CN202241268U

CN202241268U - 基于全向运动平台的运输安防机器人

Info

Publication number: CN202241268U
Application number: CN2011203409572U
Authority: CN
Inventors: 艾山; 王启明; 彭晋; 王海峰; 张群; 王朝阳; 魏金旺; 刘少智
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-09-13

Abstract

本实用新型的目的在于提供基于全向运动平台的运输安防机器人，主动轮和从动轮安装在底盘下方，主动轮上安装第一驱动电机，固定底座安装在底盘上，手臂底座安装在固定底座上，固定底座里安装第一减速电机，第一减速电机连接手臂底座，大臂板安装在手臂底座上，大臂板通过肩部转轴和肩部后盖连接小臂壳体，肩部转轴处安装肩关节减速电机，肩部后盖里安装第二减速电机，第二减速电机连接小臂壳体，小臂壳体里安装直线电机，所述的直线电机连接伸缩小臂，手爪通过手爪底座连接伸缩小臂，肩部后盖上安装微型摄像头。本实用新型具有能全向运动的运动平台，很好的适应了仓储空间情况复杂，工作空间狭小，地面状况复杂等情况，能灵活的进行货物的储运。

Description

基于全向运动平台的运输安防机器人

技术领域

本实用新型涉及的是一种用于运输的机器人。

背景技术

运输机器人与安防设备广泛应用于厂矿、仓库、车站、港口、机场、货场、物流中心等场所，可以对货物进行装卸、短途搬运以及安全检查等作业，是物流储运中必不可少的设备。

专利“自动仓储系统伺服方法以及系统”、“货柜码头自动仓储装卸转运系统”为较简单固定位置的传送装备，灵活性差。在较先进工厂部分采用自动引导小车进行货物的储运，但其运动有死角转弯不灵活。另外仓库的安全保障多由固定的摄像头摄像并传送给监控室工作人员，在某些危急情况这些设备并无法处置，并且在有些危险情况工作人员出于人身安全考虑也无法进行处置。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可全向行驶、小空间移动的基于全向运动平台的运输安防机器人。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：包括主动轮、从动轮、底盘、固定底座、手臂底座、大臂板、肩部转轴、伸缩小臂、手抓、电机，所述的电机包括驱动电机、减速电机、直线电机，主动轮和从动轮安装在底盘下方，主动轮上安装第一驱动电机，固定底座安装在底盘上，手臂底座安装在固定底座上，固定底座里安装第一减速电机，第一减速电机连接手臂底座，大臂板安装在手臂底座上，大臂板通过肩部转轴和肩部后盖连接小臂壳体，肩部转轴处安装肩关节减速电机，肩部后盖里安装第二减速电机，第二减速电机连接小臂壳体，小臂壳体里安装直线电机，所述的直线电机连接伸缩小臂，手爪通过手爪底座连接伸缩小臂，肩部后盖上安装微型摄像头。

本实用新型还可以包括：

1、所述的手爪包括手指、齿轮连杆、手爪上壳体、手爪下壳体、驱动电机，手爪上壳体连接手爪下壳体，第二驱动电机安装在手爪上壳体和手爪下壳体组成的结构的内部，第二驱动电机通过齿轮连杆连接手指。

2、所述的从动轮与底盘之间安装缓冲弹簧。

3、所述的主动轮和从动轮分别有两个，两个从动轮与两个主动轮成十字形分布在底盘上。

4、所述的手臂底座上包含阶梯结构，所述的大臂板安装在手臂底座的阶梯上。

本实用新型的优势在于：本实用新型具有能全向运动的运动平台，很好的适应了仓储空间情况复杂，工作空间狭小，地面状况复杂等情况，能灵活的进行货物的储运。另外本机器人可以通过网络摄像头把现场图像信息输送给远程控制端，实现了安全情况的灵活监控和危险状况的及时处置。其机械手能在较大的空间内灵活的进行货物或危险物品的搬运及处置。

