CN114770527A - 移动机器人的气囊式关节组件和多机协作搬运系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提出一种移动机器人的气囊式关节组件和多机协作搬运系统。其中，该移动机器人的气囊式关节组件包括吸盘模块、气囊模块、转动模块、X移动模块和Y移动模块。所述气囊模块的上端与吸盘模块相连，气囊模块的下端与转动模块相连。X移动模块包括用于测量X向位移的X向直线位移传感器，Y移动模块包括用于测量Y向位移的Y向直线位移传感器。转动模块沿Y向可移动地设在Y移动模块上，转动模块与Y向直线位移传感器相连，Y移动模块沿X向可移动地设在所述X移动模块上，Y移动模块与X向直线位移传感器相连。本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件具有测定关节的变形信息的准确性高及运动学分析精度高的优点。

Description

移动机器人的气囊式关节组件和多机协作搬运系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种移动机器人的气囊式关节组件和具有该移动机器人的气囊式关节组件的多机协作搬运系统。

背景技术

移动机器人已广泛应用于仓储物流、家庭服务、军事国防和星球探测等领域，市场前景非常乐观。但目前移动机器人多是针对负载尺寸、重量及其它特殊需求来设计专用的规格型号，随着仓储物流、航空制造、星球探测等领域中物品种类、规格的日趋繁多，会导致不同尺寸、重量跨度的机器人规格日益增加。单个机器人对物品的型号、重量适应性差，进而造成机器人利用率低、存储以及转运不便的问题。

采用多个移动机器人协作来实现不同尺寸、不同重量的负载的搬运。例如，在每个移动机器人上设置关节组成移动机器人构成的多机协作搬运系统，基于麦克纳姆轮移动机器人的多机系统难以在非平整路面行驶，每个移动机器人构成的多机协作搬运系统通过关节与负载相连，现有机器人关节采用柔性连接，往往是通过拉线传感器测定柔性连接的形变，进而检测柔性关节的变形信息，存在测量误差大的问题，并使以此数据建立的机构学模型完成的运动学分析也存在精度低的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种移动机器人的气囊式关节组件。该移动机器人的气囊式关节组件具有测定关节的变形信息的准确性高和运动学分析精度高的优点。

本发明实施例还提出一种多机协作搬运系统。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件，包括吸盘模块、气囊模块、转动模块、X移动模块和Y移动模块。

所述气囊模块具有在上下方向上相对的上端和下端，所述上端与吸盘模块相连，所述下端与所述转动模块相连。所述X移动模块包括用于测量X向位移的X向直线位移传感器，所述Y移动模块包括用于测量Y向位移的Y向直线位移传感器。所述转动模块沿Y向可移动地设在所述Y移动模块上，所述转动模块与所述Y向直线位移传感器相连，所述Y移动模块沿X向可移动地设在所述X移动模块上，所述Y移动模块与所述X向直线位移传感器相连。

本申请并不限于此，例如在另一些实施例中，所述转动模块沿X向可移动地设在所述X移动模块上，所述转动模块与所述X向直线位移传感器相连，所述X移动模块沿Y向可移动地设在所述Y移动模块上，所述X移动模块与所述Y向直线位移传感器相连。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件，通过将所述转动模块与所述Y向直线位移传感器相连，所述Y移动模块沿X向可移动地设在所述X移动模块上，所述Y移动模块与所述X向直线位移传感器相连，进而直接测定出气囊式关节组件的在运动过程中的X向和Y向的偏移量，具有测定的准确性高的优点，并将此测定的数据建立相应的数据模型，具有运算简便，运动学分析精度高的优点。

由此，本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件具有测定关节的变形信息的准确性高和运动学分析精度高的优点。

在一些实施例中，所述X移动模块包括第一固定基板、X轴移动部和所述X向直线位移传感器，所述X向直线位移传感器设置在所述第一固定基板的上表面，所述X轴移动部包括第一安装架、第一活动推板和第一复位件，所述第一安装架设置在所述第一固定基板的上表面，所述第一活动推板沿着所述X向可移动地设在所述第一安装架上，所述第一活动推板具有复位位置和偏移位置，所述第一复位件可驱动所述第一活动推板沿所述X向由所述第一活动推板的所述偏移位置移动至所述复位位置。

所述Y移动模块包括第二固定基板、Y轴移动部和所述Y向直线位移传感器，所述Y向直线位移传感器设置在所述第二固定基板的上表面，所述Y轴移动部包括第二安装架、第二活动推板和第二复位件，所述第二安装架设置在所述第二固定基板的上表面，所述第二活动推板沿着所述Y向可移动地设在所述第二安装架上，所述第二活动推板具有复位位置和偏移位置，所述第二复位件可驱动所述第二活动推板沿所述Y向由所述第二活动推板的所述偏移位置移动至所述复位位置。

其中所述第一活动推板和所述第二固定基板相连，所述X向直线位移传感器和所述第二固定基板相连，所述第二活动推板和所述转动模块相连，所述Y向直线位移传感器和所述转动模块相连；

