CN209190762U - 一种基于视觉导航移动的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于视觉导航移动的机器人，包括底盘、机械臂、控制器及视觉导航结构，底盘的底部设置有驱动轮结构，机械臂安装在底盘上，所述视觉导航结构安装在所述底盘上，用于获取机器人周边的环境信息，所述控制器根据环境信息驱动所述驱动轮结构和/或所述机械臂动作。本实用新型的机器人能够在控制器的控制下按照规范路径移动、转向或转动，扩展了机器人的作业空间。

Description

一种基于视觉导航移动的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种基于视觉导航移动的机器人。

背景技术

随着科学技术发展越来越好，机器人应用的范围变得越来越广泛，在工业制造、农业生产、医学医疗和军事太空等领域逐渐地对机器人投入使用。

现有的机器人技术主要是单臂为主，在工业生产中主要应用功能为码垛，实现单臂简单的搬运工作，但是单臂机器人只能固定在一处进行简单重复作业。随着现代工业的发展，面对复杂性智能型任务以及需要柔顺性手臂协调控制的工种，单臂机器人显然是不够的。

基于此，近年来双臂机器人的开发越来越多，但是这些双臂机器人体积较大，重量大，也只能固定在一处进行简单重复的作业。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于视觉导航移动的机器人，用于解决现有的机器人不能移动，只能固定在一处作业的问题。

为此，根据本实用新型的实施例，该基于视觉导航移动的机器人包括：

底盘，所述底盘的底部设置有驱动轮结构；

机械臂，所述机械臂安装在所述底盘上；

控制器，所述控制器连接于所述驱动轮结构及所述机械臂；及

视觉导航结构，所述视觉导航结构安装在所述底盘上，用于获取机器人周边的环境信息，所述控制器根据环境信息驱动所述驱动轮结构和/或所述机械臂动作。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述视觉导航结构包括旋转机构、升降轴及摄像头，所述旋转机构安装在所述底盘上，所述升降轴安装在所述旋转机构上，所述摄像头安装在所述升降轴上。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述旋转机构包括旋转平台及驱动电机，所述驱动电机驱动所述旋转平台转动，所述升降轴安装在所述旋转平台上。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述摄像头为全景摄像头。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述底盘呈板状结构。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述驱动轮结构包括旋转座及驱动轮，所述旋转座转动安装在所述底盘的底部，所述旋转座具有向下开口的安装位，所述驱动轮安装在所述安装位。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述机械臂包括能够在空间范围内动作的转动机构及安装在所述转动机构末端的驱动器。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述转动机构包括第一转动组件，所述第一转动组件包括安装在底盘上的盘式关节及与所述盘式关节相连的第一T型关节。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述第一T型关节包括与所述盘式关节连接的第一节段及与所述第一节段转动连接的第二节段，所述第二节段包括至少两个依次转动连接的第二子节段。

作为所述机器人的进一步可选方案，所述转动机构还包括第二转动组件，所述第二转动组件包括与所述第一T型关节相连的第二T型关节和第三T型关节。

本实用新型的有益效果：

依据以上实施例中的基于视觉导航移动的机器人，由于在底盘上设置控制器及视觉导航结构，该视觉导航结构能够获取机器人周边的环境信息，该控制器能够根据环境信息驱动驱动轮结构和/或机械臂动作，使得机器人能够在控制器的控制下按照规范路径移动、转向或转动，扩展了机器人的作业空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了根据本实用新型实施例所提供的一种基于视觉导航移动的机器人的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例所提供的一种基于视觉导航移动的机器人的机械臂的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例所提供的一种基于视觉导航移动的机器人的驱动轮结构的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-底盘；200-机械臂；300-视觉导航结构；400-驱动轮结构；210-盘式关节；220-第一T型关节；230-第二T型关节；240-第三T型关节；250-驱动器；310-升降轴；320-摄像头；410-旋转座；420-驱动轮；211-第一节；212-第二节；221-第一节段；222-第二节段；221a-第一子节段；222a-第二子节段；411-安装位。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

