CN205852774U - 多功能整理机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体涉及一种多功能智能整理机器人；具体技术方案为：多功能整理机器人，包括置于底部的全向底盘，全向底盘的顶部装有升降平台、搬运机械臂、整理机械臂和筛检机构，全向底盘实现机器人的移动、支撑功能，筛检机构用于对物品进行筛检，整理机械臂可以将筛检机构内筛选出的有序物品进行抓取，并且通过手臂上的视觉识别装置对物品的特征进行识别，然后与数据库中的数据进行比较，然后对物品进行分类整理，搬运机械臂用于搬运重量比较大的物品，将重量较大的物品放置在升降平台上，然后通过升降平台将整理好的物品或者将整箱的物品放到货架或仓库整理架上，这样就可以代替人工，提高工作效率。

Description

多功能整理机器人

技术领域

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体涉及一种多功能智能整理机器人。

背景技术

用机器人完成一定的整理或转运工作任务，从而使人的工作减轻，当然也可以用在一些人不方便去的地方比如刺激性大的化工厂和一些工作量大的重复性高的工作。用机器代替人工，可以将人从繁重的劳动中解放出来，同时机器高效的工作速度，高效的工作效率也都为人们带来了方便。

伴随着时代的进步，机器人产业的不断发展，现在人们的生活趋于机械化和智能化。在现实生活中，智能扫地机器人、代步轮式移动机器人、3D机器人按摩椅等各种能代替人的部分或全部功能的机器人已悄然进入人们生活，虽然他们没有电影中炫酷的“长相”，但却为人们生活带来了方便，也增添了乐趣。

其中最著名的当属亚马逊公司的无人快递业务，亚马逊公司旗下的AmazonRobotics部门就致力于机器的研制，目的是让其实现仓库自动化，提高物流效率。亚马逊公司给13个物流中心中配置了3万部机器人，是2014年的2倍。这些机器人可以将装满各式货物的货架搬运至分拣中心，以供人力分拣。这样一来，商品就能保证准确地发往目的地了。

配置庞大的机器人数量同样成本不低。但是，仓库机器人却能极大地节省了仓储员工搬运商品的时间，根据物流咨询公司MWPVL国际的数据，使用Kiva机器人，亚马逊公司每发送一件商品就能节省21.3美分，也就是节省了48％的成本。虽然在仓储中心配置机器人的代价不小，但这项技术减少了员工在仓储中心来回走动搬运和从货架中挑选商品的时间。亚马逊机器人每年为公司节约出约9亿美元的员工支出。

在我们生活中，还有其他类似的机器人，他们采用电磁引导或者激光引导方式，按照预定轨迹搬运简单物品。

电磁感应引导式是在地面上沿预先设定的行驶路径埋设电线，当高频电流流经导线产生电磁场，AGV上左右对称安装有两个电磁感应器接收的电磁信号的强度差异控制车辆的转向，连续的动态闭环控制能够保证对设定路径的稳定，自动跟踪机器安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径沿途的墙壁或支柱安装有高反光性的定位标志，然后接受由四周定位标志反射回的激光束，车载计计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的数字地图进行对比来校正方位，从而实现自动搬运。

但是，这种的引导运输小车在使用中也有一定局限性，使它的对场地的要求比较高，可能需要对现有的仓库进行改造，并且搬运的物品有限，种类单一。

实用新型内容

为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种全自动的整理机器人，吸取常见固定位置型和移动型的优点，固定型的控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业，在流水线上实现规则物品的分拣、移动和整理。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：多功能整理机器人，包括置于底部的全向底盘，全向底盘的顶部装有升降平台、搬运机械臂、整理机械臂和筛检机构，全向底盘实现机器人的移动、支撑功能，筛检机构用于对物品进行筛检，整理机械臂可以将筛检机构内筛选出的有序物品进行抓取，并且通过手臂上的视觉识别装置对物品的特征进行识别，然后与数据库中的数据进行比较，然后对物品进行分类整理，搬运机械臂用于搬运重量比较大的物品，比如整箱的瓶子，装的较重物品，然后通过升降平台将整理好的物品或者将整箱的物品放到货架或仓库整理架上，这样就可以代替人工来转运零散物品和大量物品，提高工作效率。