在一些实施例中，所述X轴移动部为两个，两个所述X轴移动部以所述X向直线位移传感器为中心间隔对称设置在所述第一固定基板上。

在一些实施例中，所述第一安装架包括第一导杆、第一安装板和第二安装板，所述第一安装板和所述第二安装板沿所述X向间隔开地设置在所述第一固定基板的上表面，所述第一导杆的一端与所述第一安装板相连，所述第一导杆的另一端与所述第二安装板相连，所述第一活动推板沿所述X向由所述第一活动推板的所述复位位置和所述偏移位置之间可移动地套设在所述第一导杆上，所述第一复位件套设在所述第一导杆上。

所述第二安装架包括第二导杆、第三安装板和第四安装板，所述第三安装板和所述第四安装板沿所述Y向间隔开地设置在所述第二固定基板的上表面，所述第二导杆的一端与所述第三安装板相连，所述第二导杆的另一端与所述第四安装板相连，所述第二活动推板沿所述Y向在所述第二活动推板的所述复位位置和所述偏移位置之间可移动地套设在所述第二导杆上，所述第二复位件套设在所述第二导杆上。

在一些实施例中，所述第一导杆具有多个，多个所述第一导杆沿所述Y向间隔开地设置，多个所述第一导杆均穿在所述第一活动推板上；所述第二导杆具有多个，多个所述第二导杆沿所述X向间隔开地设置，多个所述第二导杆均穿在所述第二活动推板上。

在一些实施例中，所述第一复位件包括第一弹性部和第二弹性部，所述第一弹性部的一端与所述第一活动推板连接，所述第一弹性部的另一端与所述第一安装板相连，所述第二弹性部的一端与所述第一活动推板连接，所述第二弹性部的另一端与所述第二安装板相连；在所述第一活动推板的所述复位位置，所述第一弹性部和所述第二弹性部处于自然状态，在所述第一活动推板处于所述偏移位置，所述第一弹性部处于压缩或拉伸状态。

所述第二复位件包括第三弹性部和第四弹性部，所述第三弹性部的一端与所述第二活动推板连接，所述第三弹性部的另一端与所述第三安装板相连，所述第四弹性部的一端与所述第二活动推板连接，所述第四弹性部的另一端与所述第四安装板相连；在所述第二活动推板的所述复位位置，所述第三弹性部和所述第四弹性部处于自然状态，在所述第二活动推板处于所述偏移位置时，所述第三弹性部处于压缩或拉伸状态。

在一些实施例中，所述第一弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环，所述第二弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环，所述第三弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环，所述第四弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环。

在一些实施例中，所述X移动模块还包括设置在所述第一固定基板上的第一导轨和第一滑块中的一者，所述Y移动模块具有第一滑块和第一导轨中的另一者，所述第一导轨沿X向延伸，所述第一滑块沿所述X向可移动地设置在所述第一导轨上。

所述Y移动模块还包括设置在所述第二固定基板上的第二导轨和第二滑块中的一者，所述Y移动模块具有第二滑块和第二导轨中的另一者，所述第二导轨沿Y向延伸，所述第二滑块沿所述Y向可移动地设置在所述第二导轨上。

在一些实施例中，所述X移动模块包括还包括两个第一限位块，两个所述第一限位块沿所述X向间隔开地设置在所述第一固定基板上，所述Y移动模块的下端具有第一活动限位块，其中所述第一活动限位块在所述X向上位于两个所述第一限位块之间，所述第一活动限位块在所述X向上与两个所述第一限位块相对设置。

所述Y移动模块包括还包括两个第二限位块，两个所述第二限位块沿所述Y向间隔开地设置在所述第二固定基板上，所述转动模块的下端具有第二活动限位块，其中所述第二活动限位块在所述Y向上位于两个所述第二限位块之间，所述第二活动限位块在所述Y向上与两个所述第二限位块相对设置。

在一些实施例中，所述吸盘模块包括吸盘基板和吸盘，所述吸盘间隔开地设置在所述吸盘基板上，所述吸盘基板的下端与所述气囊模块的上端相连。

所述关节组件还包括滑觉传感器、第一倾角传感器和第二倾角传感器，所述滑觉传感器设置在所述吸盘基板上，所述第一倾角传感器设置在所述吸盘基板上；所述第二倾角传感器设置在所述转动模块的上端。

在一些实施例中，所述吸盘为多个，多个所述吸盘间隔开地设置在所述吸盘基板上，多个所述吸盘为真空吸盘、永磁吸盘和复合吸盘中的至少一者。

在一些实施例中，所述复合吸盘包括真空吸盘件、永磁吸盘件和真空设备，所述永磁吸盘件的下端与所述吸盘基板相连，所述永磁吸盘件具有安装腔，所述真空吸盘件包括吸盘本体和吸盘安装座，所述吸盘本体一部分设置在永磁吸盘件的上端，所述吸盘本体向下延伸并伸入所述安装腔内，所述吸盘安装座设置在所述安装腔内，且所述吸盘安装座与所述吸盘本体的下端连接，所述真空吸盘件设有连通所述吸盘本体的吸附腔与所述真空设备的气流通道。

