CN113341948A - 一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人技术领域，且公开了一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，包括外壳、控制系统和万向轮驱动系统，所述外壳包括上盖板，上盖板的一侧固定连接有多个侧边板，侧边板的一侧固定连接有下盖板，所述控制系统包括第一电机驱动模块和第二电机驱动模块，且第一电机驱动模块和第二电机驱动模块通过螺栓固定在下盖板的上表面，所述下盖板的上表面固定连接有隔板。本发明不仅能够使机器人灵活移动，增强了机器人的灵活性，而且能够扩展视觉传感器，从而搭建更为复杂的智能机器人系统，还能够降低直流减速电机的输出转速，同时能够通过一维激光传感器及时的测定目标距离，实现无接触远距离测量。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体为一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人。
背景技术
移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统，它集合了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科技术。随着机器人技术的快速发展，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用，因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。
目前移动机器人主要分为腿式、轮式、履带式和混合式等，目前在教学领域中轮式移动机器人较为常用。根据轮子的形式主要分为普通轮、麦克纳姆轮和全向轮等。目前教学中应用的移动机器人主要是普通轮式机器人，其中以两轮差分驱动机器人或四驱移动机器人为主，基于全向轮设计的移动机器人具有灵活性高的特点，而基于麦克纳姆轮设计的移动机器人虽然也具有较好的灵活性，能够承受较大负载，但麦克纳姆轮的制作价格较高，性价比远不如全向轮，用于教学的移动机器人一般具有激光传感器、视觉传感器等多种传感器，各个高校需要根据自身的需求进行定制，可扩展性差。因此，亟待提出一种结构紧凑、机动性能灵活、性价比高的移动机器人，能够满足机器人工程专业的教学需求。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，主要为解决现有的机器人大都结构不够紧凑、机动性能不够灵活、性价比低的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，包括外壳、控制系统和万向轮驱动系统，所述外壳包括上盖板，上盖板的一侧固定连接有多个侧边板，侧边板的一侧固定连接有下盖板，所述控制系统包括第一电机驱动模块和第二电机驱动模块，且第一电机驱动模块和第二电机驱动模块通过螺栓固定在下盖板的上表面，所述下盖板的上表面固定连接有隔板，隔板的上表面固定连接有主控板、STM32控制板和无线传输模块，所述万向轮驱动系统包括第一直流减速电机、第二直流减速电机和第三直流减速电机，所述下盖板的底部固定连接有第一支架、第二支架和第三支架，且第一支架、第二支架和第三支架分别与第一直流减速电机、第二直流减速电机和第三直流减速电机相固定。
进一步的，所述侧边板的一侧开设有多个安装孔。
在前述方案的基础上，所述侧边板的一侧开设有多个散热孔，且侧边板的一侧开有多个观察口。
作为本发明再进一步的方案，所述锂电池的顶部固定连接有电池盒，电池盒内放置有锂电池。
进一步的，所述下盖板的上表面设有电压转换模块，且电压转换模块位于侧边板与隔板之间。
在前述方案的基础上，所述上盖板的上表面开有多个固定孔，且固定孔为弧形结构。
作为本发明再进一步的方案，所述第一直流减速电机输出轴的一端穿过第一支架固定连接有第一万向轮，所述第二直流减速电机输出轴的一端穿过第二支架固定连接有第二万向轮，所述第三直流减速电机输出轴的一侧穿过第三支架固定连接有第三万向轮。
进一步的，所述隔板的上表面固定连接有传感器固定板，传感器固定板的上表面固定连接有一维激光传感器。
在前述方案的基础上，所述STM32控制板预留IIC、SPI、UART接口，所述主控板预留多个USB接口。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，具备以下有益效果：
1、该可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，通过在万向轮驱动系统的设置，能够驱动移动机器人实现前进、后退、转弯、原地旋转、斜向运动等，从而使机器人灵活移动，增强了机器人的灵活性。
2、该可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，通过在隔板上安装主控板的设置，当启动机器人时，主控板上预留的USB接口能够扩展视觉传感器等，从而搭建更为复杂的智能机器人系统，提高了机器的智能性。
3、该可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，通过在第一电机驱动模块与第二电机驱动模块的配合使用，当启动机器人时，第一电机驱动模块能够驱动第一直流减速电机和第二直流减速电机，第二电机驱动模块能够驱动第三直流减速电机，从而降低输出转速，提高电机的输出扭矩，还可以降低负载的惯量。