全向底盘的上装有悬挂减震车架，全向底盘的四角上均装有液压支撑杆，悬挂减震车架上装有四个麦克纳姆轮，使用麦克纳姆轮底盘，可以实现全方位移动，它是由一个有许多位于大轮周边的轮轴的中心小轮组成的轮，小轮轴线与大轮轴线成45°角。这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮的转向力转化到一个机轮的法向力。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量，从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。

麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮。有4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能。基于麦克纳姆轮的特点，可以实现全方位运动，实现前行、横移、斜行旋转及其组合等运动方式。由于这些性能，麦克纳姆轮有轻巧、灵活和操作方便的特点，可以使用在多种场合和不同的工作环境中。

由于麦克纳姆轮的特殊结构和运动方式，它是靠四个轮子的运动合成与分解，然后达到自己想要的运动方式，因为是要四个轮子的运动合成，所以就必须要保证每个轮子都必须同时都接触地面，然而在地面上有凹凸不平的地方就可能会造成整个车的运动失效。所以要保证整车的移动，就需要减震系统来保证整车能接触地面，从而能够移动不受困扰。

另一方面，由于麦克纳姆轮的轮子上有能够自动移动的小轮，所以即使是在电机锁定后，车子仍不能完全静止，因此在进行搬运重的物品和货物上架的时候必然会影响其效率。因此，为了弥补麦克纳姆轮的这个不足，我们采用大吊车的方式，在轮的外侧都加有一套液压支撑机构，在定点搬运的时候就把液压支撑杆支撑起来，相当于固定的臂来抓取物品实现抓取和整理。

电机与轮之间采用万向节联轴器，这种联轴器的结构有较大的角向补偿能力，能够弥补电机轴与轮轴之间的同轴度误差，结构紧凑，传动效率高。而其他的联轴器，如刚性联轴器采用刚性连接，对电机轴和轮轴的同轴度要求比较高，可能由于设计计算时或加工时的误差，导致不同心，便会对电机造成损坏，而弹性联轴器虽然能弥补同轴度误差，但是不能传递大的扭矩，所以同样不适用。

升降平台包括叉式升降主体和可移动工作台，可移动工作台的两侧均设有护栏，叉式升降主体与可移动工作台之间通过叉状支架支撑。首先，由机械手将整箱的瓶子抓取后放在升降台上，电机驱动通过丝杠传动，将叉状支撑架收起，将整个平台升起，货物放在升降平台表面，随着平台上升，达到指定高度后，电机停止转动。平台停止，推板开始工作，由于平台表面是由很多滚筒组成，所以货物很容易被推板移动，然后移动推板将物品推到货物架上，平台前端有遮挡板，推板推着物品送到货架上完成货物上架的功能。

筛检机构包括筛检支架和安装在筛检支架上的震动漏斗、分离器，震动漏斗置于分离器的上方，震动漏斗的出口与分离器的入口相连，分离器上设有波浪状的平台。在仓库或者超市，并不是所有的东西都是有序摆放的，好多都是杂乱无章的，这对于机械手的抓取是非常不利的，会严重影响机械爪的抓取效率。因此，在机械手抓取之前有一套筛选机构，将杂乱无章的瓶子变成有序的，然后再用机械手抓取，这样就可以提高机械手的效率，筛选机构由震动漏斗、分离器排序装置组成。

震动漏斗，根据漏斗原理，上大下小，混杂的瓶子直接到大斗里，用一个电机通过行星减速器，使电机得输出速度减慢，通过连杆机构与震动漏斗连接，通过电机的转动实现震动漏斗周期性的震荡，这样就不会出现震动漏斗中的瓶子堵在出口，瓶子就能够依次掉到下方的分离器中。震动漏斗的出口设置成可以针对直径不同来调节大小的瓶子，调节出口的大小，保证每次只有一个瓶子进入分离器。