在一些实施例中，所述转动模块包括：连接板、支撑轴、轴承、轴承座、中空电机、电机座和角位移传感器。

所述连接板与所述气囊模块的下端相连，所述支撑轴的轴线沿上下方向延伸，所述支撑轴与所述连接板相连，所述轴承套设在所述支撑轴上，所述轴承的内圈与所述支撑轴相连，所述轴承座上具有安装孔，所述轴承的外圈与所述安装孔的孔壁相连，所述中空电机设置在所述轴承座的下方，所述支撑轴的一部分伸出所述轴承座，所述支撑轴的所述一部分与所述中空电机连接，所述电机座套在所述中空电机上，所述电机座设在所述Y移动模块中一者的上端。所述角位移传感器的壳体与所述中空电机相连，所述角位移传感器的输入端与所述支撑轴相连，以便检测所述支撑轴的旋转角度。

本发明实施例的移动机器人多机协作搬运系统，包括负载和多个移动机器人，多个所述移动机器人设置在所述负载的下端，所述移动机器人包括移动机器人本体和设置在所述移动机器人本体上的上述任一项移动机器人的气囊式关节组件，所述吸盘模块的上端与所述负载相连。

附图说明

图1是本发明一个实施例的移动机器人的立体图。

图2是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的立体图。

图3是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的变形后的立体图。

图4是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的立体图，省略X移动模块和Y移动模块。

图5是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的X移动模块和Y移动模块的爆炸图。

图6是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的X轴移动部的立体图。

图7是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的Y轴移动部的立体图。

图8是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的永磁吸盘件的爆炸图。

图9是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的真空吸盘的爆炸图。

图10是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的复合吸盘的爆炸图。

图11是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的复合吸盘的剖视图。

图12是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的转动模块的爆炸图。

图13是本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件的转动模块的剖视图。

图14是本发明实施例的多机协作搬运系统的立体图。

附图标记：多机协作搬运系统1000；气囊式关节组件100；机器人本体200；负载300；

吸盘模块1；吸盘基板11；复合吸盘12；真空吸盘件121；吸盘本体1211；吸盘安装座1212；永磁吸盘件122；安装腔1221；气囊接头124；永磁吸盘13；真空吸盘14；气流通道15；

气囊模块2；

转动模块3；连接板31；支撑轴32；轴承33；轴承座34；中空电机35；电机法兰351；电机转子352；电机定子353；电机座36；转接板37；第二滑块372；角位移传感器38；

X移动模块4；第一固定基板41；

X轴移动部42；第一安装架421；第一导杆4211；第一安装板4212；第二安装板4213；第一活动推板422；第一复位件423；第一弹性部4231；第二弹性部4232；

X向直线位移传感器43；第一导轨44；第一限位块45；

Y移动模块5；第二固定基板51；

Y轴移动部52；第二安装架521；第二导杆5211；第三安装板5212；第四安装板5213；

第二活动推板522；第二复位件523；第三弹性部5231；第四弹性部5232；

Y向直线位移传感器53；第二导轨54；第二限位块55；第一活动限位块56；第一滑块57；

滑觉传感器6；第一倾角传感器7；第二倾角传感器8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图14描述本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，包括吸盘模块1、气囊模块2、转动模块3、X移动模块4和Y移动模块5。

气囊模块2具有在上下方向上相对的上端和下端，上端与吸盘模块1相连，下端与转动模块3相连。X移动模块4包括用于测量X向(例如，图3中左右方向)位移的X向直线位移传感器43，Y移动模块5包括用于测量Y向位移的Y向(例如，图3中前后方向)直线位移传感器53。转动模块3沿Y向可移动地设在Y移动模块5上，转动模块3与Y向直线位移传感器53相连，Y移动模块5沿X向可移动地设在X移动模块4上，Y移动模块5与X向直线位移传感器43相连。

本申请并不限于此，例如在另一些实施例中，转动模块3沿X向可移动地设在X移动模块4上，转动模块3与X向直线位移传感器43相连，X移动模块4沿Y向可移动地设在Y移动模块5上，X移动模块4与Y向直线位移传感器53相连。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过将转动模块3与Y向直线位移传感器53相连，Y移动模块5沿X向可移动地设在X移动模块4上，Y移动模块5与X向直线位移传感器43相连X向直线位移传感器43，进而直接测定出气囊式关节组件100的在运动过程中的X向和Y向的偏移量，具有测定的准确性高的优点，并将此测定的数据建立相应的数据模型，具有运算简便和运动学分析精度高的优点。

由此，本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100具有测定关节的变形信息的准确性高，并具有简化数据分析及运动学分析精度高的优点。

如图3和图5所示，X移动模块4包括第一固定基板41、X轴移动部42和X向直线位移传感器43，X向直线位移传感器43设置在第一固定基板41的上表面，X轴移动部42包括第一安装架421、第一活动推板422和第一复位件423，第一安装架421设置在第一固定基板41的上表面，第一活动推板422沿着X向可移动地设在第一安装架421上，第一活动推板422具有复位位置和偏移位置，第一复位件423可驱动第一活动推板422沿X向由第一活动推板422的偏移位置移动至复位位置。

