CN209665352U - 智能物流机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了智能物流机器人，包括机器人主体，机器人主体的一侧外表面靠近边缘的位置活动安装有麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮与机器人主体之间的位置活动安装有联轴器，机器人主体的一侧外表面靠近联轴器的位置固定安装有第一减震模块与第二减震模块，所述第一减震模块位于第二减震模块的一侧，机器人主体的前端外表面固定安装有七路循迹模块，机器人主体的另一侧外表面固定安装有超声波模块支架，且超声波模块支架的一侧外表面固定安装有超声波模块。该智能物流机器人，机器人的设计采用“四驱独立悬挂小车+双四连杆机械臂”结构方案，可快速准确运动、灵活抓放物体，灵活准确转弯，低重心大空间，灵活平稳抓放。

Description

智能物流机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体为智能物流机器人。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人的使用也越来越广泛，是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协助或取代人类的工作，物流这一行业也可以使用机器人来搬运物品，通过设定程序，使机器人重复性工作，但现有的物流机器人不够灵活，抓取物品不稳固。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了智能物流机器人，该智能物流机器人，机器人的设计采用“四驱独立悬挂小车+双四连杆机械臂”结构方案，可快速准确运动、灵活抓放物体，灵活准确转弯，低重心大空间，灵活平稳抓放。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：智能物流机器人，包括机器人主体，机器人主体的一侧外表面靠近边缘的位置活动安装有麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮与机器人主体之间的位置活动安装有联轴器，机器人主体的一侧外表面靠近联轴器的位置固定安装有第一减震模块与第二减震模块，所述第一减震模块位于第二减震模块的一侧，机器人主体的前端外表面固定安装有七路循迹模块，机器人主体的另一侧外表面固定安装有超声波模块支架，且超声波模块支架的一侧外表面固定安装有超声波模块，机器人主体的上端外表面固定安装有机械爪座，机械爪座的上端外表面活动安装有机械爪，机械爪座的上端外表面靠近一侧的位置固定安装有步进电机，所述步进电机的外表面固定安装有舵机，装置主体的一侧外表面靠近上端的位置固定安装有摄像头模块支架，所述摄像头模块支架的一侧外表面固定安装有摄像头模块，装置主体的上端外表面靠近机械爪座的一侧固定安装有爪子放置盒。

优选的，所述机械爪由主动杆、护板、抓紧处护板、主杆力臂与横杆组成，且机械爪完全闭合时长度为126mm，完全张开时长度为86mm。

优选的，主动杆的长度为60mm，护板最大行程为85mm，抓紧处护板行程为40mm。

优选的，主杆力臂的长度为60mm，横杆前段长32mm，后段长300mm。

优选的，机器人主体的内部设置有蓄电池，所述七路循迹模块、超声波模块、步进电机、舵机与摄像头模块的输入端均与蓄电池的输出端电性连接。

优选的，智能物流机器人由主控模块、驱动模块、视觉模块、传感器模块、机械爪模块、电源稳压模块组成。

优选的，主控模块采用ATmega2560芯片，接收各模块信息、完成逻辑处理以及各模块的协调通讯，视觉模块采用采用OpenMV3CamM7元件，识别颜色块、放置区颜色以及读取二维码，同时将视觉信息反馈至主控模块，传感器模块主要有测距传感器HC-SR04、七路循迹传感器WL-SEN7-V3以及单路传感器；测距传感器以及单路传感器主要用于小车定位，保证小车能够准确到达自主设定点；双七路传感器主要负责机器人分别沿X、Y方向直线行进。

优选的，机械爪模块包括机械臂和步进电机控制单元，机械臂采用双四连杆机构，通过两个步进电机的旋转实现末端机械爪的水平和上下运动，此结构运动控制简单，避免了多舵机串联控制；同时，在运动过程中，始终保持末端机械爪水平状态，便于物料的平稳抓放，根据主控模块指令，驱动模块向车轮动力电机发送运动指令，保证小车运动行为的准确与高效，采用“麦克纳姆轮+独立悬挂”模式，一方面实现机器人在X、Y方向的灵活转弯，另一方面提高小车对复杂路面的适应能力，避免车轮打滑造成运动定位不准确。

