CN206704343U - 一种自平衡运输机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自平衡运输机器人，主要包括步进电机、全向轮、底盘A、底盘B、托盘，支撑杆、单片机、陀螺仪、颜色传感器、指南针传感器，步进电机带动全向轮运转使小车行进，红外传感器检测周围地形，将信号传递给单片机作出调节，避开障碍物，颜色传感器感应到目标地点放出的高亮信号，将信号传递给单片机，单片机控制小车朝着目标地点行进，当小车运动到有一定坡度地形时，陀螺仪检测到车身具有一定程度倾斜，将信号反馈到单片机中，单片机做出反应使上方步进电机运转，驱动丝杠旋转，带动螺母滑块水平移动，进而使连接杆在一定角度内旋转，使托盘仍然保持水平，实现自平衡。

Description

一种自平衡运输机器人

技术领域

本发明涉及一种运输机械，具体涉及一种自平衡运输机器人。

背景技术

随着人工智能的发展，机器人被广泛应用于各个领域，运输领域也不例外。随着现代工业的发展与科技的进步，现代机械已经逐步取代了手工与人力，使用机械不仅可以降低人工成本，保障工作安全，更能提高生产效率，保证工作的精确与高效。传统的运输机器人分为仿生足式和普通轮式，存在不够平稳以及转向困难等问题，因此我们开发一种自由移动的自平衡运输机器人，包括利用丝杠球轴承控制的稳定平台和由全向轮构成的行走系统，使得机器人可沿任意方向运动，爬坡翻越障碍的同时始终能保持其上安装的托盘水平，既解决了平衡问题又可全方位移动，可广泛应用于复杂地形的运输、送货等工作，具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种能够全方位移动，检测及躲避障碍，并能保持托盘动态稳定的装置，即具有托盘自平衡的运输机器人。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种自平衡运输机器人，主要包括步进电机、全向轮、底盘A、底盘B、托盘，支撑杆、单片机、陀螺仪、颜色传感器、指南针传感器，其特征在于：四个步进电机通过电机座固定在底盘A、底盘B之间且均匀分布在圆周四个方向上，四个全向轮分别通过联轴器与步进电机联接，底盘B上表面边缘均布安装有12个红外传感器，布置形式为每3个一组均匀的安装在底盘B的上表面边缘，中心处安装有单片机，单片机上方设有指南针传感器，底盘A下表面边缘处用螺栓固定四个支撑座，支撑座安放颜色传感器，并且在中心处固定陀螺仪，底盘A上表面用螺栓固定三个轴承托，轴承托上用螺栓固定有立式轴承座，三个轴承托上有相同的电机丝杠结构，丝杠通过设置在其外侧且结构相同的立式轴承座以及内侧步进电机支撑，步进电机安置于电机座上，螺母滑块在水平方向上有螺纹通孔，与丝杠配合，实现滑块的水平移动，滑块在竖直方向上打有四个螺纹通孔，并在螺纹通孔下方安装有四个方向球，滑块上表面正中位置打有螺纹盲孔，球轴承座B与其进行螺纹联接，连接杆上下两端分别与球轴承相连，下方的球轴承B与螺母滑块上的球轴承座B配合，上方的球轴承A与托盘上的球轴承座A配合；使用时，下方步进电机带动全向轮运转使小车行进，红外传感器检测周围地形，将信号传递到控制系统单片机中并作出调节，避开障碍物，颜色传感器感应到目标地点放出的高亮信号，将信号传递给单片机，单片机控制小车朝着目标地点行进，当小车运动到有一定坡度地形时，陀螺仪检测到车身具有一定程度倾斜，将信号反馈到单片机中，单片机做出反应发出信号使上方步进电机运转，驱动丝杠旋转，带动螺母滑块水平移动，进而使连接杆在一定角度内旋转，使托盘仍然保持水平，实现自平衡。

作为优选，底盘和托盘为圆形板体体结构，其表面四等分对称处开有4个豁口，目的是更精确的探测四周的环境，防止与障碍物碰撞。

所述轴承托为工字形结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：运用全向轮原理实现运送机器人的前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，并运用4个轮子进行组合，用以更灵活和方便的实现全方位的移动。并且运用陀螺仪、丝杠球轴承控制托盘转动实现托盘在不同坡度地形下保持水平，以及利用步进电机驱动来实现系统的动态平衡。

