CN206561412U - 一种基于单片机控制的越障碍机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于单片机控制的越障碍机器人，包括车体骨架、套在车体骨架外的越障履带，车体骨架包括两块侧板以及位于侧板上的支撑板，支撑板上设有机械臂、红外线对管和高台，高台上设有检测车体前方是否有较高障碍物的红外线对管，红外线对管与单片机控制连接；车体两侧设有尾翼板，尾翼板通过转轴与侧板转动连接；驱动履带以及尾翼板转动的电机均与单片机控制连接。本实用新型所述基于单片机控制的越障碍机器人通过红外线检测周围是否有障碍物，并可以区分障碍物为高台或者墙壁，然后做出登高或者转向的动作。

Description

一种基于单片机控制的越障碍机器人

技术领域

本实用新型涉及一种基于单片机控制的越障碍机器人，属于自动化控制技术领域。

背景技术

随着科学技术的进步，越来越多的工作被高新科技产品所代替。人们在利用用科技进行生产，工作，出行的时候，却忽视了一个默默无闻的职业——环卫工人。改革开放使人民基本满足吃穿住行用需求，人们也将更多的注意力转移到了提高生活质量的方面，无疑环境的恶化严重阻碍了人们生活质量的提高。越来越多的汽车带来了巨大的尾气排放量，这是空气污染的重要因素之一。雾霾肆虐和车辆剧增使环卫工逐渐成为一个高危职业。呼吸着扬尘，躲避危险的车辆，微薄的薪水和低微的社会地位使越来越少的年轻人不愿从事，这个岗位被大量中老年人所占据。在智能机器人广泛应用的今天，使用机器人代替环卫工人进行道路清扫成为了一种更好的选择。

目前市面上有很多种的清扫机，小到家用自动吸尘器，大到大型清扫机，他们各自的优势之处都显而易见，但都或多或少有其应用的局限性。比如虽然小型家用自动吸尘器可以进行低速状态下的避障，但遇到有台阶和高台之处便只能原地打转，偏离原先预订轨迹；而大型清扫机大多依赖于人类操控，而且体积较大，不易灵敏转换行动方位，并缺乏避障功能，在遇到有高台之处只能依靠人力机械搬运，这些不足之处都大大缩小了其适用范围。

而要满足可以代替环卫工人进行道路清扫的机器人首先需要具备的功能就是灵敏避障和翻越高台等障碍。灵敏避障可以在清扫机即将碰到树木，车辆，公共设施的时候通过改变清扫机的运行轨迹来避免清扫机的损毁和误操作。翻越高台则更是一个不可缺少的功能。具备此功能，清扫机可以实现马路路面和马路沿以上路面的全面清扫，通过翻越高台也可以使清扫机安全通过一些不可从障碍物周边经过的地区，这将大大增加清扫机的适用范围。

智能越障机器人也可以应用在其他场合，比如在军事侦察，反恐防暴，火场探测，有毒、易燃易爆场合抢险等危险情况下，由于其工作环境复杂多变，故要求机器人既能根据复杂地形越过障碍物又能根据情况避开障碍物，而体积小、成本低、生存能力强、运动避障灵活等优势使其更好地代替人类进行操作。所以，研究开发具有越障和避障功能的智能型机器人具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于单片机控制的越障碍机器人，具有越障碍和避障碍的功能。

为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于单片机控制的越障碍机器人，包括车体骨架、套在车体骨架外的越障履带，车体骨架包括两块侧板以及位于侧板上的支撑板，支撑板尾端设有电机，支撑板上设有传动轴，履带套在电机的输出轴和传动轴上；支撑板上设有机械臂、红外线对管和高台，机械臂位于支撑板前端中间，检测车体左右是否有障碍物的红外线对管分别位于车体左右两侧，高台上设有检测车体前方是否有较高障碍物的红外线对管，红外线对管与单片机控制连接；车体两侧设有尾翼板，尾翼板采用凸轮设计，尾翼板通过转轴与侧板转动连接；驱动履带以及尾翼板转动的电机均与单片机控制连接。

本发明所述基于单片机控制的越障碍机器人，侧板上的传动轴与电机输出轴分布成梯形，履带被传动轴以及电机输出轴张紧成梯形，可以保证车体登高时充分发挥履带的作用，为登高助力。