(三)有益效果

本发明提供了智能物流机器人，具备以下有益效果：

该智能物流机器人，机器人的设计采用“四驱独立悬挂小车+双四连杆机械臂”结构方案，可快速准确运动、灵活抓放物体，灵活准确转弯，采用麦克纳姆轮结构，且PID闭环控制四轮运动，使小车灵活完成垂直方向转向，避免大半径转弯，低重心大空间，小车采用双底板结构，小车重心进一步降低，内部空间更大，灵活平稳抓放，机械臂采用双四连杆机构，控制灵活简单，抓放物体平稳。

附图说明

图1为本发明智能物流机器人的爆炸示意图；

图2为本发明智能物流机器人的整体结构视图；

图3为本发明智能物流机器人的一侧视图；

图4为本发明智能物流机器人的装置主体与麦克纳姆轮的相结合视图；

图5为本发明智能物流机器人的视觉模块控制程序流程图；

图6为本发明智能物流机器人的主控模块控制程序流程图；

图7为本发明智能物流机器人的主控电路原理图；

图8为本发明智能物流机器人的驱动电路原理图。

图中：1、七路循迹模块；2、麦克纳姆轮；3、第一减震模块；4、第二减震模块；5、联轴器；6、超声波模块支架；7、超声波模块；8、摄像头模块支架；9、爪子放置盒；10、步进电机；11、机械爪；12、舵机；13、摄像头模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：智能物流机器人，蓄电池为智能物流机器人提供电源，七路循迹模块1用来规划行走路径，由联轴器5连接的麦克纳姆轮2在步进电机10的带动下行走，第一减震模块3与第二减震模块4用来减震，超声波模块支架6用来安装超声波模块7，摄像头模块支架8用来安装摄像头模块13，舵机12用来带动机械爪11活动搬运物品，爪子放置盒9用来放置机械爪11；

机械爪11由主动杆、护板、抓紧处护板、主杆力臂与横杆组成，且机械爪11完全闭合时长度为126mm，完全张开时长度为86mm；主动杆的长度为60mm，护板最大行程为85mm，抓紧处护板行程为40mm；主杆力臂的长度为60mm，横杆前段长32mm，后段长300mm；机器人主体的内部设置有蓄电池，七路循迹模块1、超声波模块7、步进电机10、舵机12与摄像头模块13的输入端均与蓄电池的输出端电性连接；智能物流机器人由主控模块、驱动模块、视觉模块、传感器模块、机械爪模块、电源稳压模块组成；主控模块采用ATmega2560芯片，接收各模块信息、完成逻辑处理以及各模块的协调通讯，视觉模块采用采用OpenMV3CamM7元件，识别颜色块、放置区颜色以及读取二维码，同时将视觉信息反馈至主控模块，传感器模块主要有测距传感器HC-SR04、七路循迹传感器WL-SEN7-V3以及单路传感器；测距传感器以及单路传感器主要用于小车定位，保证小车能够准确到达自主设定点；双七路传感器主要负责机器人分别沿X、Y方向直线行进；机械爪模块包括机械臂和步进电机控制单元，机械臂采用双四连杆机构，通过两个步进电机10的旋转实现末端机械爪11的水平和上下运动，此结构运动控制简单，避免了多舵机12串联控制；同时，在运动过程中，始终保持末端机械爪11水平状态，便于物料的平稳抓放，根据主控模块指令，驱动模块向车轮动力电机发送运动指令，保证小车运动行为的准确与高效，采用“麦克纳姆轮2+独立悬挂”模式，一方面实现机器人在X、Y方向的灵活转弯，另一方面提高小车对复杂路面的适应能力，避免车轮打滑造成运动定位不准确；

