CN114408036A - 一种自行走主动避障的工业机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业机器人技术领域，具体是一种自行走主动避障的工业机器人，包括盒体，所述盒体两端外壁的两侧位置均开设有缺口，其中一侧两个所述缺口的底部均活动安装有驱动轮组件，且两个所述驱动轮组件之间设置有转向组件，另一侧两个所述缺口的底部均固定安装有驱动轮组件，所述盒体的底部内壁安装有主控模块，所述盒体的顶部固定有盒盖，所述盒盖顶部的中部固定有避障雷达，所述避障雷达的四个侧面安装有视觉传感器，所述盒体的一侧外壁安装有清扫组件，所述驱动轮组件包括安装底板、伺服电机一、固定筒、传动轴和滚轮，本发明能够可以根据路面状况进行，自主的行走形式的更换，使机器人不能因为路况不平整而不能使用。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体是一种自行走主动避障的工业机器人。
背景技术
随着社会的不断发展和科技的不断进步，机械化、自动化、标准化生产已经逐渐成为发展趋势，传统的生产方式，已经越来越不能适应时代的发展要求。
现有技术中，存在问题如下：现有的工业机械人一般都采用滚轮的形式进行移动，但是如果路面不太光整，如果使用滚轮，则容易陷入路坑中，这时候一般采用履带式滚动进行移动，但是履带式滚动在较平滑的路面移动缓慢，因此我们公开了一种自行走主动避障的工业机器人。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自行走主动避障的工业机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种自行走主动避障的工业机器人，包括盒体，所述盒体两端外壁的两侧位置均开设有缺口，其中一侧两个所述缺口的底部均活动安装有驱动轮组件，且两个所述驱动轮组件之间设置有转向组件，另一侧两个所述缺口的底部均固定安装有驱动轮组件，所述盒体的底部内壁安装有主控模块，所述盒体的顶部固定有盒盖，所述盒盖顶部的中部固定有避障雷达，所述避障雷达的四个侧面安装有视觉传感器，所述盒体的一侧外壁安装有清扫组件。
优选的，所述驱动轮组件包括安装底板、伺服电机一、固定筒、传动轴和滚轮，其中一侧两个所述安装底板转动安装在对应缺口的底部内壁上，另一侧两个所述安装底板固定安装在对应缺口的底部内壁上，所述固定筒固定在安装底板的顶部，所述伺服电机一固定在固定筒的一侧外壁上，所述传动轴的一端头固定在伺服电机一的输出轴上，所述滚轮与传动轴同轴且固定在传动轴的另一端上。
优选的，所述转向组件包括连杆、电动伸缩杆二、转动块一和转动块二，所述连杆的两端头分别转动安装在两个与对应缺口形成转动配合的安装底板上，所述连杆的两端头与两个安装底板转点和两个安装底板与对应缺口转点的连线相互平行，所述转动块一转动安装在盒体的底部，所述转动块二转动安装在连杆的顶部非中部位置，所述电动伸缩杆二的两端分别与转动块一和转动块二相固定。
优选的，所述驱动轮组件还包括支撑板一、顶板、电动伸缩杆一、三角板、三个支撑轮和履带，所述支撑板一固定在固定筒的顶部，所述顶板固定在支撑板一的顶部，所述电动伸缩杆一固定在顶板的一端上，所述电动伸缩杆一的伸缩端固定有固定件，所述三角板固定在固定件的一侧外壁上，三个所述支撑轮分别转动安装在三角板面向滚轮一侧外壁三个端点处，所述履带套接在三个支撑轮的外周壁上。
优选的，所述驱动轮组件还包括固定杆、传动杆、伞齿轮一、伞齿轮二、伞齿轮三和锥齿轮环，所述固定杆贯穿位于三角板顶端支撑轮的一侧外壁且与三角板形成固定配合，所述传动杆的贯穿固定杆的顶部且形成滑动配合，所述伞齿轮二与位于三角板顶端支撑轮同轴且相互固定，所述伞齿轮一和伞齿轮三分别固定在传动杆的顶部和底部，所述伞齿轮一与伞齿轮二的相啮合，所述锥齿轮环与滚轮同轴且固定在滚轮面向三角板的一侧外壁上，所述伞齿轮三与锥齿轮环相啮合。