相应地，Y移动模块5包括第二固定基板51、Y轴移动部52和Y向直线位移传感器53，Y向直线位移传感器53设置在第二固定基板51的上表面，Y轴移动部52包括第二安装架521、第二活动推板522和第二复位件523，第二安装架521设置在第二固定基板51的上表面，第二活动推板522沿着Y向可移动地设在第二安装架521上，第二活动推板522具有复位位置和偏移位置，第二复位件523可驱动第二活动推板522沿Y向由第二活动推板522的偏移位置移动至复位位置。

其中，第一活动推板422和第二固定基板51相连，X向直线位移传感器43和第二固定基板51相连，第二活动推板522和转动模块3相连，Y向直线位移传感器53和转动模块3相连。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过将X移动模块4分为第一固定基板41、X轴移动部42(X轴移动部42包括第一安装架421、第一活动推板422和第一复位件423)和X向直线位移传感器43，其中，第一活动推板422与Y移动模块5的第二固定基板51相连，以在气囊式关节组件100运动过程中发生偏移时，第一活动推板422可以推动第二固定基板51沿X向移动，并通过X向直线位移传感器43直接测定Y移动模块5在X向的偏移量。以此，准确测定出气囊式关节组件100在X向的偏移量。

并通过Y移动模块5分为第二固定基板51、Y轴移动部52(Y轴移动部52包括第二安装架521、第二活动推板522和第二复位件523)和Y向直线位移传感器53，其中，第二活动推板522与转动模块3相连，以在气囊式关节组件100运动过程中发生偏移时，第二活动推板522可以推动转动模块3沿Y向移动，并通过Y向直线位移传感器53直接测定转动模块3在Y向的偏移量。以此，具有测定出气囊式关节组件100在Y向的偏移量的准确率高的优点。

此外，本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过第一安装架421、第一活动推板422和第一复位件423之间的配合，可在囊式关节组件100运动过程中因路面平整度差和急转弯的情况下，造成气囊式关节组件100在X向和/或Y向的偏移后，可以自动调整气囊式关节组件100的姿态，并调整到稳定的状态，具有运动状态自恢复的优点。

可选地，例如图5所示，X轴移动部42为两个，两个X轴移动部42以X向直线位移传感器43为中心间隔对称设置在第一固定基板41上。通过设置两个X轴移动部42，提升Y移动模块5沿X向运动的稳定性，由此，进一步提升X向直线位移传感器43测定的X向偏移量的数据的准确性。

可选地，例如图5所示，第二固定基板51具有向下延伸的第一传感器连接块，第一传感器连接块上设有第一感应孔，X向直线位移传感器43的一端设置在第一感应孔内；转动模块3具有向下延伸的第二传感器连接块，第二传感器连接块上设有第二感应孔，Y向直线位移传感器53的一端设置在第二感应孔内。具有结构简单和测定偏移量准确性高的优点。

具体地，如图6和图7所示，第一安装架421包括第一导杆4211、第一安装板4212和第二安装板4213，第一安装板4212和第二安装板4213沿X向间隔开地设置在第一固定基板41的上表面，第一导杆4211的一端与第一安装板4212相连，第一导杆4211的另一端与第二安装板4213相连，第一活动推板422沿X向由第一活动推板422的复位位置和偏移位置之间可移动地套设在第一导杆4211上，第一复位件423套设在第一导杆4211上。

相应地，第二安装架521包括第二导杆5211、第三安装板5212和第四安装板5213，第三安装板5212和第四安装板5213沿Y向间隔开地设置在第二固定基板51的上表面，第二导杆5211的一端与第三安装板5212相连，第二导杆5211的另一端与第四安装板5213相连，第二活动推板522沿Y向在第二活动推板422的复位位置和偏移位置之间可移动地套设在第二导杆5211上，第二复位件523套设在第二导杆5211上。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过将第一活动推板422套设在第一导杆4211上，提升了第一活动推板422运动的导向性，以此，进一步提升X向直线位移传感器43测定的X向偏移量的数据的准确性。相应地，通过将第二活动推板522套设在第二导杆5211上，提升了第二活动推板522运动的导向性，以此进一步提升Y向直线位移传感器53测定的Y向偏移量的数据的准确性。

可选地，第一导杆4211具有多个，多个第一导杆4211沿Y向间隔开地设置，如图5所示，多个第一导杆4211均穿在第一活动推板422上；第二导杆5211具有多个，多个第二导杆5211沿X向间隔开地设置，多个第二导杆5211均穿在第二活动推板522上。通过将第一导杆4211及第二导杆5211设置为多个，进一步提升了第一活动推板422和第二活动推运动的导向性。以此，进一步提升X向直线位移传感器43和Y向直线位移传感器53测定数据的准确性。