排序装置，由锯齿状的向前推送机构和波浪状的平台组成。从分离器中落下的瓶子，在波浪平面上，推送片推动瓶子，从波浪平台的一个波谷进入另一个波谷。如此往复，瓶子就会有序的出现在出口处，然后再由机械手进行抓取。

分离排序装置，圆筒状的分离器，圆周面上有四个缺口，使上面漏斗中的瓶子依次进入，通过电机带动桶的转动，让瓶子从下方出去，进入排序装置中。

整理机械臂置于升降平台与筛检机构之间，整理机械臂是由三个关节组成的六个自由度的机械臂，在抓取瓶子的时候希望它能灵活方便精准地抓取物品，所以它更像是仿生机械臂，整理机械臂的前端装有图像接收器和机械手。

搬运零散的混乱瓶子使用轻型机械手。首先将回收回来的混在一起的瓶子，都倒在机器人后面的震动漏斗里，通过电机的转动带动震动漏斗的震动，让瓶子沿着震动漏斗下端进入下方的分离器中，分离器中每个槽口只能容纳一个瓶子，经过分离器后，瓶子就会依次掉入排序传送装置中，然后从排序装置中依次出来。在排序传送装置的出口处，由轻型机械手抓取，通过机械手前端的图像接受器采集图像，与机器数据库中的数据进行比较，然后判断出物品种类并做出相应的动作。比如，机械手抓到啤酒瓶，机器通过与数据库中的中数据进行比较，识别出啤酒瓶的特征，根据数据库中的位置信息，自动判断出不同种类瓶子需要摆放的位置，然后将瓶子分类整理好。轻型机械手抓取后会根据需要放在货架上，或者进行装箱，进一步操作。

六自由度的机械臂的好处就是灵活、方便，能够对于多角度的物品进行抓取和放置可以根据需求设定，活动范围小。

六自由度机械臂有底盘、大臂、中臂、小臂、手腕旋转和手腕俯、仰六个自由度分，手腕顶部通过手实现对于负载目标的抓取，对抓取动作精度有较高的要求，但不要求有较重的负载能力。

底座采用涡轮蜗杆机构来传递电机的扭矩，实现底座旋转，并且涡轮蜗杆具有单向传递的特点，只能由电机传递给涡轮，不能由涡轮传递给蜗杆，因此，具有反向锁紧的功能。

手臂采用三套轴的方式传递力，在肘部安置三个电机操纵机械手抓取，使工作的顺利进行，三个电机的操纵控制：

一号电机通过齿轮传动带动细长轴的转动，末端与锥形齿轮连接，带动横向齿轮的转动，继而带动齿轮的转动，实现手的360度旋转。

二号电机：

在一号电机以及一号长轴的前提下，二号电机通过齿轮传动带动二号长轴转动(二号长轴套在一号长轴外)；二号长轴连有锥形齿轮，锥形齿轮与爪子盖相连接，从而实现爪子腕部上下弯动，最大活动角度180度。

三号电机：

二号轴外置有三号轴，三号轴与手臂部焊接在一起，在三号电机的驱动下，可实现手臂部360度全方位无死角旋转。整个机器人手臂采用关节设计，设计精巧，可实现快速掀开障碍物进行取物。

搬运机械臂置于升降平台与筛检机构之间，搬运机械臂包括固定在全向底盘上的固定底座，固定底座上装有立柱，立柱上装有外伸梁和可在外伸梁上往复运动的双层手臂。搬运机械臂的作用对象主要针对于体积为320*450*500的箱状物体，它的运动更像是一种吊车，但是它的功能比吊车更强大。首先是一个固定底座，固定在立柱上，是机械臂的基础，上端是外伸梁，可以绕着固定底座旋转，实行塔式回转，靠外伸梁回转来保障其工作覆盖面。在外伸梁的回转面内的物体都是它的工作对象，都可以被抓取。在外伸梁上又有可以上下移动的双层手臂，通过电机带动丝杠机构使它可以上下移动，来抓取物品放到升降平台上。它有两个手组成，由液压缸来控制它的开合，可以同时工作，抓取大的箱子，或者是同时抓两个小箱子。两个手也可以分开来，做各自的伸缩运动，两个手的配合就可以完成复杂的动作，比如进行两个箱子的调序，或者它从一堆的箱子里抓取某一个。它使用的时候，配合升降台，搬运机械臂将箱子抓起来后放在升降台上，通过升降台，把货物放在货架上。

