CN114089771B - 一种自调节行走机器人及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自调节行走机器人及其调节方法，行走机器人包括底座、升降机构、升降框、机械手调节机构、机械手、四个行走机构、宽度调节机构、激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三、重力传感器和控制器。升降机构安装在底座中部。升降框驱动安装在升降机构上。机械手调节机构安装在升降框上。机械手安装在机械手调节机构一侧。宽度调节机构设置在位于机械手一侧的行走机构与底座之间。激光传感器一安装在升降机构远离底座一端。激光传感器二安装在的机械手上。激光传感器三安装在位于机械手一侧的行走机构上。重力传感器安装在机械手上。通过实时判断
Figure DDA0003371209530000011
是否大于一个预定值，来实时监测机器人的平稳性能，提高行走机器人的稳定性。

Description

一种自调节行走机器人及其调节方法
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种自调节行走机器人及其调节方法。
背景技术
现有的行走机器人在利用机械手进行货物的抓取和运输过程中，底座的宽度都是固定的，不能进行调整，而行走机器人实际工作过程中，考虑到货物的重量以及位置会导致行走机器人的整体重心偏离，因此会有侧翻的风险。若直接加宽底座的宽度，则会导致底座占用空间变大，行进时不便。
因此，提出一种可以在工作过程中自行调节底座宽度的行走机器人。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中行走机器人底座宽度不能调整，导致会有侧翻风险存在的问题，提供一种自调节行走机器人。
一种自调节行走机器人，包括底座、升降机构、升降框、机械手调节机构、机械手、四个行走机构、宽度调节机构、激光传感器一、激光传感器二、激光传感器三、重力传感器和控制器。升降机构安装在底座中部。升降框驱动安装在升降机构上。机械手调节机构安装在升降框上。机械手安装在机械手调节机构一侧，用于抓放货物。四个行走机构分别设置在底座四角。宽度调节机构设置在位于机械手一侧的行走机构与底座之间，用于调节底座与行走机构之间的距离。激光传感器一安装在升降机构远离底座一端，用于测量自身与机械手调节机构之间的距离H。激光传感器二安装在的机械手上，用于测量自身与升降框外壁之间的距离L1。激光传感器三安装在位于机械手一侧的行走机构上，用于检测与底座一侧之间的距离L2。重力传感器安装在机械手上，用于检测机械手上抓取的货物的重量M。
控制器用于：
Ⅰ判断机械手是否抓取有货物。
Ⅱ在重量M大于一个预设重量时，则判断机械手(15)抓取有货物，且实时判断
Figure BDA0003371209510000021
是否小于预定值。
Ⅲ当
Figure BDA0003371209510000022
小于预定值时，控制宽度调节机构驱动行走机构向远离底座的方向滑动，使激光传感器三与底座一侧之间的距离L2变大，直到
Figure BDA0003371209510000023
大于预定值。
上述宽度调节机构包括调节腔、电机三、滑动杆和丝杆四。调节腔开设在底座内。电机三安装在调节腔内。滑动杆一端与行走机构固定连接，且另一端贯穿底座侧壁，并可沿调节腔滑动。丝杆四与滑动杆同轴设置，且一端驱动安装在电机四输出端，另一端套设在滑动杆位于调节腔内的一端，丝杆四与滑动杆螺纹连接。
在其中一个实施例中，自调节行走机器人还包括用于报警的警报器。控制器还用于当宽度调节机构驱动行走机构向远离底座的方向滑动到极限位置时，
Figure BDA0003371209510000024
仍小于预定值，驱动所述警报器发出警报。
在其中一个实施例中，所述警报器为语音报警器、或灯光报警器、或者声光报警器。
在其中一个实施例中，升降机构包括丝杆一、导杆一、顶板和电机一。导杆一竖直放置且活动贯穿升降框，导杆一的一端固定安装在底座上，另一端与顶板固定连接；电机一固定安装在顶板上，且电机一的输出端与丝杆一一端固定连接，丝杆一竖直放置且远离电机一的一端转动安装在底座内；所述升降框与丝杆一螺纹连接。
在其中一个实施例中，导杆一不少于一根。
在其中一个实施例中，所述机械手调节机构包括丝杆二、电机二、推板、导杆二和推杆。电机二安装在升降框远离机械手的一侧，丝杆二可转动式安装在升降框内，且丝杆二一端与电机二的输出端同轴固定连接；导杆二两端固定安装在升降框内且与丝杆二平行布设，推板活动套设在导杆二上，且推板与丝杆二螺纹连接，，推杆一端固定安装在推板上，且另一端活动贯穿升降框与机械手固定连接。
