人用对接装置及对接方法

技术领域

本发明的实施例一般涉及机器人领域，并且更具体地，涉及一种移动机器人用对接装置及对接方法。

背景技术

目前工厂中常用移动机器人完成搬运作业，移动机器人指装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，旨在解决现有的物流货物或物料的进出存放搬运采用人工进行操作，工作效率低，工人劳动强度大的技术问题。移动机器人通常用磁导航来定位导向，常见的是将磁条贴在地面上规划好路径，移动机器人通过磁导航传感器检测地面上的磁条来运动。

但现有技术的存在如下缺点：(1)、用磁条规划路径对磁条的消耗量较大，成本较高；(2)、由于磁条是贴在地面上的，只能沿着磁条行走，改变路径需要贴新的磁条，路径规划不灵活，无法实现智能避让；(3)、磁条贴在地面上对地面平整度要求较高，因此不适合室外作业。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种移动机器人用对接装置及对接方法。

在本发明的第一方面，提供了一种移动机器人用对接装置。该磁条装置包括：

对接座，用于与移动机器人对接连接；

轨道，设置于所述对接座一侧表面；

第一磁条，沿所述轨道向所述对接座的一侧方向伸出；

第二磁条，固定设置于所述对接座，在所述第一磁条伸出的状态下，与所述第一磁条连接成连续的磁条；以及，

执行机构，其设置在所述第一磁条基端，与所述轨道配合使所述第一磁条沿所述轨道移动，在所述第一磁条伸出后，将所述第一磁条折叠至与所述第二磁条连续。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述执行机构包括，

滑动部，其安装于所述轨道，沿所述轨道移动；和

中间板，其一端与所述滑动部铰接，另一端与所述第一磁条的基端铰接，

在所述第一磁条移动至所述轨道端部时，所述中间板的另一端向所述第二磁条的端部方向折叠，使所述第一磁条与所述第二磁条连续。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述执行机构包括用于限制并禁止所述滑动部和所述第一磁条的之间的相对摆动的摆动限制组件。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述摆动限制组件包括，限制所述滑动部的与中间板铰接的端部，和所述第一磁条的与所述中间板铰接的端部之间的相对转动的连杆结构。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述摆动限制机构包括，

在所述滑动部的与中间板铰接的端部，与所述滑动部固定的固定侧皮带轮；

在所述第一磁条的与所述中间板铰接的端部，与所述第一磁条固定的摆动侧皮带轮；和

架设在所述固定侧皮带轮与所述摆动侧皮带轮之间的皮带。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述执行机构还具有，

设置在所述滑动部与所述中间板之间的和/或

设置在所述中间板与所述第一磁条之间的使铰接双方彼此摆动的施力组件。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述施力组件为使所述铰接双方彼此合拢的拉簧。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述轨道的所述第一磁条伸出侧的端部，所述滑动部的所述第二磁条侧，设置有支承并限制所述第一磁条和所述中间板摆动的限位辊，

在所述第一磁条伸出的过程中，直到所述中间板移动超出所述限位辊后，所述中间板相对于所述滑动部摆动，使所述第一磁条与所述第二磁条连续。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述第二磁条两端，分别设置向其两端伸出所述第一磁条的包括所述第一磁条和相应的所述执行机构的磁条组件。

两个所述磁条组件共用驱动所述滑动部沿所述轨道移动的驱动部，

所述驱动部包括驱动辊、从动辊和架设在两者之间的传动带，

两个所述磁条组件的所述滑动部分别与传动带的两边固定，而向相反方向沿轨道移动。

在本发明的第二方面，提供了一种移动机器人对接方法。该方法使用如上所述移动机器人用对接装置的移动机器人对接方法，包括：

移动机器人与对接装置的距离较远时，通过卫星定位来规划路径；

移动机器人与对接装置的距离较近时，通过超声定位来规划路径；

移动机器人与对接装置超近距离对接时，通过磁导航来定位导向，磁导航传感器感应到第一磁条并进行对接，第一磁条引导移动机器人向其延伸方向移动，对位至第二磁条上方，在光电传感器感应到设置于对接座指定的被检元件时，移动机器人停止移动。

本发明的满足了移动机器人和对接座脱离，自行完成其他工作后又回到与对接座脱离的位置处重新对接，可带动对接座一起移动。

该对接装置在空间有限的条件下，设置于对接座的第一磁条沿轨道移动使第一磁条可相对对接座伸缩，通过执行机构使第一磁条能够折叠，从而可以实现在移动机器人与对接座进行近距离对接的时候，可以让第一磁条伸出并折叠下压与第二磁条处在同一平面并连续，保证移动机器人和对接座顺利对接。