本实用新型的有益效果为：

一、筛选系统，针对不同的物体尺寸，采取可调节的出口来适应，使用槽轮机构、双级行星减速器和多级连杆组结合，使它具有强大的工作能力和适应范围。

二、轻型机械手臂采用多级圆柱齿轮与锥齿轮传动，合理利用空间，实现原动机与执行机构的合理分配。涡轮蜗杆机构传动，具有良好的自锁性，吸盘机构取代机械手拿取玻璃制品，同时简化机构。

三、重型机械手臂采取多组丝杠组合机构，使它有较小的空间，采用两层机械手，实现从货物任意堆放位置抓取物品。

四、升降台与传统滚筒输送机相结合并增加了外伸功能，具有货物上架功能。

五、麦克纳姆轮底盘配合悬挂减震使整车的平地行驶和爬坡能力增强，配合液压支撑脚使车在静止工作时更加稳定。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸图。

图中，1为全向底盘，2为升降平台，3为搬运机械臂，4为整理机械臂，5为筛选机构，11为悬挂减震车架，12为麦克纳姆轮，13为液压支撑杆，21为叉式升降平台，22为可移动工作台，23为叉状支架，24为护栏，31为固定底座，32为立柱，33为外伸梁，34为双层手臂，41为图像接收器，42为机械手，51为震动漏斗，52为分离器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，多功能整理机器人，包括置于底部的全向底盘1，全向底盘1的顶部装有升降平台2、搬运机械臂3、整理机械臂4和筛检机构5，全向底盘1实现机器人的移动、支撑功能，筛检机构5用于对物品进行筛检，整理机械臂4可以将筛检机构5内筛选出的有序物品进行抓取，并且通过手臂上的视觉识别装置，对物品的特征进行识别，然后与数据库中的数据进行比较，然后对物品进行分类整理，搬运机械臂3用于重量比较大的物品，比如整箱的瓶子，装的较重物品，然后通过升降平台2，将整理好的物品或者将整箱的物品放到货架或仓库整理架上。这样就可以代替人工，零散物品和大量物品的转运，提高工作效率。

全向底盘1的上装有悬挂减震车架11，全向底盘1的四角上均装有液压支撑杆13，悬挂减震车架11上装有四个麦克纳姆轮12，使用麦克纳姆轮12底盘，可以实现全方位移动，它是由一个由许多位于大轮周边的轮轴的中心小轮组成的轮，小轮轴线与大轮轴线成45°角，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮的转向力转化到一个机轮的法向力。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量，从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。

麦克纳姆轮12结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮。有4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便地实现全方位移动功能。基于麦克纳姆轮12的特点，可以实现全方位运动，实现前行、横移、斜行旋转及其组合等运动方式。由于这些性能，麦克纳姆轮12有轻巧、灵活和操作方便的特点，可以使用在多种场合和不同的工作环境中。

由于麦克纳姆轮12的特殊结构和运动方式，它是靠四个轮子的运动合成与分解，然后达到自己想要的运动方式，因为是要四个轮子的运动合成，所以就必须要保证每个轮子都必须同时都接触地面，然而在地面上有凹凸不平的地方就可能会造成整个车的运动失效。所以要保证整车的移动，就需要减震系统来保证整车能接触地面，从而能够移动不受困扰。