在其中一个实施例中，所述行走机构包括移动轮、安装架、车轮电机、减速器和电机四。减速器通过螺栓安装在滑动杆一侧。移动轮转动安装在安装架上，且内部集成有车轮电机。所述安装架通过轴承活动安装在减速器的输出部。所述电机四安装在减速器上。
在其中一个实施例中，所述底座包括第一座体和第二座体，所述第一座体和第二座体之间设置有长度调节结构，所述长度调节结构包括电机五、丝杆五和导向件，电机五固定安装在第一座体上，且电机五的输出端与丝杆五一端固定连接，丝杆五另一端与第二座体螺纹连接。导向件两端分别安装在第一座体和第二座体上。
本发明还公开了一种自调节行走机器人的调节方法，应用于所述的自调节行走机器人中。所述调节方法包括以下步骤：
实时测量激光传感器一与机械手调节机构之间的距离H。
实时测量激光传感器二与升降框外壁之间的距离L1。
实时测量激光传感器三与底座一侧之间的距离L2。
实时测量机械手上抓取的货物的重量M。
实时判断M是否为0。
若重量M不为0时，则实时判断
Figure BDA0003371209510000031
是否小于一个预定值。
若
Figure BDA0003371209510000032
小于预定值时，控制器驱动宽度调节机构使行走机构向远离底座的方向滑动，进而激光传感器三与底座一侧之间的距离L2变大，直到
Figure BDA0003371209510000033
大于所述预定值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过实时检测激光传感器一与机械手调节机构之间的距离H、激光传感器二与升降框外壁之间的距离L1、激光传感器三与底座一侧之间的距离L2和机械手上抓取的货物的重量M，并且判断
Figure BDA0003371209510000041
是否大于一个预定值，来实时监测机器人的平稳性能，提高行走机器人在工作过程中的稳定性和安全性。也可以规避风险，避免行走机器人工作过程中有超出自身工作范围的操作。
附图说明
图1为自调节行走机器人的主视图。
图2为图1中A处的结构放大图。
图3为自调节行走机器人中行走机构的结构示意图。
图4为自调节行走机器人中的底座在一种状态下的俯视图。
图5自调节行走机器人中的底座在另一种状态下的俯视图。
图6为自调节行走机器人的调节方法的流程图。
图中：1-底座、101-第一座体、102-第二座体、2-丝杆一、3-导杆一、4-顶板、5-电机一、6-激光传感器一、7-升降框、8-丝杆二、9-电机二、10-推板、11-导杆二、12-推杆、13-调节腔、14-激光传感器二、15-机械手、16-激光传感器三、19-滑动杆、20-电机三、21-移动轮、22-安装架、23-车轮电机、24-减速器、25-电机四、26-丝杆四、27-电机五、28-丝杆五、29-导向件。
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。
需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一种自调节行走机器人，包括底座1、升降机构、升降框7、机械手调节机构、机械手15、四个行走机构、宽度调节机构、激光传感器一6、激光传感器二14、激光传感器三16、重力传感器和控制器。本实施例中，激光传感器一6、激光传感器二14、激光传感器三16不做特别限制，主要用于测量距离，当然，也可以是测距仪，因此，不在具体展开说明。升降机构安装在底座1中部。升降框7驱动安装在升降机构上。机械手调节机构安装在升降框7上。机械手15安装在机械手调节机构一侧，用于抓放货物。在进行获取抓取和运输过程中，根据货物的高度升降机构带动升降框7升降调节，达到便于机械手15进行货物抓取或者放下的高度，同时，机械手调节机构还可以改变机械手15水平方向上的位置，提高机械手15的工作范围，提高适用性。本实施例中，四个行走机构分别设置在底座1四角。宽度调节机构用于调节底座1与行走机构之间的距离。本实施例中，宽度调节机构设置在位于机械手15一侧的行走机构与底座1之间，当然，底座1另一侧的行走机构与底座1之间可以是固定连接，也可以设置宽度调节机构，具体可以根据实际需要进行选择。激光传感器一6用于测量与机械手调节机构之间的距离H，本实施例中，激光传感器一6安装在升降机构远离底座1一端。激光传感器二14用于测量与升降框7外壁之间的距离L1，本实施例中，激光传感器二14安装在的机械手15上。激光传感器三16用于检测与底座1一侧之间的距离L2，激光传感器三16安装在位于机械手15一侧的行走机构上。重力传感器安装在机械手15上，用于检测机械手15上抓取的货物的重量M。