第一磁条设置为分别在第二磁条两端具有相应的磁条组件，能够向对接座的两侧同步伸缩。

本发明移动机器人在与对接座的较远处采用卫星定位，近处采用超声定位，更近处采用磁导航对接，使对接过程更加精准，并且使移动机器人行进路线更加灵活，能够适应不平整地面，适合应用在室外环境下，节省了磁条消耗。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的结构示意图；

图2是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的结构示意图；

图3是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的结构示意图；

图4是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的结构示意图；

图5是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的局部结构示意图；

图6是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的局部结构示意图；

图7是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的局部结构示意图；

图8是本发明的一个实施方式的移动机器人用对接装置的局部结构示意图。

其中，图1至图8中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100第一磁条，200第二磁条，300对接座，310底板，320限位辊，400轨道，500执行机构，510滑动部，511滑块，512连接块，513连接板，514传送带夹板，520中间板，530摆动限制组件，531固定侧皮带轮，532摆动侧皮带轮，533皮带，540拉簧，550拉簧板，600驱动部，611驱动辊，612从动辊，620传动带，630电机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对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作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面参照图1至图8来描述本发明的优选实施方式的对接装置。

如图1至4所示，对接装置包括：第一磁条100、第二磁条200、对接座300、轨道400和执行机构500，用于移动机器人对接使用。对接座300用于与移动机器人对接连接，可设置于货架、置物架、机器人等需要移动机器人搬运的设备的下部或侧边，可设置有多个，对接装置在移动机器人临近设备时，受到设置于移动机器人的磁导航传感器的感应，移动机器人与对接座对接并带动对接装置一起移动，从而实现搬运该设备。

对接座300呈方形板状，轨道400设置于对接座300的一侧并沿对接座300的平面延伸，在本实施方式中，轨道400设置为滑轨，向对接座300的宽度方向延伸至对接座300的两侧靠近边缘处。轨道400固定设置于设置在对接座300一侧表面的底板310，底板310沿对接座300的平面向轨道400的两侧延伸。

第一磁条100呈长条板状，设置在对接座300设置有轨道400的一侧，本实施方式中，第一磁条100和设置在第一磁条100基端、用于驱动第一磁条100沿轨道400方向移动的执行机构500构成磁条组件。第二磁条200固定设置与对接座300的另一侧面，在本实施方式中，对第二磁条200设置两组磁条组件，该两组磁条组件分别向第二磁条200的两端外侧伸出第一磁条100，并且对于这两组磁条组件使用一套驱动结构，对此将在后述详细说明。

在第二磁条200两端，分别设置向其两端伸出第一磁条100的包括第一磁条100和相应的执行机构500的磁条组件，各磁条组件在执行机构500将第一磁条100向对接座300外侧伸出后，使第二磁条200与第一磁条100在同一直线上。

第一磁条100通过执行机构500的滑动部510与轨道400连接。滑动部510具有与轨道400配合设置的滑块511，连接块512连接固定在滑块511一侧面，滑动部510还具有连接固定在连接块512下端的连接板513，连接板513向对接座300外侧一端设置中间板520，中间板520一端与连接板513通过轴钉铰接，另一端与第一磁条100通过轴钉铰接，从而连接板513通过中间板520与第一磁条100连接，使第一磁条100连接在轨道400的一侧。连接第一磁条100和中间板520的轴钉和第一磁条100没有相对转动，连接连接板513和中间板520的轴钉和连接板513也是没有相对转动的，两轴钉与中间板520发生相对转动。本实施方式中，第一磁条100通过磁条板与中间板520连接，磁条板向对接座300一侧的表面开放形成有凹槽，第一磁条100设置在凹槽内，延伸至磁条板的端部。

与滑动部510连接的驱动部600驱动滑动部510沿轨道400移动。驱动部包括驱动辊611、从动辊612和架设在两者之间的传动带620，设置在轨道400的另一侧。驱动辊611、从动辊612对置设置于底板310表面的两端处，使设置于两辊之间的传送带620与轨道400平行，驱动辊611、从动辊612的外侧四角处设置有支撑杆，支撑设置于驱动辊611、从动辊612及传动带620上方的顶板，并承载与驱动辊611连接的电机630。

两个磁条组件共用驱动滑动部510沿轨道400移动的驱动部600，两个磁条组件的滑动部510分别与传动带620的两方通过传送带夹板514固定，传送带夹板514形成大致相互垂直的两平面，一端夹持传送带620，另一端与滑块511连接固定。电机630驱动驱动辊611转动使传送带620绕驱动辊611、从动辊612动作时，两个磁条组件向相反方向沿轨道移动，从而设置于第一磁条基端的执行机构500与轨道400配合，并在电机630的驱动下，通过传送带620传动滑块511，滑块511带动第一磁条100沿轨道400移动，使第一磁条100可同步地向对接座300的对应的两个方向伸缩。