优选的，所述驱动轮组件还包括支撑板二、环状的限位板和弹簧，所述支撑板二固定在三角板的一侧外壁上，所述支撑板二被传动杆贯穿且形成滑动配合，所述限位板固定在传动杆的外周壁上且位于支撑板二的下方，所述弹簧套接在传动杆的外周壁上，所述弹簧的两端分别与支撑板二和限位板相接触。
优选的，所述清扫组件包括伺服电机二、安装板一、伺服电机三、顶部开设有螺纹孔的移动板、传动带、多个毛刷、螺纹杆、安装板二和两个传动轮，所述安装板一和安装板二呈上下分布且固定在盒体的同一侧外壁上，所述螺纹杆的两端分别转动安装在安装板一和安装板二上，所述伺服电机二固定在安装板一的顶部上，所述螺纹杆固定在伺服电机二的输出轴上，所述螺纹杆通过螺纹连接在螺纹孔的内壁上，所述移动板与盒体相接触，两个所述传动轮转动安在移动板的底部两端上，所述传动带套接在两个传动轮的外周壁上，所述伺服电机三固定在移动板的顶部上，其中一个所述传动轮固定在伺服电机三的输出轴。
本发明通过改进在此提供一种自行走主动避障的工业机器人，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明有两种工作状态，第一模式，当视觉传感器对路面进行扫描，判断路况为平整地面上，伺服电机一可以使传动轴进行转动，传动轴使滚轮进行转动，可以使机械人进行行走，采用四个单独的电机，使每个驱动轮组件可单独进行工作，避免了复杂的机械传动，便于维修和更换；第二工作模式，当视觉传感器对路面进行扫描，判断路况为不平整的，此时电动伸缩杆一伸长，使当三角板下移，伞齿轮三和锥齿轮环相接触，因为滚轮带动锥齿轮环转动，伞齿轮三从而进行转动，伞齿轮三借助传动杆使伞齿轮一转动，因为伞齿轮一与伞齿轮二相啮合，所以伞齿轮二转动，从而与伞齿轮二相固定的支撑轮进行同步转动，从而三个支撑轮转动，三个支撑轮上的履带进行传动，从而使机器人进行移动，这样能够可以根据路面状况进行，自主的行走形式的更换，使机器人不能因为路况不平整而不能使用；
其二：本发明机器人上设置有避障雷达和视觉传感器，两者既可以作为检测物料位置的传感器，同时也可以用于识别障碍物信息，强化机器人的避障能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明的第一视角立体结构示意图；
图2是本发明的第二视角立体结构示意图；
图3是本发明的正视结构示意图；
图4是图3的A-A剖切结构示意图；
图5是本发明的驱动轮组件结构示意图；
图6是本发明的驱动轮组件左视结构示意图；
图7是本发明的驱动轮组件正视结构示意图；
图8是图7的B-B剖切结构示意图；
图9是图8的A处放大结构示意图。
附图标记说明：
1、盒体；2、盒盖；3、避障雷达；4、视觉传感器；5、驱动轮组件；501、安装底板；502、伺服电机一；503、固定筒；504、支撑板一；505、顶板；506、电动伸缩杆一；507、履带；508、滚轮；509、三角板；510、支撑轮；511、锥齿轮环；512、传动轴；513、伞齿轮一；514、伞齿轮二；515、固定杆；516、传动杆；517、支撑板二；518、弹簧；519、限位板；520、伞齿轮三；6、伺服电机二；7、安装板一；8、伺服电机三；9、移动板；10、传动带；11、毛刷；12、螺纹杆；13、安装板二；14、传动轮；15、主控模块；16、转动块一；17、电动伸缩杆二；18、转动块二；19、连杆。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，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。
本发明通过改进在此提供一种自行走主动避障的工业机器人，本发明的技术方案是：
如图1-图9所示，一种自行走主动避障的工业机器人，包括盒体1，盒体1两端外壁的两侧位置均开设有缺口，其中一侧两个缺口的底部均活动安装有驱动轮组件5，且两个驱动轮组件5之间设置有转向组件，另一侧两个缺口的底部均固定安装有驱动轮组件5，盒体1的底部内壁安装有主控模块15，盒体1的顶部固定有盒盖2，盒盖2顶部的中部固定有避障雷达3，避障雷达3的四个侧面安装有视觉传感器4，盒体1的一侧外壁安装有清扫组件。