由于机械手15在货物运输过程中，可能是将低处的货物夹取输送到另一个地方的高处，所以机器人和货物整体的重心会不断变化，其中，当L1和M变大时会导致整体中心偏离变大，机器人侧翻的风险提高；H和L2变大会导致整体中心偏离变小，机器人侧翻的风险降低。因此，控制L1和M，以及H和L2之间关系变化可以保证机器人的稳定性。
请结合图2，本实施例中，宽度调节机构包括调节腔13、电机三20、滑动杆19和丝杆四26。调节腔13开设在底座1内。电机三20安装在调节腔13内。滑动杆19一端与行走机构固定连接，且另一端滑动贯穿底座1侧壁延伸至调节腔13内。丝杆四26与滑动杆19同轴设置，且一端驱动安装在电机四20的输出端，另一端套设在滑动杆19位于调节腔13内的一端，丝杆四26与滑动杆19螺纹连接。在进行宽度调解时，电机三20工作带动丝杆四26转动，丝杆四26转动带动滑动杆19滑动，进而带动行走机构滑动，完成行走机构与底座1之间的距离调节。
本实施例中，升降机构包括丝杆一2、导杆一3、顶板4和电机一5，导杆一3竖直放置且活动贯穿升降框7，导杆一3的一端固定安装在底座1上，另一端与顶板4固定连接；电机一5固定安装在顶板4上，且电机一5的输出端与丝杆一2一端固定连接，丝杆一2竖直放置且远离电机一5的一端转动安装在底座1内；所述升降框7与丝杆一2螺纹连接。当电机一5工作时，输出轴带动丝杆一2转动，丝杆一2转动带动升降框7沿着导杆一3升降，从而改变升降框7的高度，也就是改变了机械手15的高度。当然，在本实施例中，导杆一3的具体数量不加限制，可以为一根、两根、三根等等。
在其中一个实施例中，所述机械手调节机构包括丝杆二8、电机二9、推板10、导杆二11和推杆12，电机二9安装在升降框7远离机械手15的一侧，丝杆二8可转动式安装在升降框7内，且丝杆二8一端与电机二9的输出端同轴固定连接；导杆二11两端固定安装在升降框7内且与丝杆二8平行布设，推板10活动套设在导杆二11上，且推板10与丝杆二8螺纹连接，，推杆12一端固定安装在推板10上，且另一端活动贯穿升降框7与机械手15固定连接。在电机二9工作时，输出轴带动丝杆二8转动，丝杆二8带动推板10在升降框7内沿着导杆二11滑动，进而通过推杆12带动机械手15完成位置调节。当然，在本实施例中，导杆二11的具体数量不加限制，可以为一根、两根、三根等等。
请结合图3，本实施例中，所述行走机构包括移动轮21、安装架22、车轮电机23、减速器24和电机四25。减速器24通过螺栓安装在滑动杆19一侧。移动轮21转动安装在安装架22上，且内部集成有车轮电机23，移动轮21在车轮电机23的带动下能够自行转动。所述安装架22通过轴承活动安装在减速器24的输出部。所述电机四25安装在减速器24上。减速器24用于调整转速以及改变转动方向。
请结合图4和图5，所述底座1包括第一座体101和第二座体102。所述第一座体101和第二座体102之间设置有长度调节结构。长度调节结构用于调节底座1的整体长度，进一步提高底座1的尺寸范围，通过对移动轮21的方向进行改变，可以使得底座1可以适应更多的行驶轨道，提高适用性。例如：当宽度调节后不能适应行进轨道，可以改变移动轮21的行进方向，使之与原来的行进方向相垂直，通过长度调节结构进行调节，使之适应行进轨道。长度调节结构具体的类型不加以限制，本实施例中，长度调节结构包括电机五27、丝杆五28和导向件29，电机五27固定安装在第一座体101上，且电机五27的输出端与丝杆五28一端固定连接，丝杆五28另一端与第二座体102螺纹连接；导向件29两端分别安装在第一座体101和第二座体102上。导向件29的具体类型不加以限制，可以为伸缩杆，当为伸缩杆时，两端固定安装在两个座体上；可以为套筒和套杆，当为套筒和套杆时，套筒和套杆分别固定安装在第一座体101和第二座体102上，且套杆一端活动套设在套筒内。还可以为套杆和滑槽，当为套杆和滑槽时，套杆一端固定在其中一个座体上，另一端滑动套设在滑槽内，滑槽开设在另一个座体内。本实施例中，导向件29的具体数量不加以限制，不少于一根即可。
在其中一个实施例中，所述宽度调节结构和长度调节结构均可设置电磁锁，当需要进行宽度或者长度调节时，电磁锁打开；当调节完毕后，电磁锁锁住，防止在外力作用下，长度和宽度发生变化，提高稳定性和安全性。
控制器用于：
Ⅰ判断机械手15是否抓取有货物。
Ⅱ在重量M大于一个预设重量时，则判断机械手(15)抓取有货物，且实时判断