4、该可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，通过在传感器固定板上安装一维激光传感器的设置，能够记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，从而及时的测定目标距离，实现了无接触远距离测量。
附图说明
图1为本发明提出的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人的立体结构示意图；
图2为本发明提出的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人的主视结构示意图；
图3为本发明提出的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人的底部结构示意图；
图4为本发明提出的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人的内部结构示意图；
图5为本发明提出的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人的内部立体结构示意图。
图中：101、外壳；102、控制系统；103、万向轮驱动系统；201、电池盒；202、散热孔；203、STM32控制板；204、主控板；205、第一电机驱动模块；206、第二电机驱动模块；207、无线传输模块；208、隔板；209、一维激光传感器；210、传感器固定板；211、锂电池；212、电压转换模块；301、上盖板；302、侧边板；303、下盖板；401、第一万向轮；402、第一支架；403、第一直流减速电机；404、第二万向轮；405、第二支架；406、第二直流减速电机；407、第三万向轮；408、第三支架；409、第三直流减速电机。
具体实施方式
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。
参照图1-图5，一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，包括外壳101、控制系统102和万向轮驱动系统103，万向轮驱动系统103能够驱动移动机器人实现前进、后退、转弯、原地旋转、斜向运动等，使机器人灵活的移动，外壳101包括上盖板301，上盖板301的一侧通过螺栓固定有多个侧边板302，侧边板302的一侧通过螺栓固定有下盖板303，控制系统102包括第一电机驱动模块205和第二电机驱动模块206，且第一电机驱动模块205和第二电机驱动模块206通过螺栓固定在下盖板303的上表面，下盖板303的上表面通过铜柱固定有隔板208，隔板208的上表面通过通过铜柱固定有主控板204、STM32控制板203和无线传输模块207，STM32控制板203能够控制第一电机驱动模块205和第二电机驱动模块206输出PWM波，并且可以通过无线传输模块207实现与上位机进行通讯，万向轮驱动系统103包括第一直流减速电机403、第二直流减速电机406和第三直流减速电机409，第一电机驱动模块205能够驱动第一直流减速电机403和第二直流减速电机406，第二电机驱动模块206能够驱动第三直流减速电机409，下盖板303的底部通过螺栓固定有第一支架402、第二支架405和第三支架408，且第一支架402、第二支架405和第三支架408分别与第一直流减速电机403、第二直流减速电机406和第三直流减速电机409相固定。
本发明中，需要说明的是，侧边板302的一侧开设有多个安装孔，侧边板302的一侧开设有多个散热孔202，散热孔202能够使外壳101的内部空气与外部空气向流通，防止内部环境过热，且侧边板302的一侧开有多个观察口，锂电池211的顶部通过螺栓固定有电池盒201，电池盒201内放置有锂电池211，下盖板303的上表面设有电压转换模块212，且电压转换模块212位于侧边板302与隔板208之间，电压转换模块212将锂电池211的电压转换为其他模块的供电电源，上盖板301的上表面开有多个固定孔，且固定孔为弧形结构，第一直流减速电机403输出轴的一端穿过第一支架402通过螺栓固定有第一万向轮401，第二直流减速电机406输出轴的一端穿过第二支架405通过螺栓固定有第二万向轮404，第三直流减速电机409输出轴的一侧穿过第三支架408通过螺栓固定有第三万向轮407，隔板208的上表面通过铜柱固定有传感器固定板210，传感器固定板210的上表面通过螺栓固定有一维激光传感器209，一维激光传感器209能够记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，从而及时的测定目标距离，实现了无接触远距离测量，主控板204通过以太网接口读取一维激光传感器209的数据，并基于该数据实现自主导航定位，STM32控制板203预留IIC、SPI、UART接口，用于扩展其他的传感器模块，如超声波、红外测距等，主控板204预留多个USB接口，USB接口能够扩展视觉传感器等，从而搭建更为复杂的智能机器人系统。
