CN115158503A - 一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，包括安装有驱动设备的驱动座，且所述驱动座的两侧固定连接有轮架，并且所述驱动座的内侧安装有电动推杆，同时所述驱动座的上方活动连接有支撑座，而且所述支撑座的上表面开设有第一滑槽和导轨槽，所述支撑座的上方设置有设备座；还包括：第二滑槽，开设于所述支撑座的下表面，所述第二滑槽的内侧设置有滑块。该基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人可以在爬坡过程中对其重心进行自动调控，从而避免其发生倾翻，同时可以根据重心的调节来调控履带外侧吸盘的吸附力度，在提高攀爬稳定性的同时也避免了过多动能浪费，可有效适用不同地形，实用性强。

Description

一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，具体为一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人。

背景技术

随着人工智能的迅速发展，移动机器人的功能也日益强大，其可以通过智能优化算法对行进路径进行有效规划，实现智能化寻径移动，进而独立完成所需执行的任务，可以有效解放劳动力以及替代危险任务的执行，从而广泛应用于各社会领域，但是现有的移动机器人仍存在着一些不足。

如公开号为CN110406602B的一种模块化的被动折叠移动机器人，其在履带模块后部设置尾轮模块，当移动机器人在越障时尾轮模块可以提供支撑力，防止移动机器人翻转，使移动机器人能够顺利爬坡和跨越壕沟等，增强了移动机器人对环境的自适应能力；而且悬架模块在越障过程中起到减震作用，进一步提高了移动机器人的越障能力，其履带模块、悬架模块、被动折叠模块和尾轮模块各个模块之间均通过固定铰链模块连接，而固定铰链模块结构简单，拆装容易，可以实现各个模块之间的快速拆装，使移动机器人方便携带；而将各个模块拆装后携带，可以节约运输成本，其虽然可以通过尾轮模块对设备进行支撑，从而避免机器人发生倾倒，但是由于尾轮模块的长度有限，从而限制了其对环境的适应力，同时其在行进过中仅依靠摩擦力进行攀升，使得容易发生打滑，存在着一定的使用缺陷。

所以我们提出了一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，以解决上述背景技术提出的目前市场上移动机器人的地形适应力查，且行驶稳定性保障度不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，包括安装有驱动设备的驱动座，且所述驱动座的两侧固定连接有轮架，并且所述驱动座的内侧安装有电动推杆，同时所述驱动座的上方活动连接有支撑座，而且所述支撑座的上表面开设有第一滑槽和导轨槽，所述支撑座的上方设置有设备座；

还包括：

压力传感器，固定设置于所述第一滑槽的内壁；

第二滑槽，开设于所述支撑座的下表面，所述第二滑槽的内侧设置有滑块；

履带轮，轴连接于所述轮架的内侧，所述履带轮的外侧设置有履带主体，且所述履带主体的外侧嵌入安装有吸盘；

支架，固定安装于所述轮架的内壁，所述支架的外侧轴连接有活动辊，且所述活动辊的外侧套设有磁块。

优选的，所述设备座的下表面设置有导块，且所述导块与第一滑槽构成滑动结构，并且所述导块的端面贴合于压力传感器的外侧。

通过采用上述技术方案，使得移动机器人在进行爬坡时，设备座会在重力作用下沿支撑座的表面向下滑动，从而向压力传感器施压一定压力，施加的压力和攀爬坡度呈正比。

优选的，所述导块的外壁与第一滑槽的内壁之间连接有缓冲弹簧，所述设备座的下表面轴连接有滚轮，且所述滚轮与导轨槽构成滑动结构。

通过采用上述技术方案，使得机器人移动过程中发生碰撞时，设备座会在惯性作用下带动导块沿第一滑槽滑动并挤压缓冲弹簧，从而实现对设备座的有效缓冲，避免设备座内部电子设备发生损坏。

优选的，所述滑块与第二滑槽构成滑动结构，且所述滑块与电动推杆的顶端之间为轴连接，并且所述电动推杆与压力传感器为控制信号连接，所述驱动座与支撑座构成旋转结构。

通过采用上述技术方案，使得机器人在进行爬坡时，可以将压力传感器检测的压力值传输给单片机，从而通过算法计算，控制电动推杆进行伸缩调节，使得电动推杆可以推动滑块沿第二滑槽进行滑动，从而使得支撑座围绕驱动座进行旋转调节，使得支撑座始终保持水平状态，进而避免移动机器人的重心后移而发生倾翻，提高了机器人爬坡时的稳定性，使得其可以适用不同地形。