本实施例提供了一种基于视觉导航移动的机器人。

请参考图1，该机器人包括底盘100、机械臂200、控制器及视觉导航结构300。

其中，底盘100作为整个机器人的支撑结构，底盘100宜采用强度较高，而重量较轻的材料制成。例如，底盘100可采用玻璃纤维或者碳纤维制成，也可以采用玻璃纤维和碳纤维共同制成。

碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石七种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20～1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，当其与前述碳纤维组合使用时，能够明显提升整个底盘100的强度。

另外，底盘100可制成各种形状，例如板状结构。此外，为了加强底盘100的强度，还可以在底盘100上设置网格状的加强筋。

底盘100的底部设置有驱动轮结构400，该驱动轮结构400用于产生动力使得底盘100能够移动、转向或者转动。

机械臂200安装在底盘100上，该机械臂200用于执行机器人的相关动作，该机械臂200可采用现有机械臂200的任一种结构。

控制器连接于驱动轮结构400及机械臂200。视觉导航结构300安装在底盘100上，用于获取机器人周边的环境信息，控制器则根据环境信息驱动驱动轮结构400和/或机械臂200动作。

如此，由于在底盘100上设置控制器及视觉导航结构300，该视觉导航结构300能够获取机器人周边的环境信息，该控制器能够根据环境信息驱动驱动轮结构400和/或机械臂200动作，使得机器人能够在控制器的控制下按照规范路径移动、转向或转动，扩展了机器人的作业空间。

请继续参考图1，在一种实施例中，视觉导航结构300包括旋转机构、升降轴310及摄像头320，旋转机构安装在底盘100上，升降轴310安装在旋转机构上，摄像头320安装在升降轴310上。

旋转机构用于输出旋转运动，使得升降轴310及摄像头320能够随着旋转机构而旋转。升降轴310则用于输出升降运动，使得摄像头320能够随着升降轴310而升降。

本实施例通过旋转机构和升降轴310的双重作用，使得摄像头320具备旋转运动和升降运动的结合，从而使得摄像头320能够对机器人的周边环境信息进行全方位的获取。

在某些实施例中，旋转机构包括旋转平台及驱动电机，该驱动电机驱动旋转平台转动，而升降轴310则安装在旋转平台上。

具体而言，可在底盘100的中部位置(或其它位置)设置一安装孔，而在底盘100的底部安装驱动电机，再将旋转平台安装在安装孔处并与驱动电机的输出轴相连，这样通过启动驱动电机即可使得旋转平台发生旋转。

结合前文所述，该驱动电机的控制由控制器来完成，此时驱动电机宜采用伺服电机等。

进一步的，为了保证控制器能够对驱动电机进行精准的控制，还可在驱动电机与控制器之间设置信号放大电路、继电器等。

在另一些实施例中，旋转机构也可以采用电机和同步带机构的组合方式来实现，例如可在底盘100上安装电机，再将同步带机构的一端与电机相连，使得同步带机构的另一端能够被电机带动而转动，最后将旋转平台安装在同步带机构的另一端即可。

在某些实施例中，升降轴310可由气缸、电动推杆等形成，而将摄像头320置于升降轴310的末端，此时通过控制升降轴310的升降即可使得摄像头320进行升降运动。

除此之外，升降轴310也可以有一些能够输出升降运动的机构来替代。例如，竖直布置的丝杠机构、带传动机构等。

在某些实施例中，摄像头320可采用全景摄像头，以便最大范围的获取机器人周边的环境信息。

请结合参考图1及图3，在一种实施例中，驱动轮结构400包括旋转座410及驱动轮420，旋转座410转动安装在底盘100的底部，且旋转座410具有向下开口的安装位411，驱动轮420则安装在安装位411。

可以理解的是，该旋转座410能够相对于底盘100进行旋转运动，从而能够带动驱动轮420相对于底盘100进行旋转，最终使得机器人能够朝着某个方向移动或者转向，甚至在原地打转。

需要指出的是，驱动轮结构400的数量及其布置方式可根据实际需求和底盘100的具体现状而定，例如当底盘100为板状结构时，可在该底盘100的四角处各设置一驱动轮结构400。当然，也可以在底盘100的其它位置，例如底盘100的中部位置设置驱动轮结构400。