附图说明

图1为本实用新型的组装示意图；

图2为本实用新型的手爪示意图；

图3为本实用新型的三维结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1～3，本实用新型所采用的技术方案是：下部运动平台采用两个驱动轮，两个万向轮充当从动轮，每个驱动轮上各安装两个减速电机。其中一个减速电机可以驱动轮子旋转，提供前进所需的动力。另一个减速电机固连在车体的底盘上，且输出轴与轮子架体的输入端通过键与销连接在一起，从而实现架体360°旋转。同时采用闭环控制的方法使两个驱动轮转动相同的角度，从而使平台的运动空间不存在死点的问题。这种运动平台在不调整姿态的情况下可以完成不同轨迹的运动。同时从动轮上分别安装了缓冲机构，进而解决四轮装置由于地面不平造成的主动轮悬空打滑问题。

运动平台上装有一个四自由度的机械手。其四个自由度为三个旋转运动副和一个移动运动副，三个旋转关节保证了手臂在空间范围内自由运动，而移动关节是根据本机器人的特点专门设计的加大了活动空间，方便机械手在一定空间内执行各种任务。

本实用新型的创新之处：基础部分的运动平台不同于以往两轮差动结构的平台，不存在非完整约束，它可以向任意方向做直线运动而不需要事先作旋转运动过渡转弯，并且在以直线运动到达目标点的过程中同时可以做自身旋转运动调整机器人的姿态，从而达到终态所需的姿态角。这样，就使得机器人表现出运动快速灵活，易于控制等优点。而另一方面，全向底盘上装有灵活，运动范围大的四自由度机械手臂，在机械手臂的前端安装了可视范围大，体积小巧的微型网络摄像头可以通过计算机远程监控，配合移动底盘与机械手臂，可完成安全监控和识别并搬送目标物品的功能。

本实用新型从机械结构结构上来说主要由相对独立而又相辅相成的两大部分组成：全向运动平台和四自由度的机械手臂。两者通过监测和控制系统结合为本运输安防机器人。

图中1.从动轮，2.缓冲弹簧，3.底盘，4.固定底座，5.手臂底座，6.大臂板，7.肩部转轴，8.肩关节减速电机，9.关节后盖，10.微型摄像头，11.小臂壳体，12.伸缩小臂，13.法兰，14.手爪底座，15.手爪，16.方向控制电机，17.驱动电机，18.主动轮，19.手指，20螺母，21.螺栓，22.齿轮连杆，23.手爪上壳体，24手爪下壳体。

如图1所示，自下而上，两个方向控制电机16通过电机座固连在底盘3上，通过控制系统控制调控车轮的运动方向；方向控制电机电机16的输出端与车轮架之间采用键和销连接，在两个从动万向轮1在与底盘3中间装有缓冲弹簧2，使运动平台运动更平稳，并具有缓冲的作用；车轮架与底盘3采用推力球轴承相接触，保证车轮架在360°的平面内正常的旋转；车轮1通过车轮轴与车轮架连接在一起；车轮轴的两端通过深沟球轴承与车轮架连接，并且输入端与通过电机座固定在车轮架上的减速电机17连接，另一端用挡板限位，保证主动轮18位置。两个从动万向轮1与两个主动车轮18成十字形分布在底盘3上。在底盘3的中间固定有安装机械手臂的固定底座4，在固定底盘4内部有减速电机，通过法兰和轴承连接手臂底座5.手臂底座5两侧有两个阶梯，以螺钉联接大臂板6，大臂板6的前端装有机械手的肩部转轴7，肩部转轴7内部的主要结构包括：肩轴壳体，法兰，轴承，联轴器，阶梯轴等。肩部关节通过安装在肩轴一端的肩关节减速电机8来驱动的。肩部壳体上分别装有肩部后盖9和微型摄像头10。肩部后盖9内部安装有驱动肘部关节运动的减速电机8，固定在肩部壳体内部，其外部采用法兰和轴承在电机轴端连接小臂的壳体11，使此关节具有旋转的功能。而在小臂壳体11的内部固定了直线电机，直线电机前端轴与伸缩小臂12固联在一起，电机驱动伸缩小臂12伸缩。在伸缩小臂12的末端安装有法兰13，其上联接手爪底座14，手爪底座14上安装手爪15。