优选的，所述履带轮中间位置的外径小于其两端的外径，且所述履带轮的两端外壁贴合于履带主体，并且所述履带轮的中间位置与吸盘的位置相对应。

通过采用上述技术方案，使得履带主体进行滚动时，其外侧的吸盘不会与履带轮发生接触而影响履带轮的正常滚动，确保了履带主体的正常运作。

优选的，所述活动辊关于轮架的竖直中心线对称设置有两个，且所述活动辊的轴端与支架之间连接有提供复位弹力的扭力弹簧，并且所述活动辊的一侧轴端外侧缠绕有牵引绳，同时所述牵引绳的另一端固定连接于所述支撑座的下表面。

通过采用上述技术方案，使得支撑座进行旋转调节时，可以通过牵引绳拉动活动辊进行旋转，进而实现对活动辊外侧磁块位置的自动调控。

优选的，所述磁块套设固定于活动辊的外侧，且所述磁块呈斧状结构设置，并且所述磁块的磁力在圆周方向上逐渐增大，同时所述磁块与吸盘的位置相对应。

通过采用上述技术方案，使得活动辊旋转过程中可以带动磁块进行同步旋转，使得磁块的不同磁力部分与吸盘的位置相对应，从而使得磁块后续提供不同大小的磁力。

优选的，所述吸盘的内侧设置有活塞片，且所述活塞片上表面固定连接有贯穿于吸盘上端的活塞杆，并且所述活塞杆与吸盘构成伸缩结构，同时所述活塞杆的顶部固定设置有磁片，而且所述磁片与磁块的磁极相反。

通过采用上述技术方案，使得磁块移动至吸盘上方时，磁片会在磁力作用下通过活塞杆拉动活塞片上移，使得吸盘的内侧产生负压，进而使得其可以吸附与斜坡的表面，进一步提高移动机器人的移动稳定性，同时磁块的旋转调节，可以改变吸盘的吸附力度，从而避免吸盘解除吸附时消耗过多动能，降低了动能损耗。

优选的，所述吸盘与活塞片之间连接有复位弹簧，且所述复位弹簧的弹力小于磁块和磁片之间的磁力。

通过采用上述技术方案，使得磁块与吸盘错开时，活塞片会在复位弹簧的弹力作用下进行有效复位，进而便于后续的连续吸附，确保履带主体与地面的贴合稳定性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人可以在爬坡过程中对其重心进行自动调控，从而避免其发生倾翻，同时可以根据重心的调节来调控履带外侧吸盘的吸附力度，在提高攀爬稳定性的同时也避免了过多动能浪费，可有效适用不同地形，实用性强，其具体内容如下；

1、设置有电动推杆和压力传感器，当机器人进行爬坡时，设备座会在重力作用下带动导块沿第一滑槽进行滑动，使得导块可以挤压压力传感器，压力传感器可以将测得压力输送给单片机，并通过单片机控制电动推杆进行伸缩调节，进而推动支撑座围绕驱动座进行旋转，使得支撑座和设备座始终保持水平状态，从而避免机器人的整体重心后移而发生倾翻，有效提高了机器人攀爬过程中的稳定性；

2、设置有设备座和缓冲弹簧，当机器人在行进过程中发生撞击时，设备座会在惯性作用下带动导块沿第一滑槽滑动，此时导块会挤压缓冲弹簧，使得缓冲弹簧发生弹性形变，进而实现对设备座的有效缓冲，从而避免机器人受到撞击时影响设备座中的电子设备的正常使用，确保了机器人的使用稳定性；

3、设置有磁块和吸盘，当支撑座进行旋转调节时，其会通过牵引绳拉动活动辊带动磁块进行旋转，从而可以调节磁块与磁片之间的磁力大小，实现对吸盘的吸力调控，使得机器人可以在爬坡过程中利用吸盘进一步提高其爬坡稳定性，且吸盘的吸附力度可以根据坡度进行自动调控，避免吸盘吸附过紧而造成过多动能浪费。

附图说明

图1为本发明平地使用时主视结构示意图；

图2为本发明斜坡使用时主视结构示意图；

图3为本发明主剖视结构示意图；

图4为本发明轮架侧剖视结构示意图；

图5为本发明轮架部分主剖视结构示意图；

图6为本发明磁块安装结构示意图；

图7为本发明扭力弹簧安装结构示意图；

图8为本发明图5中A处放大结构示意图；

图9为本发明控制系统流程示意图。

图中：1、轮架；2、驱动座；3、电动推杆；4、支撑座；5、第一滑槽；6、压力传感器；7、设备座；8、导块；9、缓冲弹簧；10、滚轮；11、导轨槽；12、第二滑槽；13、滑块；14、牵引绳；15、履带轮；16、履带主体；17、支架；18、活动辊；19、扭力弹簧；20、磁块；21、吸盘；22、活塞片；23、复位弹簧；24、活塞杆；25、磁片。