对上述结构进行补充说明：主控模块15包含有CPU主控芯片、控制电路、显示电路、WIFI模块、蓝牙模块、USB电路和串口电路；避障雷达3、视觉传感器4、驱动轮组件5、转向组件和清扫组件均与控制电路相连；其中，控制电路、显示电路、电路、WIFI模块、蓝牙模块、USB电路、串口电路均与所述CPU主控芯片相连。
进一步的，驱动轮组件5包括安装底板501、伺服电机一502、固定筒503、传动轴512和滚轮508，其中一侧两个安装底板501转动安装在对应缺口的底部内壁上，另一侧两个安装底板501固定安装在对应缺口的底部内壁上，固定筒503固定在安装底板501的顶部，伺服电机一502固定在固定筒503的一侧外壁上，传动轴512的一端头固定在伺服电机一502的输出轴上，滚轮508与传动轴512同轴且固定在传动轴512的另一端上。
借由上述机构：伺服电机一502可以使传动轴512进行转动，传动轴512使滚轮508进行转动，可以使机械人进行行走，采用四个单独的电机，使每个驱动轮组件5可单独进行工作，避免了复杂的机械传动，便于维修和更换。
进一步的，转向组件包括连杆19、电动伸缩杆二17、转动块一16和转动块二18，连杆19的两端头分别转动安装在两个与对应缺口形成转动配合的安装底板501上，连杆19的两端头与两个安装底板501转点和两个安装底板501与对应缺口转点的连线相互平行，转动块一16转动安装在盒体1的底部，转动块二18转动安装在连杆19的顶部非中部位置，电动伸缩杆二17的两端分别与转动块一16和转动块二18相固定。
借由上述机构：因为连杆19的两端头与两个安装底板501转点和两个安装底板501与对应缺口转点的连线相互平行，这样可以构成平行四边形结构，当电动伸缩杆二17伸缩可以带动连杆19左右移动，从而可以控制转向。
进一步的，驱动轮组件5还包括支撑板一504、顶板505、电动伸缩杆一506、三角板509、三个支撑轮510和履带507，支撑板一504固定在固定筒503的顶部，顶板505固定在支撑板一504的顶部，电动伸缩杆一506固定在顶板505的一端上，电动伸缩杆一506的伸缩端固定有固定件，三角板509固定在固定件的一侧外壁上，三个支撑轮510分别转动安装在三角板509面向滚轮508一侧外壁三个端点处，履带507套接在三个支撑轮510的外周壁上。
借由上述机构：三个支撑轮510进行转动的时候，可以使套在三个支撑轮510上的履带507进行传动，从而使机器人进行移动。
进一步的，驱动轮组件5还包括固定杆515、传动杆516、伞齿轮一513、伞齿轮二514、伞齿轮三520和锥齿轮环511，固定杆515贯穿位于三角板509顶端支撑轮510的一侧外壁且与三角板509形成固定配合，传动杆516的贯穿固定杆515的顶部且形成滑动配合，伞齿轮二514与位于三角板509顶端支撑轮510同轴且相互固定，伞齿轮一513和伞齿轮三520分别固定在传动杆516的顶部和底部，伞齿轮一513与伞齿轮二514的相啮合，锥齿轮环511与滚轮508同轴且固定在滚轮508面向三角板509的一侧外壁上，伞齿轮三520与锥齿轮环511相啮合。
借由上述机构：当三角板509下移，伞齿轮三520和锥齿轮环511相接触，因为滚轮508带动锥齿轮环511转动，伞齿轮三520从而进行转动，伞齿轮三520借助传动杆516使伞齿轮一513转动，因为伞齿轮一513与伞齿轮二514相啮合，所以伞齿轮二514转动，从而与伞齿轮二514相固定的支撑轮510进行同步转动。
进一步的，驱动轮组件5还包括支撑板二517、环状的限位板519和弹簧518，支撑板二517固定在三角板509的一侧外壁上，支撑板二517被传动杆516贯穿且形成滑动配合，限位板519固定在传动杆516的外周壁上且位于支撑板二517的下方，弹簧518套接在传动杆516的外周壁上，弹簧518的两端分别与支撑板二517和限位板519相接触。