在轨道400的第一磁条100伸出侧的端部，滑动部510的第二磁条200侧设置有限位辊320，限位辊320通过连接件固定在底板310的两端边缘，其轴向与第一磁条100的伸出方向垂直，使限位辊320支承第一磁条100和中间板520。

在第一磁条100伸出的过程中，第一磁条100及中间板520移动经过限位辊320，直到中间板520移动超出离开限位辊320后，中间板520相对于滑动部510摆动，中间板520的另一端向第二磁条200的方向摆动，使第一磁条100向第二磁条200的平面方向移动。

如图5至8所示，执行机构500还包括摆动限制组件530，摆动限制组件530包括固定侧皮带轮531、摆动侧皮带轮532和皮带533。固定侧皮带轮531设置于滑动部510的与中间板520铰接的端部，与该铰接处的轴钉同轴设置，与滑动部510固定。摆动侧皮带轮532设置于第一磁条100的与中间板520铰接的端部，与该铰接处的轴钉同轴设置，与第一磁条100固定。皮带533架设在固定侧皮带轮531与摆动侧皮带轮532之间。固定侧皮带轮531、摆动侧皮带轮532与两轴钉之间没有相对转动，固定侧皮带轮531、摆动侧皮带轮532通过皮带533连接来传递转矩。因而中间板520、固定侧皮带轮531、皮带533和摆动侧皮带轮532，构成了限制滑动部510的与中间板520铰接的端部、和第一磁条100的与中间板520铰接的端部之间的相对转动的连杆结构，固定侧皮带轮531与中间板520之间的角度、摆动侧皮带轮532与第一磁条100之间的角度均恒定不变，从而摆动限制组件530限制并禁止滑动部510和第一磁条100的之间的相对摆动，使第一磁条100与中间板520之间角度发生变化的时候，同时中间板520与连接板513之间的角度也在发生着变化，通过皮带533和皮带轮的连接，连接板513和第一磁条100在伸缩过程中始终保持平行。

执行机构500还具有施力组件，本实施方式中，施力组件为使铰接双方彼此合拢的拉簧540。执行机构500还具有两个拉簧板550，两个拉簧板550分别设置于第一磁条100的上表面中部，以及中间板520靠近中间板520与连接板513连接处的一端的表面，拉簧540两端连接在两拉簧板550之间。

通过上述结构，实现了第一磁条100在伸出后自动折叠。在中间板520移动超出限位辊320后，第一磁条100和中间板520不再受限位辊320的支撑，第一磁条100移动至第二磁条200同一平面，此时，第一磁条100与第二磁条200之间存在一定距离。由于受到第一磁条100和中间板520之间拉簧540的拉力，使第一磁条100在伸出后具有向对接板300侧运动的趋势，铰接的中间板520和第一磁条100彼此摆动，第一磁条100和中间板520之间的角度从180°逐渐折叠到90°，折叠到90°会受到零件之间的尺寸限位住，第一磁条100和连接板513时刻保持平行，使第一磁条100与第二磁条200在同一高度并且连续，形成第一磁条100从第二磁条200的端部继续在该平面上向外侧延伸的状态，第二磁条200与伸出的第一磁条100连接成连续的磁条。

在其他实施方式中，施力组件可设置为轴簧，轴簧的一端与滑动部510的与中间板520的铰接处的轴钉连接，另一端与第一磁条100连接。

在其他实施方式中，施力组件也可设置在滑动部510与中间板520之间，向中间板520施加拉力，铰接的中间板520和滑动部510彼此摆动，使中间板520和第一磁条100向对接板300侧运动，使第一磁条100与第二磁条200连续。

本发明另一方面提供一种移动机器人对接方法，使用如上述的对接装置，包括：移动机器人与对接装置的距离较远时，通过卫星定位来规划路径；移动机器人与对接装置的距离较近时，通过超声定位来规划路径；移动机器人与对接装置超近距离对接时，通过磁导航来定位导向，与设置于对接座300的第二磁条200对位，完成对接。

本发明中，移动机器人在距离对接座较远时不需要铺设磁条轨道，减少磁条的消耗量，通过卫星定位控制移动路径可自由运行于任何地方，尤其适合应用于室外，行驶路径更加灵活。

进一步地，移动机器人距离对接装置较近时，由于采用超声定位，超声在距离对接装置20厘米左右时，难以精确定位第二磁条200，因而在移动机器人临近对接装置20厘米左右时转换为磁导航来定位导向。