工作原理：当机器人使用时，通过控制系统102的设置，首先，STM32控制板203控制第一电机驱动模块205、第二电机驱动模块206输出PWM波，控制第一直流减速电机403、第二直流减速电机406、第三直流减速电机409的转速，然后第一电机驱动模块205驱动第一直流减速电机403和第二直流减速电机406，同时第二电机驱动模块206能够驱动第三直流减速电机409，降低输出转速，提高电机的输出扭矩，从而第一直流减速电机403输出轴的一端带动第一万向轮401转动，第二直流减速电机406输出轴的一端带动第二万向轮404转动，第三直流减速电机409输出轴的一端带动第三万向轮407转动，然后带动万向轮驱动系统103实现前进、后退、转弯、原地旋转、斜向运动等动作，通过电压转换模块212的设置，将锂电池211的电压转换为其他模块的供电电源，同时通过一维激光传感器209的设置，一维激光传感器209记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，从而及时的测定目标距离，然后主控板204通过以太网接口读取一维激光传感器209的数据，并基于该数据实现自主导航定位，同时，通过无线传输模块207实现与上位机进行通讯。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
在该文中的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在该文中的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
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 (9)
1.一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，包括外壳（101）、控制系统（102）和万向轮驱动系统（103），其特征在于，所述外壳（101）包括上盖板（301），上盖板（301）的一侧固定连接有多个侧边板（302），侧边板（302）的一侧固定连接有下盖板（303），所述控制系统（102）包括第一电机驱动模块（205）和第二电机驱动模块（206），且第一电机驱动模块（205）和第二电机驱动模块（206）固定连接在下盖板（303）的上表面，所述下盖板（303）的上表面固定连接有隔板（208），隔板（208）的上表面固定连接有主控板（204）、STM32控制板（203）和无线传输模块（207），所述万向轮驱动系统（103）包括第一直流减速电机（403）、第二直流减速电机（406）和第三直流减速电机（409），所述下盖板（303）的底部固定连接有第一支架（402）、第二支架（405）和第三支架（408），且第一支架（402）、第二支架（405）和第三支架（408）分别与第一直流减速电机（403）、第二直流减速电机（406）和第三直流减速电机（409）相固定。
2.根据权利要求1所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述侧边板（302）的一侧开设有多个安装孔。
3.根据权利要求1所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述侧边板（302）的一侧开设有多个散热孔（202），且侧边板（302）的一侧开有多个观察口。
4.根据权利要求1所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述锂电池（211）的顶部固定连接有电池盒（201），电池盒（201）内放置有锂电池（211）。
5.根据权利要求1所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述下盖板（303）的上表面设有电压转换模块（212），且电压转换模块（212）位于侧边板（302）与隔板（208）之间。
6.根据权利要求1所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述上盖板（301）的上表面开有多个固定孔，且固定孔为弧形结构。
7.根据权利要求1所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述第一直流减速电机（403）输出轴的一端穿过第一支架（402）固定连接有第一万向轮（401），所述第二直流减速电机（406）输出轴的一端穿过第二支架（405）固定连接有第二万向轮（404），所述第三直流减速电机（409）输出轴的一侧穿过第三支架（408）固定连接有第三万向轮（407）。
8.根据权利要求5所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述隔板（208）的上表面固定连接有传感器固定板（210），传感器固定板（210）的上表面固定连接有一维激光传感器（209）。
9.根据权利要求1所述的一种可自主导航定位的六边形全向式移动机器人，其特征在于：所述STM32控制板（203）预留IIC、SPI、UART接口，所述主控板（204）预留多个USB接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210903 |