本发明所述基于单片机控制的越障碍机器人，机械臂前端采用木材，机械臂采用大摩擦力材质，可以保证机械臂在固定车体位置时不打滑。

本发明所述基于单片机控制的越障碍机器人，高台由多段套管层叠插接而成，高台的高度可变，可以适应多种实际情况。

本发明所述基于单片机控制的越障碍机器人，尾翼板由齿轮传动机构驱动，主动齿轮连接电机，从动齿轮套设于转轴外侧，齿轮传动机构通过转轴带动尾翼板转动。

本发明所述基于单片机控制的越障碍机器人，转轴穿过尾翼板的部分设计为方形，方形转轴与尾翼板上开的方孔配合。

本实用新型的有益效果：本实用新型所述基于单片机控制的越障碍机器人通过红外线检测周围是否有障碍物，并可以区分障碍物为高台或者墙壁，然后做出登高或者转向的动作。登高时，机械臂首先对高台进行支撑，然后利用机械臂的摩擦力控制控制机械臂的位置，转动舵机进行操作带动小车上台，此时尾翼凸轮进行转动，支撑小车登台。本实用新型能够实现上台和越障，当小车遇到较高的障碍，小车转向达到避障的效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1、车体骨架，2、履带，3、侧板，4、支撑板，5、传动轴，6、电机输出轴，7、红外线对管，8、机械臂，9、尾翼板，10、高台，11、方孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种基于单片机控制的越障碍机器人，包括车体骨架1以及套在车体骨架1上的履带2，所述车体骨架1包括两块侧板3以及位于侧板3上的支撑板4，支撑板4尾端设有电机，支撑板4上设有传动轴5，电机输出轴6与传动轴5分布成梯形，履带2套在电机输出轴6和传动轴5上。履带2张紧成梯形，可以保证车体登高时充分发挥履带的作用，为登高助力。

支撑板4上设有机械臂8、红外线对管7和高台10，机械臂8位于支撑板4的前端中间位置，拥有四个自由度，充分保证了登高时的稳定性，同时机械臂8的前端采用大摩擦力材质，机械臂8前端在车体登高时用来固定机械臂8的位置，因此采用大摩擦力的材质，可以保证机械臂8不打滑。支撑板4上设有3个红外线对管7，其中两个分别位于机械臂8的两侧，即位于车体的左侧和右侧，分别用来检测车体的左右两侧有无障碍物。另外一个红外线对管7位于高台10上，高台10位于支撑板的后端中间位置，位于高台10上的红外线对管7用来检测车体前方有无较高障碍物，比如墙体。红外线对管7与单片机控制连接，用于将检测的信号传输至单片机。

本实施例中，机械臂8前端采用木材。高台10由多段套管层叠插接而成，高台的高度可变，可以适应多种实际情况。

车体的侧板3上通过传动轴连接有尾翼板9，尾翼板9采用凸轮结构，保证接触地面时的平滑性，尾翼板9通过转轴与侧板3转动连接，并且尾翼板由齿轮啮合传动机构驱动，齿轮传动机构包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮连接电机，从动齿轮套设于转轴外侧，齿轮传动机构通过转轴带动尾翼板9转动。

同时为了防止尾翼板9打滑，即尾翼板9与转轴之间发生相对转动，转轴穿过尾翼板9的部分设计为方形，方形转轴与尾翼板9上开的方孔11配合。

本实施例中，机械臂8由舵机驱动，舵机的型号为RDS3155，舵机的超大扭矩保证支撑动作。履带2由电机驱动，带动尾翼板9转动的齿轮传动机构由电机驱动，舵机、电机与单片机控制连接。

本实用新型所述基于单片机控制的越障碍机器人工作时，红外线对管7检测车体周围的障碍物并判断障碍物相对小车的位置和障碍物的高度，比如当位于车体左侧的红外线对管触发，说明车体左侧有障碍物，红外线对管将此信号传输至单片机，单片机控制车体右转；当位于车体右侧的红外侧对管触发时，说明车体右侧有障碍物，红外线对管将次信号传输至单片机，单片机控制车体左转；当位于车体左右两侧的红外线对管均触发，但是位于高台上的红外线对管没有触发时，说明车体前端有较矮的障碍物，比如楼梯等，则单片机控制车体进行登高动作，机械臂首先对高台进行支撑，然后利用机械臂前端的摩擦力控制机械臂的位置，同时尾翼板在齿轮驱动机构的驱动下进行转动，支撑在地上，支撑小车登台；当3个红外线对管均触发，说明车体前端有较高的障碍物，例如墙体等，则单片机控制车体转弯。

以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施，本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和替换，属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于单片机控制的越障碍机器人，其特征在于：包括车体骨架、套在车体骨架外的越障履带，车体骨架包括两块侧板以及位于侧板上的支撑板，支撑板尾端设有电机，支撑板上设有传动轴，履带套在电机的输出轴和传动轴上；支撑板上设有机械臂、红外线对管和高台，机械臂位于支撑板前端中间，检测车体左右是否有障碍物的红外线对管分别位于车体左右两侧，高台上设有检测车体前方是否有较高障碍物的红外线对管，红外线对管与单片机控制连接；车体两侧设有尾翼板，尾翼板采用凸轮设计，尾翼板通过转轴与侧板转动连接；驱动履带以及尾翼板转动的电机均与单片机控制连接。

2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的越障碍机器人，其特征在于：侧板上的传动轴与电机输出轴分布成梯形，履带被传动轴以及电机输出轴张紧成梯形。

3.根据权利要求1所述的基于单片机控制的越障碍机器人，其特征在于：机械臂前端采用木材。

4.根据权利要求1所述的基于单片机控制的越障碍机器人，其特征在于：高台由多段套管层叠插接而成。

5.根据权利要求1所述的基于单片机控制的越障碍机器人，其特征在于：尾翼板由齿轮传动机构驱动，主动齿轮连接电机，从动齿轮套设于转轴外侧，齿轮传动机构通过转轴带动尾翼板转动。

6.根据权利要求1或5所述的基于单片机控制的越障碍机器人，其特征在于：转轴穿过尾翼板的部分设计为方形，方形转轴与尾翼板上开的方孔配合。