借由上述结构：弹簧518对限位板519施加向下作用力，使传动杆516下移，使伞齿轮一513与伞齿轮二514相互紧贴。
进一步的，清扫组件包括伺服电机二6、安装板一7、伺服电机三8、顶部开设有螺纹孔的移动板9、传动带10、多个毛刷11、螺纹杆12、安装板二13和两个传动轮14，安装板一7和安装板二13呈上下分布且固定在盒体1的同一侧外壁上，螺纹杆12的两端分别转动安装在安装板一7和安装板二13上，伺服电机二6固定在安装板一7的顶部上，螺纹杆12固定在伺服电机二6的输出轴上，螺纹杆12通过螺纹连接在螺纹孔的内壁上，移动板9与盒体1相接触，两个传动轮14转动安在移动板9的底部两端上，传动带10套接在两个传动轮14的外周壁上，伺服电机三8固定在移动板9的顶部上，其中一个传动轮14固定在伺服电机三8的输出轴。
借由上述结构：伺服电机二6使螺纹杆12转动，螺纹杆12通过螺纹传动形式使移动板9上下移动，然后伺服电机三8使其中一个传动轮14转动，两个传动轮14上的传动带10进行传动，传动带10的底部毛刷11进行传动，从而可以清扫平整道路上的碎石。
工作原理：有两种工作状态，第一模式，当视觉传感器4对路面进行扫描，判断路况为平整地面上，伺服电机一502可以使传动轴512进行转动，传动轴512使滚轮508进行转动，可以使机械人进行行走，采用四个单独的电机，使每个驱动轮组件5可单独进行工作，避免了复杂的机械传动，便于维修和更换；第二工作模式，当视觉传感器4对路面进行扫描，判断路况为不平整的，此时电动伸缩杆一506伸长，使当三角板509下移，伞齿轮三520和锥齿轮环511相接触，因为滚轮508带动锥齿轮环511转动，伞齿轮三520从而进行转动，伞齿轮三520借助传动杆516使伞齿轮一513转动，因为伞齿轮一513与伞齿轮二514相啮合，所以伞齿轮二514转动，从而与伞齿轮二514相固定的支撑轮510进行同步转动，从而三个支撑轮510转动，三个支撑轮510上的履带507进行传动，从而使机器人进行移动。
机器人上设置有避障雷达3和视觉传感器4，两者既可以作为检测物料位置的传感器，同时也可以用于识别障碍物信息，强化机器人的避障能力。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种自行走主动避障的工业机器人，其特征在于：包括盒体(1)，所述盒体(1)两端外壁的两侧位置均开设有缺口，其中一侧两个所述缺口的底部均活动安装有驱动轮组件(5)，且两个所述驱动轮组件(5)之间设置有转向组件，另一侧两个所述缺口的底部均固定安装有驱动轮组件(5)，所述盒体(1)的底部内壁安装有主控模块(15)，所述盒体(1)的顶部固定有盒盖(2)，所述盒盖(2)顶部的中部固定有避障雷达(3)，所述避障雷达(3)的四个侧面安装有视觉传感器(4)，所述盒体(1)的一侧外壁安装有清扫组件。
2.根据权利要求1所述的一种自行走主动避障的工业机器人，其特征在于：所述驱动轮组件(5)包括安装底板(501)、伺服电机一(502)、固定筒(503)、传动轴(512)和滚轮(508)，其中一侧两个所述安装底板(501)转动安装在对应缺口的底部内壁上，另一侧两个所述安装底板(501)固定安装在对应缺口的底部内壁上，所述固定筒(503)固定在安装底板(501)的顶部，所述伺服电机一(502)固定在固定筒(503)的一侧外壁上，所述传动轴(512)的一端头固定在伺服电机一(502)的输出轴上，所述滚轮(508)与传动轴(512)同轴且固定在传动轴(512)的另一端上。