本实施例通过简单的底盘100和驱动轮结构400的组合即可实现机器人各项动作，与传统的体积大、重量大的机器人相比，能明显降低体积和重量，且能够有效节省功率。

在其它实施例中，驱动轮结构400还可以采用万向驱动轮来替代，该万向驱动轮可以自带电机，使其能够被控制器很好的控制。

接前文所述，请参考图1-2，本实施例还同时提供了一种新的机械臂200，该机械臂200设置在底盘100上。

该机械臂200包括能够在空间范围内动作的转动机构及安装在转动机构末端的驱动器250。

该转动机构包括第一转动组件，第一转动组件包括安装在底盘100上的盘式关节210及与盘式关节210相连的第一T型关节220。

具体而言，该盘式关节210包括固定安装在底盘100上的第一节211及与第一节211转动连接的第二节212，第一T型关节220包括第一节段221及与第一节段221转动连接的第二节段222，其中第一节段221又包括两个转动连接的第一子节段221a，第二节段222又包括两个转动连接的第二子节段222a，其中一个第一子节段221a与第二节212固定连接，使得第一T型关节220能够以第一节211为基础而随着第二节212而转动，第二节段222能够以第一节段221为基础而转动，另外第二子节段222a又可以以另外一个第二子节段222a为基础而转动，通过上述各种转动的配合即可实现转动机构在空间范围内动作。

在某些实施例中，为了增加转动机构的活动空间，转动机构还可以包括第二转动组件，该第二转动组件包括与第一T型关节220相连的第二T型关节230和第三T型关节240。

当然，还可以在第二转动组件中设置更多的T型关节，以使得整个机械臂200具有更大的动作范围。

需要说明的是，可以在底盘100上设置两个机械臂200，如图1所示，此时通过两个机械臂200的协同作用使得机器人即使面对复杂智能型的任务以及需要柔顺性手臂协调控制的工种也能胜任。

通过以上对本实用新型各实施方式的描述可知，本实用新型至少具备如下的技术效果：

1、由于在底盘上设置控制器及视觉导航结构，该视觉导航结构能够获取机器人周边的环境信息，该控制器能够根据环境信息驱动驱动轮结构和/或机械臂动作，使得机器人能够在控制器的控制下按照规范路径移动、转向或转动，扩展了机器人的作业空间；

2、体积小，重量轻；

3、功率消耗小，能够节省能源；

4、机械臂的动作范围大，能够适应复杂的工种或工况。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，包括：

底盘，所述底盘的底部设置有驱动轮结构；

机械臂，所述机械臂安装在所述底盘上；

控制器，所述控制器连接于所述驱动轮结构及所述机械臂；及

视觉导航结构，所述视觉导航结构安装在所述底盘上，用于获取机器人周边的环境信息，所述控制器根据环境信息驱动所述驱动轮结构和/或所述机械臂动作。

2.如权利要求1所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述视觉导航结构包括旋转机构、升降轴及摄像头，所述旋转机构安装在所述底盘上，所述升降轴安装在所述旋转机构上，所述摄像头安装在所述升降轴上。

3.如权利要求2所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述旋转机构包括旋转平台及驱动电机，所述驱动电机驱动所述旋转平台转动，所述升降轴安装在所述旋转平台上。

4.如权利要求2所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述摄像头为全景摄像头。

5.如权利要求1所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述底盘呈板状结构。

6.如权利要求1所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述驱动轮结构包括旋转座及驱动轮，所述旋转座转动安装在所述底盘的底部，所述旋转座具有向下开口的安装位，所述驱动轮安装在所述安装位。

7.如权利要求1所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述机械臂包括能够在空间范围内动作的转动机构及安装在所述转动机构末端的驱动器。

8.如权利要求7所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述转动机构包括第一转动组件，所述第一转动组件包括安装在底盘上的盘式关节及与所述盘式关节相连的第一T型关节。

9.如权利要求8所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述第一T型关节包括与所述盘式关节连接的第一节段及与所述第一节段转动连接的第二节段，所述第二节段包括至少两个依次转动连接的第二子节段。

10.如权利要求8所述的基于视觉导航移动的机器人，其特征在于，所述转动机构还包括第二转动组件，所述第二转动组件包括与所述第一T型关节相连的第二T型关节和第三T型关节。