附图说明

图1为自平衡运输机器人(去掉托盘)的轴测图。

图2为图1所示机器人的主视图。

图3为图1所示机器人侧视图。

图4为图1所示机器人仰视图。

图5为万向球的剖视图。

图中：1-步进电机A，2-电机座A，3-电机座B，4-底盘A，5-底盘B，6-全向轮，7-红外传感器，8-联轴器，9-轴承托，10-万向球，11-丝杠，12-立式轴承座，13-螺母滑块，14-步进电机B，15-L型支撑板，16-球轴承B，17-连接杆，18-球轴承A，19-托盘，20-支撑杆，21-球轴承座A，22-球轴承座B，23-螺栓A,24-颜色传感器，25-支撑座,26-螺栓B，27-螺栓C，28-陀螺仪，29-单片机，30-指南针传感器

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：

本发明实施例的全向移动自平衡运输机器人，如图1～图5所示，四个步进电机A1通过电机座A2、B3固定在底盘A4、B5之间且均匀分布在圆周四个方向上，四个全向轮6分别通过联轴器8与步进电机A1相联接，在底盘B5上表面边缘均布安装有12个红外传感器7，布置形式为每3个一组均匀的安装在底盘B5的上表面边缘，并且中心处安装有单片机29，单片机29上方安放指南针传感器30，在底盘A4下表面边缘通过螺栓A23沿周向固定四个支撑座25，均匀分布，支撑座25上固定有颜色传感器24，在底盘A4下表面中心处固定有陀螺仪28，上表面中心处固定有支撑杆20，三个轴承托9通过螺栓B26均匀固定在底盘A4上，三个轴承托上有相同的电机丝杠结构，丝杠11通过设置在其外侧且结构相同的立式轴承座12以及内侧步进电机B14支撑，立式轴承座12通过螺栓C27固定在轴承托9上，步进电机B14安置于L型支撑板15上，螺母滑块13水平方向上有螺纹通孔，与丝杠11配合，实现水平移动，滑块竖直方向上安装有四个万向球10，滑块上表面正中位置打有螺纹盲孔，球轴承座B22与其进行螺纹联接，连接杆17上下两端分别与球轴承A18、B16进行螺纹联接，球轴承B16与球轴承座B22配合，球轴承A18与托盘上的球轴承座A21配合，可实现在一定角度内的旋转；使用时，下方步进电机A1带动全向轮6运转开始行进，红外传感器7检测周围地形，将信号传递给单片机29作出调节，避开障碍物，颜色传感器24感应到目标地点放出的高亮信号，将信号传递给单片机29，单片机29控制小车朝着目标地点行进，当小车运动到有一定坡度地形时，陀螺仪28检测到车身具有一定程度倾斜，将信号反馈给单片机29，单片机29做出反应发出信号使步进电机B14运转，驱动丝杠11旋转，带动螺母滑块13水平移动，进而使连接杆17在一定角度内旋转，使托盘19仍然保持水平，实现自平衡。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其设计构思等同的替换或改变，都应该涵盖在本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自平衡运输机器人，主要包括步进电机、全向轮、底盘A、底盘B、托盘，支撑杆、单片机、陀螺仪、颜色传感器、指南针传感器，其特征在于：四个步进电机通过电机座固定在底盘A、底盘B之间且均匀分布在圆周四个方向上，四个全向轮分别通过联轴器与步进电机联接，底盘B上表面边缘均布安装有12个红外传感器，布置形式为每3个一组均匀的安装在底盘B的上表面边缘，中心处安装有单片机，单片机上方设有指南针传感器，底盘A下表面边缘处用螺栓固定四个支撑座，支撑座安放颜色传感器，并且在中心处固定陀螺仪，底盘A上表面用螺栓固定三个轴承托，轴承托上用螺栓固定有立式轴承座，三个轴承托上有相同的电机丝杠结构，丝杠通过设置在其外侧且结构相同的立式轴承座以及内侧步进电机支撑，步进电机安置于电机座上，螺母滑块在水平方向上有螺纹通孔，与丝杠配合，实现滑块的水平移动，滑块在竖直方向上打有四个螺纹通孔，并在螺纹通孔下方安装有四个方向球，滑块上表面正中位置打有螺纹盲孔，球轴承座B与其进行螺纹联接，连接杆上下两端分别与球轴承相连，下方的球轴承B与螺母滑块上的球轴承座B配合，上方的球轴承A与托盘上的球轴承座A配合。

2.根据权利要求1所述的一种自平衡运输机器人，其特征在于，底盘和托盘为圆形板体结构，其表面四等分对称处开有4个豁口。

3.根据权利要求1所述的一种自平衡运输机器人，其特征在于，所述轴承托为工字形结构。