如图5至图7所示，第一复位件423包括第一弹性部4231和第二弹性部4232，第一弹性部4231的一端与第一活动推板422连接，第一弹性部4231的另一端与第一安装板4212相连，第二弹性部4232的一端与第一活动推板422连接，第二弹性部4232的另一端与第二安装板4213相连；在第一活动推板422的复位位置，第一弹性部4231和第二弹性部4232处于自然状态，在第一活动推板422处于偏移位置，第一弹性部4231处于压缩或拉伸状态。

相应地，第二复位件523包括第三弹性部5231和第四弹性部5232，第三弹性部5231的一端与第二活动推板522连接，第三弹性部5231的另一端与第三安装板5212相连，第四弹性部5232的一端与第二活动推板522连接，第四弹性部5232的另一端与第四安装板5213相连；在第二活动推板522的复位位置，第三弹性部5231和第四弹性部5232处于自然状态，在第二活动推板522处于偏移位置，第三弹性部5231处于压缩或拉伸状态。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过将第一复位件423分为第一弹性部4231和第二弹性部4232，并通过在第一活动推板422可活动地设置在第一弹性部4231和第二弹性部4232之间，第一活动推板422与第一弹性部4231和第二弹性部4232均相连，使第一活动推板422沿X向朝着第一弹性部4231或者第二弹性部4232运动。例如，第一活动推板422沿X向朝着第一弹性部4231运动时，可以受到第一弹性部4231对第一活动推板422朝向第二弹性部4232方向的推力，同时第一活动推板422还受到第二弹性部4232朝向第二弹性部4232拉伸方向的拉力，从而提升了第一活动推板422的运动的稳定性。同理，提升了第二活动推板522的运动的稳定。由此，提升了移动机器人的气囊式关节组件100的整体结构的稳定性。

可选地，第一弹性部4231为螺旋弹簧或者橡胶环，第二弹性部4232为螺旋弹簧或者橡胶环，第三弹性部5231为螺旋弹簧或者橡胶环，第四弹性部5232为螺旋弹簧或者橡胶环。

例如，第一弹性部4231为螺旋弹簧，簧二弹性部为螺旋弹簧，第三弹性部5231为螺旋弹簧，第四弹性部5232为螺旋弹簧，例如图7所示。第一弹性部4231为橡胶环，第二弹性部4232为橡胶环。第三弹性部5231为橡胶环，第四弹性部5232为橡胶环，例如图6所示。

如图3和图5所示，X移动模块4还包括设置在第一固定基板41上的第一导轨44和第一滑块57中的一者，Y移动模块5具有第一滑块57和第一导轨44中的另一者，第一导轨44沿X向延伸，第一滑块57沿X向可移动地设置在第一导轨44上。换言之，X移动模块4包括设置在第一固定基板41上的第一导轨44，Y移动模块5具有第一滑块57；亦或，X移动模块4包括设置在第一固定基板41上的第一滑块57，Y移动模块5具有第一导轨44。

具体地，第一滑块57或者第一导轨44连接在第二固定基板51的下端面。

相应地，Y移动模块5还包括设置在第二固定基板51上的第二导轨54和第二滑块372中的一者，Y移动模块5具有第二滑块372和第二导轨54中的另一者，第二导轨54沿Y向延伸，第二滑块372沿Y向可移动地设置在第二导轨54上。换言之，Y移动模块5还包括设置在第二固定基板51上的第二导轨54，转动模块3具有第二滑块372；或者，Y移动模块5还包括设置在第二固定基板51上的第二滑块372，转动模块3具有第二导轨54。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过X移动模块4与Y移动模块5之间设置沿X向的滑块和导轨的结构，具有进一步提升Y移动模块5沿X向运动的导向性，从而进一步提升X向直线位移传感器43测定数据的准确性。相应地，从而进一步提升Y向直线位移传感器53测定数据的准确性。

如图2至图7所示，X移动模块4包括还包括两个第一限位块45，两个第一限位块45沿X向间隔开地设置在第一固定基板41上，Y移动模块5的下端连接有第一活动限位块56，其中第一活动限位块56在X向上位于两个第一限位块45之间，第一活动限位块56在X向上与两个第一限位块45相对设置。

Y移动模块5包括还包括两个第二限位块55，两个第二限位块55沿Y向间隔开地设置在第二固定基板51上，转动模块3的下端具连接第二活动限位块(未示出)，其中第二活动限位块(未示出)在Y向上位于两个第二限位块55之间，第二活动限位块(未示出)在Y向上与两个第二限位块55相对设置。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过Y移动模块5的下端具有第一活动限位块56，第一活动限位块56在X向上位于X移动模块4的两个第一限位块45之间，第一活动限位块56在X向上与两个第一限位块45相对设置。从而限定了Y移动模块5在X向的行程范围，以避免第一复位件423的因Y移动模块5的偏移量过大造成第一复位件423的变形超出其形变的极限值，具有过载保护的优点。相应地，从而限定了转动模块3在Y向的行程范围，以避免第二复位件523的因偏移量过大造成的第二复位件523状态难以恢复的问题。由此，提升了气囊式关节组件100结构的稳定性，具有过载保护的作用。