Figure BDA0003371209510000081
是否小于一个预定值。当然，若是机械手15没有抓取货物，则不需要调节，行走机器人正常工作。
Ⅲ当
Figure BDA0003371209510000082
小于预定值时，控制宽度调节机构驱动行走机构向远离底座1的方向滑动，使激光传感器三16与底座1一侧之间的距离L2变大，直到
Figure BDA0003371209510000083
大于预定值。保证
Figure BDA0003371209510000084
大于预定值会保证行走机器人在载物行进过程中不会侧翻，提高安全性，因为，货物越高、距离升降框7越远、货物越重，均会提高侧翻风险，所以需要保证L2的值足够大。当然，若始终大于预定值，就不需要进行调节。
在其中一个实施例中，自调节行走机器人还包括用于报警的警报器。警报器主要用于提醒机器人处于非正常工作状态，因此只要能够起到提醒作用皆可，本实施例中，警报器可以为语音报警器、或灯光报警器、或者声光报警器等等。控制器还用于当宽度调节机构驱动行走机构向远离底座1的方向滑动到极限位置时，
Figure BDA0003371209510000085
仍小于预定值，驱动所述警报器发出警报。通过设置警报器，可以规避风险，避免行走机器人工作过程中有超出自身工作范围的操作。
本实施例通过实时检测激光传感器一与机械手调节机构之间的距离H、激光传感器二与升降框外壁之间的距离L1、激光传感器三与底座一侧之间的距离L2和机械手上抓取的货物的重量M，并且判断
Figure BDA0003371209510000091
是否大于一个预定值，来实时监测机器人的平稳性能，提高行走机器人在工作过程中的稳定性和安全性。也可以规避风险，避免行走机器人工作过程中有超出自身工作范围的操作。
实施例2
请结合图6，本实施例公开了一种自调节行走机器人的调节方法，采用如实施例1所述的自调节行走机器人。所述调节方法包括以下步骤：
实时测量激光传感器一与机械手调节机构之间的距离H。
实时测量激光传感器二与升降框外壁之间的距离L1。
实时测量激光传感器三与底座一侧之间的距离L2。
实时测量机械手上抓取的货物的重量M。
实时判断重量M是否为0。
若重量M不为0时，则实时判断
Figure BDA0003371209510000092
是否小于一个预定值。当然，若是M为0，则不需要调节，行走机器人正常工作。
若
Figure BDA0003371209510000093
小于预定值时，控制器控制宽度调节机构驱动行走机构向远离底座1的方向滑动，进而激光传感器三16与底座1一侧之间的距离L2变大，直到
Figure BDA0003371209510000094
大于所述预定值。保证
Figure BDA0003371209510000095
大于预定值会保证行走机器人在载物行进过程中不会侧翻，提高安全性，因为，货物越高、距离升降框7越远、货物越重，均会提高侧翻风险，所以需要保证L2的值足够大。当然，若始终大于预定值，就不需要进行调节。
本实施例中，当控制器控制宽度调节机构驱动行走机构向远离底座1的方向滑动到极限位置时，
Figure BDA0003371209510000096
仍小于所述预定值，则控制器驱动警报器发出警报。
本实施例与实施例1有相同的有益效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种自调节行走机器人，其特征在于，其包括：
底座(1)；
升降机构，其安装在底座(1)中部；
升降框(7)，所述升降机构驱动升降框(7)升降；
机械手调节机构，其安装在升降框(7)上；
机械手(15)，其安装在机械手调节机构一侧，用于抓放货物；
四个行走机构，其分别设置在底座(1)四角；
宽度调节机构，其设置在位于机械手(15)一侧的行走机构与底座(1)之间，用于调节底座(1)与行走机构之间的距离；
激光传感器一(6)，其安装在升降机构远离底座(1)一端，用于测量自身与机械手调节机构之间的距离H；
激光传感器二(14)，其安装在的机械手(15)上，用于测量自身与升降框(7)外壁之间的距离L1；
激光传感器三(16)，其安装在位于机械手(15)一侧的行走机构上，用于检测自身与底座(1)之间的距离L2；
重力传感器，其用于检测机械手(15)上抓取的货物的重量M；以及
控制器，其用于：
Ⅰ、判断机械手(15)是否抓取有货物；
Ⅱ、在重量M大于一个预设重量时，则判断机械手(15)抓取有货物，且实时判断
Figure FDA0003684915380000011
是否小于一个预定值；