移动机器人采用超声定位行驶至临近对接装置的第二磁条200端部20厘米左右时，对接装置的驱动部600电机630驱动驱动辊611转动，传送带620运行，两个磁条组件滑动部510分别沿轨道向对接座300的两侧移动，使第一磁条100从对接座300的两侧外侧伸出，执行机构500与轨道配合使第一磁条100沿轨道移动，在第一磁条100伸出至轨道400端部时，限位辊320限制第一磁条100和中间板520的摆动位置，中间板520的另一端向所述第二磁条的端部方向折叠，将第一磁条100折叠至与第二磁条200连续。

移动机器人的磁导航传感器感应到一侧第一磁条100并进行对接，第一磁条100引导移动机器人向其延伸方向移动，引导至第二磁条200上方，与第二磁条200对位，在光电传感器感应到设置于对接座300指定的被检元件时，移动机器人停止移动。

当设置第一磁条100的一侧朝上放置时，第一磁条100伸出后下压至与第二磁条200同一高度，便于移动机器人对接，使对接至到位的过程更连续。第一磁条100的设置增加了对接时移动机器人感应到的磁条的长度，使对接更加精准，并且本发明的对接装置对地面平整度没有要求，可以适应野外不平整路面环境。

在其他实施方式中，第一磁条100可设置为仅向对接座300一侧伸出，并具有相应的执行机构，移动机器人从对接座300的一侧与对接装置完成对接。

在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动机器人用对接装置，其特征在于，包括：

对接座，用于与移动机器人对接连接；

轨道，设置于所述对接座一侧表面；

第一磁条，沿所述轨道向所述对接座的一侧方向伸出；

第二磁条，固定设置于所述对接座，在所述第一磁条伸出的状态下，与所述第一磁条连接成连续的磁条；以及，

执行机构，其设置在所述第一磁条基端，与所述轨道配合使所述第一磁条沿所述轨道移动，在所述第一磁条伸出后，将所述第一磁条折叠至与所述第二磁条连续。

2.根据权利要求1所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

所述执行机构包括，

滑动部，其安装于所述轨道，沿所述轨道移动；和

中间板，其一端与所述滑动部铰接，另一端与所述第一磁条的基端铰接，

在所述第一磁条移动至所述轨道端部时，所述中间板的另一端向所述第二磁条的端部方向折叠，使所述第一磁条与所述第二磁条连续。

3.根据权利要求2所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

所述执行机构包括用于限制并禁止所述滑动部和所述第一磁条的之间的相对摆动的摆动限制组件。

4.根据权利要求3所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

所述摆动限制组件包括，限制所述滑动部的与中间板铰接的端部，和所述第一磁条的与所述中间板铰接的端部之间的相对转动的连杆结构。

5.根据权利要求3所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

所述摆动限制机构包括，

在所述滑动部的与中间板铰接的端部，与所述滑动部固定的固定侧皮带轮；

在所述第一磁条的与所述中间板铰接的端部，与所述第一磁条固定的摆动侧皮带轮；和

架设在所述固定侧皮带轮与所述摆动侧皮带轮之间的皮带。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

所述执行机构还具有，

设置在所述滑动部与所述中间板之间的

和/或

设置在所述中间板与所述第一磁条之间的

使铰接双方彼此摆动的施力组件。

7.根据权利要求6所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

所述施力组件为使所述铰接双方彼此合拢的拉簧。

8.根据权利要求6所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

在所述轨道的所述第一磁条伸出侧的端部，所述滑动部的所述第二磁条侧，设置有支承并限制所述第一磁条和所述中间板摆动的限位辊，

在所述第一磁条伸出的过程中，直到所述中间板移动超出所述限位辊后，所述中间板相对于所述滑动部摆动，使所述第一磁条与所述第二磁条连续。

9.根据权利要求1所述的移动机器人用对接装置，其特征在于，

在所述第二磁条两端，分别设置向其两端伸出所述第一磁条的包括所述第一磁条和相应的所述执行机构的磁条组件。

10.一种使用如权利要求1～9中任一项所述移动机器人用对接装置的移动机器人对接方法，其特征在于，包括：

移动机器人与对接装置的距离较远时，通过卫星定位来规划路径；

移动机器人与对接装置的距离较近时，通过超声定位来规划路径；

移动机器人与对接装置超近距离对接时，通过磁导航来定位导向，磁导航传感器感应到第一磁条并进行对接，第一磁条引导移动机器人向其延伸方向移动，对位至第二磁条上方，在光电传感器感应到设置于对接座指定的被检元件时，移动机器人停止移动。

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