如图8至图10所示，吸盘模块1包括吸盘基板11和吸盘，吸盘基板11的下端与气囊模块2的上端相连。

关节组件还包括滑觉传感器6、第一倾角传感器7和第二倾角传感器8，滑觉传感器6设置在吸盘基板11上，第一倾角传感器7设置在吸盘基板11上，第二倾角传感器8设置在转动模块3的上端。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过设置吸盘实现与负载300的连接或者脱离，提升了负载300在运动过程中的稳定性。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过气囊模块2下端的连接板31与转动模块3的支撑轴32固定连接；连接板31上设置有第二倾角传感器8，两个倾角传感器至少可以检测水平面的两个倾角，两个倾角传感器之间的差值即可求得吸盘模块1与转动模块3之间的转角信息；同时可以检测自身的变形信息，搬运系统中的移动机器人根据检测到的关节变形信息以及自身的目标跟踪速度信息，实现对应的搬运系统的协调作业以完成多移动机器人之间的协同搬运。

可选地，吸盘基板11上设置有容纳滑觉传感器6和第一倾角传感器7的凹槽，滑觉传感器6和第一倾角传感器7位于凹槽内。

可选地，吸盘为多个，多个吸盘间隔开地设置在吸盘基板11上，多个吸盘为真空吸盘14、永磁吸盘13和复合吸盘12中的至少一者。

例如，吸盘为复合吸盘12，复合吸盘12包括真空吸盘件121、永磁吸盘件122和真空设备，永磁吸盘件122的下端与吸盘基板11相连，永磁吸盘件122具有安装腔1221，真空吸盘件121包括吸盘本体1211和吸盘安装座1212，吸盘本体1211一部分设置在永磁吸盘件122的上端，吸盘本体1211向下延伸并伸入安装腔1221内，吸盘安装座1212设置在安装腔1221内，且吸盘安装座1212与吸盘本体1211的下端连接，真空吸盘件121设有连通吸盘本体1211的吸附腔的气流通道15，真空设备通过气囊接头124与气流通道15连通。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过复合吸盘12包括真空吸盘件121和永磁吸盘件122，可以进一步提升吸盘与负载300之间的连接的稳定性。此外，将真空吸盘件121的一部分设置在永磁吸盘件122的安装腔1221内，具有节省空间的优点。

如图12和图13所示，转动模块3包括：连接板31、支撑轴32、轴承33、轴承座34、中空电机35、电机座36、转接板37和角位移传感器38。

连接板31与气囊模块2的下端相连，支撑轴32的轴线沿上下方向延伸，支撑轴32与连接板31相连，轴承33套设在支撑轴32上，轴承33的内圈与支撑轴32的外周相连，轴承座34上具有安装孔，轴承33的外圈与安装孔的孔壁相连，中空电机35设置在轴承座34的下方，支撑轴32的一部分伸出轴承座34，支撑轴32的对应地一部分与中空电机35连接，电机座36套在中空电机35上，电机座36设在Y移动模块5中一者的上端。角位移传感器38的壳体与电机座36相连，角位移传感器38的输入端与支撑轴32相连，以便检测支撑轴32的旋转角度，电机座36设置在转接板37上。具体地，电机座36设置在转接板37的上表面的中部。转动模块3的转动轴线与机器人本体200的上端平面垂直，也垂直于X移动模块、Y移动模块5的两个方向的移动轴线。

具体地，第二活动限位块(未示出)和第二滑块372均设置在转接板37的下表面。

本发明实施例的移动机器人的气囊式关节组件100，通过中空电机35驱动气囊模块2的旋转，可以在吸盘模块1吸附到负载300之前，转动模块3可以由中空电机35驱动，主动调整吸盘的朝向至目标位置(例如，目的地)；待吸附到负载300上后，中空电机35断电失能，转动模块3变为自由被动旋转的形式。再利用转动模块3的转动轴线与机器人平面垂直，也垂直于XY移动模块5的两个方向的移动轴线，可以用于释放机器人与负载300间的原地回转约束。

可选地，如图13所示，中空电机35包括电机法兰351、电机转子352、电机定子353和电机座36，电机座36具有中空的内腔，电机法兰351、电机转子352和电机定子353均设在内腔中，电机法兰351套设在支撑轴32上，电机转子352套设在轴承33法兰上，电机座36设置在X移动模块4和Y移动模块5中一者的上端。

气囊模块2主要为中空气囊，中空气囊可以是一曲或者多曲(可以参见空气弹簧的外形)。气囊模块2可以充放气进而调整其刚度和承载能力；气囊还具有自复位功能。气囊式关节组件100的六自由度变形能力，以及移动机器人的形式可以不拘泥于麦克纳姆轮的形式，从而提升了由于麦克纳姆轮的限制其难以适应户外复杂地形的多机协作搬运系统1000的适应性。