另一方面，由于麦克纳姆轮12的轮子上有能够自动移动的小轮，所以即使是在电机锁定后，车子仍不能完全静止，因此在进行搬运重的物品，和货物上架的时候必然会影响其效率。因此，为了弥补麦克纳姆轮12的这个不足，我们采用大吊车的方式，在轮的外侧都加有一套液压支撑机构，在定点搬运的时候就把液压支撑杆13支撑起来，相当于固定的臂来实现抓取和整理物品。

电机与轮之间采用万向节联轴器，这种联轴器的结构有较大的角向补偿能力，能够弥补电机轴与轮轴之间的同轴度误差，结构紧凑，传动效率高。而其他的联轴器，如刚性联轴器采用刚性连接，对电机轴和轮轴的同轴度要求比较高，可能由于设计计算时或加工时的误差，导致不同心，便会对电机造成损坏，而弹性联轴器虽然能弥补同轴度误差，但是不能传递大的扭矩，所以同样不适用。

升降平台2包括叉式升降主体21和可移动工作台22，可移动工作台22的两侧均设有护栏24。叉式升降主体21与可移动工作台22之间通过叉状支架23支撑。首先，由双层手臂34将整箱的瓶子抓取后放在升降台上，电机驱动通过丝杠传动，将叉状支撑架收起，将整个平台升起，货物放在升降平台2表面，随着平台上升，达到指定高度后，电机停止转动。平台停止，推板开始工作，由于平台表面是由很多滚筒组成，所以货物很容易被推板移动，然后移动推板将物品推到货物架上。平台前端有遮挡板，推板推着物品送到货架上完成货物上架的功能。

筛检机构5包括筛检支架和安装在筛检支架上的震动漏斗51、分离器52，震动漏斗51置于分离器52的上方，震动漏斗51的出口与分离器52的入口相连，分离器52上设有波浪状的平台。在仓库，或者超市，并不是所有的东西都是有序摆放的，好多都是杂乱无章的，这对于机械手42的抓取是非常不利的，会严重影响机械爪的抓取效率。因此，在机械手42抓取之前有一套筛选机构5，将杂乱无章的瓶子变成有序的，然后再用机械手42抓取，这样就可以提高机械手42的效率，筛选机构5由震动漏斗51、分离器52排序装置组成。

震动漏斗51，根据漏斗原理，上大下小，混杂的瓶子直接到震动漏斗51里，用一个电机通过行星减速器，使电机得输出速度减慢，通过连杆机构与震动漏斗51连接，通过电机的转动实现震动漏斗51周期性的震荡，这样就不会出现震动漏斗51中的瓶子堵在出口，瓶子就能够依次掉到下方的分离器52中。震动漏斗51的出口设置成可以调节大小，针对直径不同的瓶子，调节出口的大小，保证每次只有一个瓶子进入分离器52。

排序装置，由锯齿状的向前推送机构和波浪状的平台组成。从分离器52中落下的瓶子，在波浪平面上，推送片推动瓶子，从波浪平台的一个波谷进入另一个波谷。如此往复，瓶子就会有序的出现在出口处，然后再由机械手42进行抓取。

分离排序装置，圆筒状的分离器52，圆周面上有四个缺口，使上面漏斗中的瓶子依次进入，通过电机带动桶的转动，让瓶子从下方出去，进入排序装置中。

整理机械臂4置于升降平台2与筛检机构5之间，整理机械臂4是由三个关节组成的六个自由度的机械臂，在抓取瓶子的时候希望它能灵活方便精准抓取物品，所以它更像是仿生机械臂，整理机械臂4的前端装有图像接收器41和机械手42。

搬运零散的混乱的瓶子使用整理机械臂4。首先将回收回来的混在一起的瓶子，都倒在机器人后面的斗里，通过电机的转动带动斗的震动，让瓶子沿着漏斗下端进入下方的分离器52中，分离器52中每个槽口只能容纳一个瓶子，经过分离器52后，瓶子就会依次掉入排序传送装置中，然后从排序装置中依次出来。在排序传送装置的出口处，由轻型机械手42抓取，通过机械手42前端的图像接受器采集图像，与机器数据库中的数据进行比较，然后判断出物品种类并做出相应的动作。比如，机械手42抓到啤酒瓶，机器通过与数据库中的中数据进行比较，识别出啤酒瓶的特征，根据数据库中的位置信息，自动判断出不同种类瓶子需要摆放的位置，然后将瓶子分类整理好。轻型机械手42抓取后会根据需要放在货架上，或者进行装箱，进一步操作。