请参阅图5-8，该智能物流机器人，使摄像头模块13会按照设定好的三种颜色的色域值识别外界颜色，识别到颜色后记录颜色并且去除这种颜色的识别，三种颜色识别完成后，摄像头模块13会把颜色相对位置统计顺序并保存，摄像头模块13直接会读取二维码的信息，只需提取出二维码内容并把字符串处理为数组即可，把二维码数组信息与颜色数组信息比对并处理得出爪子抓取顺序数组，通过稳定的SPI通讯方式发送给主控模块，主控读取编码器数值并记录轮子转速，从而对小车大致位置进行粗略定位；在载物台前与放置区前以及出发时直行前判断，使用侧边双超声波模块7对小车进行调平以及精确定位，固定步进电机10、舵机12的转速与旋转的角度，以至快速稳定的抓取，在爪子归位处，设置有双碰撞开关组成的复位装置，以此固定爪子出发时的空间位置，该智能物流机器人的电路原理如图7与图8所示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备步进包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”，该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.智能物流机器人，包括机器人主体，其特征在于：机器人主体的一侧外表面靠近边缘的位置活动安装有麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮与机器人主体之间的位置活动安装有联轴器，机器人主体的一侧外表面靠近联轴器的位置固定安装有第一减震模块与第二减震模块，所述第一减震模块位于第二减震模块的一侧，机器人主体的前端外表面固定安装有七路循迹模块，机器人主体的另一侧外表面固定安装有超声波模块支架，且超声波模块支架的一侧外表面固定安装有超声波模块，机器人主体的上端外表面固定安装有机械爪座，机械爪座的上端外表面活动安装有机械爪，机械爪座的上端外表面靠近一侧的位置固定安装有步进电机，所述步进电机的外表面固定安装有舵机，装置主体的一侧外表面靠近上端的位置固定安装有摄像头模块支架，所述摄像头模块支架的一侧外表面固定安装有摄像头模块，装置主体的上端外表面靠近机械爪座的一侧固定安装有爪子放置盒。

2.根据权利要求1所述的智能物流机器人，其特征在于：所述机械爪由主动杆、护板、抓紧处护板、主杆力臂与横杆组成，且机械爪完全闭合时长度为126mm，完全张开时长度为86mm。

3.根据权利要求2所述的智能物流机器人，其特征在于：主动杆的长度为60mm，护板最大行程为85mm，抓紧处护板行程为40mm。

4.根据权利要求2所述的智能物流机器人，其特征在于：主杆力臂的长度为60mm，横杆前段长32mm，后段长300mm。

5.根据权利要求1所述的智能物流机器人，其特征在于：机器人主体的内部设置有蓄电池，所述七路循迹模块、超声波模块、步进电机、舵机与摄像头模块的输入端均与蓄电池的输出端电性连接。

6.根据权利要求1所述的智能物流机器人，其特征在于：智能物流机器人由主控模块、驱动模块、视觉模块、传感器模块、机械爪模块、电源稳压模块组成。

7.根据权利要求6所述的智能物流机器人，其特征在于：主控模块采用ATmega2560芯片，接收各模块信息、完成逻辑处理以及各模块的协调通讯，视觉模块采用采用OpenMV3CamM7元件，识别颜色块、放置区颜色以及读取二维码，同时将视觉信息反馈至主控模块，传感器模块主要有测距传感器HC-SR04、七路循迹传感器WL-SEN7-V3以及单路传感器；测距传感器以及单路传感器主要用于小车定位，保证小车能够准确到达自主设定点；双七路传感器主要负责机器人分别沿X、Y方向直线行进。

8.根据权利要求6所述的智能物流机器人，其特征在于：机械爪模块包括机械臂和步进电机控制单元，机械臂采用双四连杆机构，通过两个步进电机的旋转实现末端机械爪的水平和上下运动，此结构运动控制简单，避免了多舵机串联控制；同时，在运动过程中，始终保持末端机械爪水平状态，便于物料的平稳抓放，根据主控模块指令，驱动模块向车轮动力电机发送运动指令，保证小车运动行为的准确与高效，采用“麦克纳姆轮+独立悬挂”模式，一方面实现机器人在X、Y方向的灵活转弯，另一方面提高小车对复杂路面的适应能力，避免车轮打滑造成运动定位不准确。