本发明实施例中的多机协作搬运系统1000，包括负载300和多个移动机器人，多个移动机器人设置在负载300的下端，移动机器人包括移动机器人本体200和设置在移动机器人本体200上的上述任一项移动机器人的气囊式关节组件100，吸盘模块1的上端与负载300相连，多个机器人之间相互配合。

机器人本体200可以采用多种形式，例如，机器人本体200为轮式机器人。当然，机器人本体200也可以采用履带式、腿式或者它们的混合。

该机器人的数量可以为两个及两个以上，此时，多机协作搬运系统1000通过气囊式关节组件100的吸盘模块1吸附于负载300的底部；多机协作搬运系统1000可根据负载300形状合理排布，且保证负载300重心始终位于多机协作搬运系统1000形成的支撑多边形内部。

也可以根据负载300重量范围适配机器人的数量进行适配。例如，该机器人的数量为三个，三个机器人呈三角排列。例如，如图14所示，该机器人的数量还可以为六个。使得搬运系统可以适应非平整路面，拓展了多机协同搬运的应用场景。

本发明实施例的移动机器人多机协作搬运系统1000，通过具有该膜式关节的机器人因具有良好的缓冲性能，可以很好的多机器人之间的多机协作作业，因而可以更好的适应负载300的形状、尺寸和空间灵活配置，也可以根据负载300重量范围适配机器人的数量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，包括：

吸盘模块和转动模块；

气囊模块，所述气囊模块具有在上下方向上相对的上端和下端，所述上端与吸盘模块相连，所述下端与所述转动模块相连；

X移动模块和Y移动模块，所述X移动模块包括用于测量X向位移的X向直线位移传感器，所述Y移动模块包括用于测量Y向位移的Y向直线位移传感器；

其中，所述转动模块沿Y向可移动地设在所述Y移动模块上，所述转动模块与所述Y向直线位移传感器相连，所述Y移动模块沿X向可移动地设在所述X移动模块上，所述Y移动模块与所述X向直线位移传感器相连；

或者，所述转动模块沿X向可移动地设在所述X移动模块上，所述转动模块与所述X向直线位移传感器相连，所述X移动模块沿Y向可移动地设在所述Y移动模块上，所述X移动模块与所述Y向直线位移传感器相连。

2.根据权利要求1所述的移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，

所述X移动模块包括第一固定基板、X轴移动部和所述X向直线位移传感器，所述X向直线位移传感器设置在所述第一固定基板的上表面，所述X轴移动部包括第一安装架、第一活动推板和第一复位件，所述第一安装架设置在所述第一固定基板的上表面，所述第一活动推板沿所述X向可移动地设在所述第一安装架上，所述第一活动推板具有复位位置和偏移位置，所述第一复位件可驱动所述第一活动推板沿所述X向由所述第一活动推板的所述偏移位置移动至所述复位位置；

所述Y移动模块包括第二固定基板、Y轴移动部和所述Y向直线位移传感器，所述Y向直线位移传感器设置在所述第二固定基板的上表面，所述Y轴移动部包括第二安装架、第二活动推板和第二复位件，所述第二安装架设置在所述第二固定基板的上表面，所述第二活动推板沿着所述Y向可移动地设在所述第二安装架上，所述第二活动推板具有复位位置和偏移位置，所述第二复位件可驱动所述第二活动推板沿所述Y向由所述第二活动推板的所述偏移位置移动至所述复位位置；

其中所述第一活动推板和所述第二固定基板相连，所述X向直线位移传感器和所述第二固定基板相连，所述第二活动推板和所述转动模块相连，所述Y向直线位移传感器和所述转动模块相连；

可选地，所述X轴移动部为两个，两个所述X轴移动部以所述X向直线位移传感器为中心间隔对称设置在所述第一固定基板上。

3.根据权利要求2所述的移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，

所述第一安装架包括第一导杆、第一安装板和第二安装板，所述第一安装板和所述第二安装板沿所述X向间隔开地设置在所述第一固定基板的上表面，所述第一导杆的一端与所述第一安装板相连，所述第一导杆的另一端与所述第二安装板相连，所述第一活动推板沿所述X向由所述第一活动推板的所述复位位置和所述偏移位置之间可移动地套设在所述第一导杆上，所述第一复位件套设在所述第一导杆上；

所述第二安装架包括第二导杆、第三安装板和第四安装板，所述第三安装板和所述第四安装板沿所述Y向间隔开地设置在所述第二固定基板的上表面，所述第二导杆的一端与所述第三安装板相连，所述第二导杆的另一端与所述第四安装板相连，所述第二活动推板沿所述Y向在所述第二活动推板的所述复位位置和所述偏移位置之间可移动地套设在所述第二导杆上，所述第二复位件套设在所述第二导杆上；

可选地，所述第一导杆具有多个，多个所述第一导杆沿所述Y向间隔开地设置，每个所述第一导杆均穿在所述第一活动推板上；所述第二导杆具有多个，多个所述第二导杆沿所述X向间隔开地设置，每个所述第二导杆均穿在所述第二活动推板上。