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。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，包括安装有驱动设备的驱动座2，且驱动座2的两侧固定连接有轮架1，并且驱动座2的内侧安装有电动推杆3，同时驱动座2的上方活动连接有支撑座4，而且支撑座4的上表面开设有第一滑槽5和导轨槽11，支撑座4的上方设置有设备座7；

还包括：压力传感器6，固定设置于第一滑槽5的内壁；第二滑槽12，开设于支撑座4的下表面，第二滑槽12的内侧设置有滑块13；履带轮15，轴连接于轮架1的内侧，履带轮15的外侧设置有履带主体16，且履带主体16的外侧嵌入安装有吸盘21；支架17，固定安装于轮架1的内壁，支架17的外侧轴连接有活动辊18，且活动辊18的外侧套设有磁块20。

设备座7的下表面设置有导块8，且导块8与第一滑槽5构成滑动结构，并且导块8的端面贴合于压力传感器6的外侧。导块8的外壁与第一滑槽5的内壁之间连接有缓冲弹簧9，设备座7的下表面轴连接有滚轮10，且滚轮10与导轨槽11构成滑动结构。滑块13与第二滑槽12构成滑动结构，且滑块13与电动推杆3的顶端之间为轴连接，并且电动推杆3与压力传感器6为控制信号连接，驱动座2与支撑座4构成旋转结构，如图1-3所示，当移动机器人在爬坡时，设备座7会在重力作用下带动导块8沿第一滑槽5进行滑动，从而使得导块8挤压压力传感器6，此时压力传感器6可以将检测的压力值数据传输给单片机，进入通过单片机控制电动推杆3进行伸缩调节，使得电动推杆3推动滑块13沿第二滑槽12滑动，进而使得支撑座4围绕驱动座2进行旋转，使得支撑座4保持水平状态，进而实现对支撑座4重心的调节，使得支撑座4的重心前移，避免机器人在爬坡过程中向后发生倾覆，从而使得机器人可以稳定攀爬不同角度斜坡，同时当机器人在行进过程中受到撞击时，设备座7会在惯性作用下带动导块8沿第一滑槽5进行滑动并挤压缓冲弹簧9，此时通过缓冲弹簧9的弹力作用可以对设备座7起到有效的缓冲作用，避免设备座7中的电子设备损坏。

履带轮15中间位置的外径小于其两端的外径，且履带轮15的两端外壁贴合于履带主体16，并且履带轮15的中间位置与吸盘21的位置相对应。活动辊18关于轮架1的竖直中心线对称设置有两个，且活动辊18的轴端与支架17之间连接有提供复位弹力的扭力弹簧19，并且活动辊18的一侧轴端外侧缠绕有牵引绳14，同时牵引绳14的另一端固定连接于支撑座4的下表面。

磁块20套设固定于活动辊18的外侧，且磁块20呈斧状结构设置，并且磁块20的磁力在圆周方向上逐渐增大，同时磁块20与吸盘21的位置相对应。吸盘21的内侧设置有活塞片22，且活塞片22上表面固定连接有贯穿于吸盘21上端的活塞杆24，并且活塞杆24与吸盘21构成伸缩结构，同时活塞杆24的顶部固定设置有磁片25，而且磁片25与磁块20的磁极相反。吸盘21与活塞片22之间连接有复位弹簧23，且复位弹簧23的弹力小于磁块20和磁片25之间的磁力，如图2-8所示，当机器人在斜坡攀爬时，支撑座4旋转过程中，会通过牵引绳14拉动活动辊18进行弹性旋转，进而对活动辊18外侧的磁块20的位置进行调节，从而使得吸盘21可以与磁块20的不同磁力部分进行靠近，当磁块20移动至吸盘21的上方时，活塞杆24会在其顶端设置的磁片25的磁力作用下拉动活塞片22在吸盘21的内侧进行自动滑动，从而使得吸盘21的内部产生负压并吸附于地面上方，进而有效提高了机器人在斜坡攀爬的稳定性，而磁块20的旋转角度随着攀爬斜坡的角度可进行同步自动调节，当斜坡角度较大时，磁块20的大磁力部分会在旋转过程中接近吸盘21，进而使得吸盘21提供较大的吸附力，而到斜坡角度较小时时，磁块20的小磁力部分会在旋转过程中接近吸盘21，进而使得吸盘21提供较小吸力，使得机器人可以根据斜坡的倾斜角度对吸盘21的吸附力度进行自动调节，从而避免在倾斜度较小的斜坡上行驶时吸盘21吸力过大而造成动能浪费，从而使得机器人可以有效适用不同地形。