Ⅲ、当
Figure FDA0003684915380000012
小于预定值时，控制宽度调节机构驱动行走机构向远离底座(1)的方向滑动，使激光传感器三(16)与底座(1)一侧之间的距离L2变大，直到
Figure FDA0003684915380000013
大于预定值。
2.根据权利要求1所述的自调节行走机器人，其特征在于，所述宽度调节机构包括：
调节腔(13)，其开设在底座(1)内；
电机三(20)，其安装在调节腔(13)内；
滑动杆(19)，其一端与行走机构固定连接，另一端贯穿底座(1)侧壁，并可沿所述调节腔(13)滑动；以及
丝杆四(26)，其与滑动杆(19)同轴设置，且一端驱动安装在电机四(20)的输出端，另一端套设在滑动杆(19)位于调节腔(13)内的一端，丝杆四(26)与滑动杆(19)螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的自调节行走机器人，其特征在于，还包括：
用于报警的警报器；
所述控制器还用于在宽度调节机构驱动行走机构向远离底座(1)的方向滑动到极限位置，且
Figure FDA0003684915380000021
仍小于预定值时，驱动所述警报器发出警报。
4.根据权利要求3所述的自调节行走机器人，其特征在于，所述警报器为语音报警器、或灯光报警器、或者声光报警器。
5.根据权利要求1所述的自调节行走机器人，其特征在于，所述升降机构包括丝杆一(2)、导杆一(3)、顶板(4)和电机一(5)，导杆一(3)竖直放置且活动贯穿升降框(7)，导杆一(3)的一端固定安装在底座(1)上，另一端与顶板(4)固定连接；电机一(5)固定安装在顶板(4)上，且电机一(5)的输出端与丝杆一(2)一端固定连接，丝杆一(2)竖直放置且远离电机一(5)的一端转动安装在底座(1)内；所述升降框(7)与丝杆一(2)螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的自调节行走机器人，其特征在于，所述机械手调节机构包括丝杆二(8)、电机二(9)、推板(10)、导杆二(11)和推杆(12)，电机二(9)安装在升降框(7)远离机械手(15)的一侧，丝杆二(8)可转动式安装在升降框(7)内，且丝杆二(8)一端与电机二(9)的输出端同轴固定连接；导杆二(11)两端固定安装在升降框(7)内且与丝杆二(8)平行布设，推板(10)活动套设在导杆二(11)上，且推板(10)与丝杆二(8)螺纹连接，推杆(12)一端固定安装在推板(10)上，且另一端活动贯穿升降框(7)与机械手(15)固定连接。
7.根据权利要求1所述的自调节行走机器人，其特征在于，所述行走机构包括移动轮(21)、安装架(22)、车轮电机(23)、减速器(24)和电机四(25)，减速器(24)安装在滑动杆(19)一侧，移动轮(21)转动安装在安装架(22)上，且内部集成有车轮电机(23)，所述安装架(22)活动安装在减速器(24)的输出部，所述电机四(25)安装在减速器(24)上。
8.根据权利要求1所述的自调节行走机器人，其特征在于，所述底座(1)包括第一座体(101)和第二座体(102)，所述第一座体(101)和第二座体(102)之间设置有长度调节结构，所述长度调节结构包括电机五(27)、丝杆五(28)和导向件(29)，电机五(27)固定安装在第一座体(101)上，且电机五(27)的输出端与丝杆五(28)一端固定连接，丝杆五(28)另一端与第二座体(102)螺纹连接；导向件(29)两端分别安装在第一座体(101)和第二座体(102)上。
9.一种自调节行走机器人的调节方法，其应用于如权利要求1至8中任意一项所述的自调节行走机器人中；其特征在于，所述调节方法包括以下步骤：
实时测量激光传感器一与机械手调节机构之间的距离H；
实时测量激光传感器二与升降框外壁之间的距离L1；
实时测量激光传感器三与底座一侧之间的距离L2；
实时测量机械手上抓取的货物的重量M；
实时判断重量M是否为0；
若重量M不为0时，则实时判断
Figure FDA0003684915380000031
是否小于一个预定值；
若
Figure FDA0003684915380000032
小于预定值时，控制器驱动宽度调节机构使行走机构向远离底座(1)的方向滑动，进而激光传感器三(16)与底座(1)一侧之间的距离L2变大，直到
Figure FDA0003684915380000041
大于所述预定值。
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