图2为机械手爪的放大图。连接法兰的壳体分为上壳体23下壳体24两部分，上下壳体之间通过螺钉联接，壳体内部装有驱动电机，电机轴连接齿轮连杆22，齿轮连杆22通过螺栓21、螺母20连接手指19，从而驱动两啮合齿轮，进而控制四杆机构运动，使末端的手指19实现开闭动作，实现抓取功能。

运动方案：当底部全向运动平台上方的两个减速电机16在均无转角的情况下，与车轮架相连的减速电机17通过控制系统输入相同的速度，驱动车体沿直线行驶。当车体需要改变路线时，底盘上方的减速电机16通过控制系统输入相同的转角，两个电机转过相同的角度，这样机器人即沿着该方向行驶。当底盘上方的减速电机16通过控制系统输入90°的转角时，通过与车轮架相连的减速电机17的驱动，机器人在不需调转车身的情况下即可沿着横向行驶，无需传统轮式移动机器人的转弯半径，这是本机器人的一大创新点。

在底部全向平台的基础上，本机器人配有四自由度机械臂来完成周边较大空间内物品的短途运输或者取放。

机器人移动过程中安装在手臂顶端的微型摄像头10能对周边环境进行监控，并将图像通过网络摄像头10及仓库无线局域网传送至网络，从而使用者在任意地点均可通过网络对本地情况进行安全监测。在遇到需要处置的情况时可通过远程控制各关节的转角来控制机械手臂的运动和机械臂末端的手指19夹取目标物体，进行搬运或处理。

在实际应用过程中，该全向小车系统的运动平台不存在非完整约束，可以在不需调转车身的情况下快速实现360°空间任意方向的运动，很好的适应复杂运动空间，尤其是小空间作业的环境。其监控的功能不同于以往安全监控的方式，更加灵活机动，使用者可以通过任意网络端进行监控。机械手部分能很好的完成较小物体的搬运与某些危急情况的处置。

总体而言本实用新型的全向运动，网络监控，搬运与紧急处置功能等功能均能很好的服务实际需求，具有很好创新性及实际意义。

Claims

1.基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：包括主动轮、从动轮、底盘、固定底座、手臂底座、大臂板、肩部转轴、伸缩小臂、手抓、电机，所述的电机包括驱动电机、减速电机、直线电机，主动轮和从动轮安装在底盘下方，主动轮上安装第一驱动电机，固定底座安装在底盘上，手臂底座安装在固定底座上，固定底座里安装第一减速电机，第一减速电机连接手臂底座，大臂板安装在手臂底座上，大臂板通过肩部转轴和肩部后盖连接小臂壳体，肩部转轴处安装肩关节减速电机，肩部后盖里安装第二减速电机，第二减速电机连接小臂壳体，小臂壳体里安装直线电机，所述的直线电机连接伸缩小臂，手爪通过手爪底座连接伸缩小臂，肩部后盖上安装微型摄像头。

2.根据权利要求1所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的手爪包括手指、齿轮连杆、手爪上壳体、手爪下壳体、驱动电机，手爪上壳体连接手爪下壳体，第二驱动电机安装在手爪上壳体和手爪下壳体组成的结构的内部，第二驱动电机通过齿轮连杆连接手指。

3.根据权利要求1或2所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的从动轮与底盘之间安装缓冲弹簧。

4.根据权利要求1或2所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的主动轮和从动轮分别有两个，两个从动轮与两个主动轮成十字形分布在底盘上。

5.根据权利要求3所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的主动轮和从动轮分别有两个，两个从动轮与两个主动轮成十字形分布在底盘上。

6.根据权利要求1或2所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的手臂底座上包含阶梯结构，所述的大臂板安装在手臂底座的阶梯上。

7.根据权利要求3所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的手臂底座上包含阶梯结构，所述的大臂板安装在手臂底座的阶梯上。

8.根据权利要求4所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的手臂底座上包含阶梯结构，所述的大臂板安装在手臂底座的阶梯上。

9.根据权利要求5所述的基于全向运动平台的运输安防机器人，其特征是：所述的手臂底座上包含阶梯结构，所述的大臂板安装在手臂底座的阶梯上。