3.根据权利要求2所述的一种自行走主动避障的工业机器人，其特征在于：所述转向组件包括连杆(19)、电动伸缩杆二(17)、转动块一(16)和转动块二(18)，所述连杆(19)的两端头分别转动安装在两个与对应缺口形成转动配合的安装底板(501)上，所述连杆(19)的两端头与两个安装底板(501)转点和两个安装底板(501)与对应缺口转点的连线相互平行，所述转动块一(16)转动安装在盒体(1)的底部，所述转动块二(18)转动安装在连杆(19)的顶部非中部位置，所述电动伸缩杆二(17)的两端分别与转动块一(16)和转动块二(18)相固定。
4.根据权利要求2所述的一种自行走主动避障的工业机器人，其特征在于：所述驱动轮组件(5)还包括支撑板一(504)、顶板(505)、电动伸缩杆一(506)、三角板(509)、三个支撑轮(510)和履带(507)，所述支撑板一(504)固定在固定筒(503)的顶部，所述顶板(505)固定在支撑板一(504)的顶部，所述电动伸缩杆一(506)固定在顶板(505)的一端上，所述电动伸缩杆一(506)的伸缩端固定有固定件，所述三角板(509)固定在固定件的一侧外壁上，三个所述支撑轮(510)分别转动安装在三角板(509)面向滚轮(508)一侧外壁三个端点处，所述履带(507)套接在三个支撑轮(510)的外周壁上。
5.根据权利要求4所述的一种自行走主动避障的工业机器人，其特征在于：所述驱动轮组件(5)还包括固定杆(515)、传动杆(516)、伞齿轮一(513)、伞齿轮二(514)、伞齿轮三(520)和锥齿轮环(511)，所述固定杆(515)贯穿位于三角板(509)顶端支撑轮(510)的一侧外壁且与三角板(509)形成固定配合，所述传动杆(516)的贯穿固定杆(515)的顶部且形成滑动配合，所述伞齿轮二(514)与位于三角板(509)顶端支撑轮(510)同轴且相互固定，所述伞齿轮一(513)和伞齿轮三(520)分别固定在传动杆(516)的顶部和底部，所述伞齿轮一(513)与伞齿轮二(514)的相啮合，所述锥齿轮环(511)与滚轮(508)同轴且固定在滚轮(508)面向三角板(509)的一侧外壁上，所述伞齿轮三(520)与锥齿轮环(511)相啮合。
6.根据权利要求5所述的一种自行走主动避障的工业机器人，其特征在于：所述驱动轮组件(5)还包括支撑板二(517)、环状的限位板(519)和弹簧(518)，所述支撑板二(517)固定在三角板(509)的一侧外壁上，所述支撑板二(517)被传动杆(516)贯穿且形成滑动配合，所述限位板(519)固定在传动杆(516)的外周壁上且位于支撑板二(517)的下方，所述弹簧(518)套接在传动杆(516)的外周壁上，所述弹簧(518)的两端分别与支撑板二(517)和限位板(519)相接触。
7.根据权利要求1所述的一种自行走主动避障的工业机器人，其特征在于：所述清扫组件包括伺服电机二(6)、安装板一(7)、伺服电机三(8)、顶部开设有螺纹孔的移动板(9)、传动带(10)、多个毛刷(11)、螺纹杆(12)、安装板二(13)和两个传动轮(14)，所述安装板一(7)和安装板二(13)呈上下分布且固定在盒体(1)的同一侧外壁上，所述螺纹杆(12)的两端分别转动安装在安装板一(7)和安装板二(13)上，所述伺服电机二(6)固定在安装板一(7)的顶部上，所述螺纹杆(12)固定在伺服电机二(6)的输出轴上，所述螺纹杆(12)通过螺纹连接在螺纹孔的内壁上，所述移动板(9)与盒体(1)相接触，两个所述传动轮(14)转动安在移动板(9)的底部两端上，所述传动带(10)套接在两个传动轮(14)的外周壁上，所述伺服电机三(8)固定在移动板(9)的顶部上，其中一个所述传动轮(14)固定在伺服电机三(8)的输出轴。
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-
2022
- 2022-01-27 CN CN202210097521.8A patent/CN114408036A/zh active Pending
Patent Citations (8)
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