4.根据权利要求3所述的移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，

所述第一复位件包括第一弹性部和第二弹性部，所述第一弹性部的一端与所述第一活动推板连接，所述第一弹性部的另一端与所述第一安装板相连，所述第二弹性部的一端与所述第一活动推板连接，所述第二弹性部的另一端与所述第二安装板相连；在所述第一活动推板的所述复位位置，所述第一弹性部和所述第二弹性部处于自然状态；在所述第一活动推板处于所述偏移位置，所述第一弹性部处于压缩或拉伸状态；

所述第二复位件包括第三弹性部和第四弹性部，所述第三弹性部的一端与所述第二活动推板连接，所述第三弹性部的另一端与所述第三安装板相连，所述第四弹性部的一端与所述第二活动推板连接，所述第四弹性部的另一端与所述第四安装板相连；在所述第二活动推板的所述复位位置，所述第三弹性部和所述第四弹性部处于自然状态，在所述第二活动推板处于所述偏移位置，所述第三弹性部处于压缩或拉伸状态；

可选地，所述第一弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环，所述第二弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环，所述第三弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环，所述第四弹性部为螺旋弹簧或者橡胶环。

5.根据权利要求3所述的移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，所述X移动模块还包括设置在所述第一固定基板上的第一导轨和第一滑块中的一者，所述Y移动模块具有第一滑块和第一导轨中的另一者，所述第一导轨沿X向延伸，所述第一滑块沿所述X向可移动地设置在所述第一导轨上；

所述Y移动模块还包括设置在所述第二固定基板上的第二导轨和第二滑块中的一者，所述Y移动模块具有第二滑块和第二导轨中的另一者，所述第二导轨沿Y向延伸，所述第二滑块沿所述Y向可移动地设置在所述第二导轨上。

6.根据权利要求2所述的移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，所述X移动模块包括还包括两个第一限位块，两个所述第一限位块沿所述X向间隔开地设置在所述第一固定基板上，所述Y移动模块的下端连接有第一活动限位块，其中所述第一活动限位块在所述X向上位于两个所述第一限位块之间，所述第一活动限位块在所述X向上与两个所述第一限位块相对设置；

所述Y移动模块包括还包括两个第二限位块，两个所述第二限位块沿所述Y向间隔开地设置在所述第二固定基板上，所述转动模块的下端连接有第二活动限位块，其中所述第二活动限位块在所述Y向上位于两个所述第二限位块之间，所述第二活动限位块在所述Y向上与两个所述第二限位块相对设置。

7.根据权利要求1-6任一项所述的移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，所述吸盘模块包括吸盘基板和吸盘，所述吸盘基板的下端与所述气囊模块的上端相连；

所述关节组件还包括滑觉传感器、第一倾角传感器和第二倾角传感器，所述滑觉传感器设置在所述吸盘基板上，所述第一倾角传感器设置在所述吸盘基板上；所述第二倾角传感器设置在所述转动模块的上端；

可选地，所述吸盘为多个，多个所述吸盘间隔开地设置在所述吸盘基板上，多个所述吸盘为真空吸盘、永磁吸盘和复合吸盘中的至少一者。

8.根据权利要求7所述的移动机器人的气囊式关节组件，所述复合吸盘包括真空吸盘件、永磁吸盘件和真空设备，所述永磁吸盘件的下端与所述吸盘基板相连，所述永磁吸盘件具有安装腔，所述真空吸盘件包括吸盘本体和吸盘安装座，所述吸盘本体一部分设置在永磁吸盘件的上端，所述吸盘本体向下延伸并伸入所述安装腔内，所述吸盘安装座设置在所述安装腔内，且所述吸盘安装座与所述吸盘本体的下端连接，所述真空吸盘件设有连通所述吸盘本体的吸附腔与所述真空设备的气流通道。

9.根据权利要求2-6中任一项所述的移动机器人的气囊式关节组件，其特征在于，所述转动模块包括：

连接板，所述连接板与所述气囊模块的下端相连；

支撑轴，所述支撑轴的轴线沿上下方向延伸，所述支撑轴与所述连接板相连；

轴承，所述轴承套设在所述支撑轴上，所述轴承的内圈与所述支撑轴的外周相连；

轴承座，所述轴承座上具有安装孔，所述轴承的外圈与所述安装孔的孔壁相连；

中空电机，所述中空电机设置在所述轴承座的下方，所述支撑轴的一部分伸出所述轴承座，所述支撑轴的所述一部分与所述中空电机连接；和

电机座，所述电机座套在所述中空电机上，所述电机座设在所述Y移动模块或X移动模块的上端；

角位移传感器，所述角位移传感器的壳体与所述中空电机相连，所述角位移传感器的输入端与所述支撑轴相连，以便检测所述支撑轴的旋转角度。

10.一种多机协作搬运系统，其特征在于，包括负载和多个移动机器人，多个所述移动机器人设置在所述负载的下端，所述移动机器人包括移动机器人本体和设置在所述移动机器人本体上的根据权利要求1-9中任一项移动机器人的气囊式关节组件，所述吸盘模块的上端与所述负载相连。

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