工作原理：在使用该基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人时，首先，如图1-9所示，机器人行进过程中可以通过红外发射模块以及红外接收模块对前方障碍物进行探测，并通过处理器对信息进行分析，进而控制避障执行模块进行避障和路径规划，当移动机器人在爬坡时，设备座7会在重力作用下带动导块8沿第一滑槽5进行滑动，压力传感器6受压，此时压力检测模块会将检测的数据传输给处理器，进而通过处理器控制电动伸缩杆，从而控制电动推杆3带动支撑座4围绕驱动座2进行旋转，实现机器人重心位置的调节，避免爬坡过程中发生倾翻，同时支撑座4会通过牵引绳14拉动活动辊18进行弹性旋转，使得活塞片22在磁力作用下沿吸盘21的内侧进行滑动，从而使得吸盘21可以稳定吸附与地面，从而有效提高机器人的攀爬稳定性，且吸盘21的吸力可根据斜坡倾斜度进行自动调节，有效避免动能浪费，使得该移动机器人可以适用多种地形，从而完成一系列工作。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，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。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，包括安装有驱动设备的驱动座（2），且所述驱动座（2）的两侧固定连接有轮架（1），并且所述驱动座（2）的内侧安装有电动推杆（3），同时所述驱动座（2）的上方活动连接有支撑座（4），而且所述支撑座（4）的上表面开设有第一滑槽（5）和导轨槽（11），所述支撑座（4）的上方设置有设备座（7）；

其特征在于，还包括：

压力传感器（6），固定设置于所述第一滑槽（5）的内壁；

第二滑槽（12），开设于所述支撑座（4）的下表面，所述第二滑槽（12）的内侧设置有滑块（13）；

履带轮（15），轴连接于所述轮架（1）的内侧，所述履带轮（15）的外侧设置有履带主体（16），且所述履带主体（16）的外侧嵌入安装有吸盘（21）；

支架（17），固定安装于所述轮架（1）的内壁，所述支架（17）的外侧轴连接有活动辊（18），且所述活动辊（18）的外侧套设有磁块（20）。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述设备座（7）的下表面设置有导块（8），且所述导块（8）与第一滑槽（5）构成滑动结构，并且所述导块（8）的端面贴合于压力传感器（6）的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述导块（8）的外壁与第一滑槽（5）的内壁之间连接有缓冲弹簧（9），所述设备座（7）的下表面轴连接有滚轮（10），且所述滚轮（10）与导轨槽（11）构成滑动结构。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述滑块（13）与第二滑槽（12）构成滑动结构，且所述滑块（13）与电动推杆（3）的顶端之间为轴连接，并且所述电动推杆（3）与压力传感器（6）为控制信号连接，所述驱动座（2）与支撑座（4）构成旋转结构。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述履带轮（15）中间位置的外径小于其两端的外径，且所述履带轮（15）的两端外壁贴合于履带主体（16），并且所述履带轮（15）的中间位置与吸盘（21）的位置相对应。

6.根据权利要求1所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述活动辊（18）关于轮架（1）的竖直中心线对称设置有两个，且所述活动辊（18）的轴端与支架（17）之间连接有提供复位弹力的扭力弹簧（19），并且所述活动辊（18）的一侧轴端外侧缠绕有牵引绳（14），同时所述牵引绳（14）的另一端固定连接于所述支撑座（4）的下表面。

7.根据权利要求1所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述磁块（20）套设固定于活动辊（18）的外侧，且所述磁块（20）呈斧状结构设置，并且所述磁块（20）的磁力在圆周方向上逐渐增大，同时所述磁块（20）与吸盘（21）的位置相对应。

8.根据权利要求1所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述吸盘（21）的内侧设置有活塞片（22），且所述活塞片（22）上表面固定连接有贯穿于吸盘（21）上端的活塞杆（24），并且所述活塞杆（24）与吸盘（21）构成伸缩结构，同时所述活塞杆（24）的顶部固定设置有磁片（25），而且所述磁片（25）与磁块（20）的磁极相反。

9.根据权利要求8所述的一种基于智能优化算法的多地形适用型移动机器人，其特征在于：所述吸盘（21）与活塞片（22）之间连接有复位弹簧（23），且所述复位弹簧（23）的弹力小于磁块（20）和磁片（25）之间的磁力。

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