六自由度的机械臂的好处就是灵活、方便，能够对于多角度的物品进行抓取和放置可以根据需求设定，活动范围小。

六自由度机械臂有底盘、大臂、中臂、小臂、手腕旋转和手腕俯、仰六个自由度分，手腕顶部通过手实现对于负载目标的抓取，对抓取动作精度有较高的要求，但不要求有较重的负载能力。

底座采用涡轮蜗杆机构来传递电机的扭矩，实现底座旋转。并且涡轮蜗杆具有单向传递的特点，只能由电机传递给涡轮，不能由涡轮传递给蜗杆。因此具有反向锁紧的功能。

手臂采用三套轴的方式传递力，在肘部安置三个电机操纵机械手42抓取，使工作的顺利进行，三个电机的操纵控制：

一号电机通过齿轮传动带动细长轴的转动，末端与锥形齿轮连接，带动横向齿轮的转动，继而带动齿轮的转动，实现手的360度旋转。

二号电机：

在一号电机以及一号长轴的前提下，二号电机通过齿轮传动带动二号长轴转动(二号长轴套在一号长轴外)；二号长轴连有锥形齿轮，锥形齿轮与爪子盖相连接，从而实现爪子腕部上下弯动，最大活动角度180度。

三号电机：

二号轴外置有三号轴，三号轴与手臂部焊接在一起，在三号电机的驱动下，可实现手臂部360度全方位无死角旋转，整个机器人手臂采用关节设计，设计精巧，可实现快速掀开障碍物进行取物。

搬运机械臂3置于升降平台2与筛检机构5之间，搬运机械臂3包括固定在全向底盘1上的固定底座31，固定底座31上装有立柱32，立柱32上装有外伸梁33和可在外伸梁33上往复运动的双层手臂34。搬运机械臂3的作用对象主要针对于体积为320*450*500的箱状物体，它的运动更像是一种吊车，但是它的功能比吊车更强大。首先是一个固定底座31，固定在立柱32上，是机械臂的基础，上端是外伸梁33，可以绕着固定底座31旋转，实行塔式回转。靠外伸梁33回转来保障其工作覆盖面。在外伸梁33的回转面内的物体都是它的工作对象，都可以被抓取。在外伸梁33上又有可以上下移动的双层手臂34，通过电机带动丝杠机构使它可以上下移动，来抓取物品放到升降平台2上。它有两个手组成，由液压缸来控制它的开合，可以同时工作，抓取大的箱子，或者是同时抓两个小箱子。两个手也可以分开来，做各自的伸缩运动，两个手的配合就可以完成复杂的动作，比如进行两个箱子的调序，或者它从一堆的箱子里抓取某一个。它使用的时候，配合升降台，搬运机械臂3将箱子抓起来后放在升降台上，通过升降台，把货物放在货架上。

具体控制原理如下：

一、底盘控制

无刷直流电机控制系统采用转速和电流闭环控制。转速环为外环，电流环为内环，转速环的输出为电流环的输入，电流调节器根据当前给定电流值和当前采样电流来调节电机电流使整个系统的静动态性能满足要求。主控制器采用Cortex-M3内核的STM32F107控制器内部共有8个定时器，其中T1M1-CH1和T1M8-CH1为高级控制定时器引脚，T1M1-CH1用于电机编码器计数。T1M8-CH1用于舵机控制基准时间。通用定时器引脚T1M2-CH1、T1M3-CH1、T1M4-CH1、T1M5-CH1分别用于电机和舵机驱动电路上下桥壁PWM的产生。触发EX1T0中断的PA0口和PB0口分别用于电机和舵机的过流中断保护，触发EX1T1中断的PA1口和PB1口用于舵机两侧限位保护。

电机驱动电路采用自举升压芯片1R2103和MOSFET管75N75，后轮电机和舵机的相电流采集是通过康铜丝转换成电压，通过放大滤波处理，分别送至STM32F107的A/D采样引脚ADC12-1N1实现过电流保护。通过上位机串口通信或STM32F107内部程序速度给定，控制电机的正反转、速度及舵机的转向。

二、视觉检测

机器人的视觉检测采用CCD视觉传感器和超声波感器及相应的信号处理单元等构成CCD安装在机械手42末端执行器上，构成手眼视觉，超声波传感器的接收和发送探头也固定在机器人末端执行器上，由CCD获取待识别和抓取物体的二维图像，并引导超声波传感器获取深度信息图像处理主要完成对物体外形的准确描述，

视觉识别过程包括以下几个步骤：

a.图像边缘提取；

b.周线跟踪；

c.特征点提取；

d.曲线分割及分段匹配；

e：图形描述与识别；

在提取物体图像边缘后，采用周线跟踪进行边缘细化，去除伪边缘点及噪声点，并对组成封闭曲线的边缘点进Freeman编码，记录每一条链码方向和曲线上各点的#$坐标值，便于进一步对物体的几何特性进行分析，对传统的周线系统原理结构图跟踪算法中边缘点的搜索方向与顺序进行了改进，并在搜索过程中采取了及时消除冗余点的方法，减小了数据量与运算时间，而且具有较好的降噪及平滑效果。

在提取图像特征点时，将多边形近似法与计算曲率的方法相结合，可克服多边形近似法易产生伪特征和计算曲率法计算量过大的缺点。CCD获取的物体图像经处理后，可提取对象的某些特征，如物体的形心坐标、面积、曲率、边缘、角点及短轴方向等。根据这些特征信息，可得到对物体形状的基本描述。

在图像处理的基础上，由视觉信息引导超声波传感器对待测点的深度进行测量，获取物体的深度(高度)信息，或沿工件的待测面移动，超声波传感器不断采集距离信息，扫描得到距离曲线，根据距离曲线分析出工件的边缘或外形。计算机将视觉信息和深度信息融合推断后，进行图像匹配、识别，并控制机械手42以合适的位姿准确地抓取物体。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。

Claims (5)

1.多功能整理机器人，其特征在于，包括置于底部的全向底盘(1)，所述全向底盘(1)的顶部装有升降平台(2)、搬运机械臂(3)、整理机械臂(4)和筛检机构(5)；

所述全向底盘(1)上装有悬挂减震车架(11)，悬挂减震车架(11)上装有四个麦克纳姆轮(12)；

所述升降平台(2)包括叉式升降主体(21)和可移动工作台(22)，所述叉式升降主体(21)与可移动工作台(22)之间通过叉状支架(23)支撑；

所述筛检机构(5)包括筛检支架和安装在筛检支架上的震动漏斗(51)、分离器(52)，所述震动漏斗(51)置于分离器(52)的上方，震动漏斗(51)的出口与分离器(52)的入口相连，所述分离器(52)上设有波浪状的平台；

所述整理机械臂(4)置于升降平台(2)与筛检机构(5)之间；

所述搬运机械臂(3)置于升降平台(2)与筛检机构(5)之间。

2.根据权利要求1所述的多功能整理机器人，其特征在于，所述全向底盘(1)的四角上均装有液压支撑杆(13)。

3.根据权利要求2所述的多功能整理机器人，其特征在于，所述可移动工作台(22)的两侧均设有护栏(24)。

4.根据权利要求3所述的多功能整理机器人，其特征在于，所述整理机械臂(4)的前端装有图像接收器(41)和机械手(42)。

5.根据权利要求4所述的多功能整理机器人，其特征在于，所述搬运机械臂(3)包括固定在全向底盘(1)上的固定底座(31)，固定底座(31)上装有立柱(32)，立柱(32)上装有外伸梁(33)和可在外伸梁(33)上往复运 动的双层手臂(34)。