CN215781356U - 机器人运动结构与捡球机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人运动结构，其包括车体和安装在车体上的控制芯片，所述车体的底盘上安装有全向驱动轮，还设有行进定位装置和偏移校正装置，所述行进定位装置包括控制所述车体纵向行进的第一传感器组和控制所述车体横向行进的第二传感器组，所述第一传感器组设置于所述车体的前端和后端，所述第二传感器组设置于所述车体的左侧和右侧，所述偏移校正装置包括对所述车体纵向偏移量校正的第三传感器组和对所述车体横向偏移量校正的第四传感器组。通过采用多个角度、多种手段进行测量，从而保证测量精准，再驱动全向驱动轮，实现机器人的准确定位和导航。还公开了一种捡球机器人，实现自动寻球、捡球。

Description

机器人运动结构与捡球机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，特别涉及一种机器人运动结构与捡球机器人。

背景技术

由于玩具球有多种颜色，并且尺寸较小，容易停留在障碍物的边角，因此对抓球机器人规划自身动作的能力和实施避障的能力提出了更高的要求。

但是现有的传感器容易受环境影响，如物体颜色、方向、周围的光线等，导致测量误差，抓球机器人路线不够精确，从而不能实现准确的导航和回避障碍物。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人运动结构，该运动结构可以使得机器人移动的位置更加精准，实现良好的避障和定位能力。本实用新型还提供了一种能准确控制运动位置、实现自动寻球和捡球的捡球机器人。

其技术方案如下：

机器人运动结构，包括车体，所述车体的底盘上安装有全向驱动轮，还设有行进定位装置和偏移校正装置，所述行进定位装置包括控制所述车体纵向行进的第一传感器组和控制所述车体横向行进的第二传感器组，所述第一传感器组设置于所述车体的前端和后端，所述第二传感器组设置于所述车体的左侧和右侧，所述偏移校正装置包括对所述车体横向偏移量校正的第三传感器组和对所述车体纵向偏移量校正的第四传感器组。

在其中一个实施例中，所述全向驱动轮为麦克纳姆轮，所述全向驱动轮安装在所述车体底盘的四角，每相邻两个所述麦克纳姆轮的中心连线形成正方形。

在其中一个实施例中，所述车体的前端与后端设有第一安装架，所述车体的左侧与右侧设有第二安装架，所述第一安装架与所述第二安装架均设置在所述车体底盘下方，固定在所述车体底盘上，所述第一传感器组固定在所述第一安装架上，所述第二传感器组固定在所述第二安装架上。

在其中一个实施例中，所述车体底盘上还固定有第三安装架，所述第三安装架位于所述第一安装架与所述第二安装架所围空档内，所述第三传感器组与所述第四传感器组安装在所述第三安装架上。

在其中一个实施例中，所述第三安装架右侧沿所述车体纵向间隔设有第一红外传感器、第二红外传感器，所述第三安装架左侧设有第三红外传感器，所述第一红外传感器与所述第三红外传感器位于同一水平线上，所述第三安装架上位于所述车体中心附近还设有第四红外传感器，所述第一红外传感器、所述第二红外传感器、所述第四红外传感器形成所述第三传感器组；所述第一红外传感器、所述第三红外传感器与所述第四红外传感器形成所述第四传感器组。

在其中一个实施例中，所述第三安装架为板状镂空结构，所述第三安装架右侧设有第一肋板，左侧设有第二肋板，沿所述车体纵向还设有第三肋板，所述第一红外传感器、所述第二红外传感器安装在所述第一肋板上，所述第三红外传感器安装在所述第二肋板上，所述第四红外传感器安装所述第三肋板上。

在其中一个实施例中，所述第四红外传感器位于靠近所述车体中心一端，所述第一红外传感器、所述第三红外传感器与所述第四红外传感器的中心连线为三角形。

在其中一个实施例中，所述第一传感器组包括分别设置于所述车体底盘前端中心与后端中心的三路红外传感器；所述第二传感器组包括分别设置于所述车体底盘左侧中心与右侧中心的三路红外传感器。

在其中一个实施例中，所述车体底盘左侧和右侧设有镂空部，所述镂空部位于所述第二传感器组正上方，所述镂空部面积大于所述红外传感器在所述车体底盘上的正投影面积。

本实用新型的机器人运动结构的技术方案具有以下的优点及效果：

在车体的底盘上安装有全向驱动轮，设有行进定位装置和偏移校正装置，通过行进定位装置控制车体纵向行进和横向行进，通过偏移校正装置对所述车体纵向偏移量校正和横向偏移量校正，采用多个角度、多种手段进行测量，从而保证测量精准，再驱动全向驱动轮，实现机器人的准确定位和导航。

捡球机器人，包括上述的机器人运动结构，还包括安装在所述车体上的机械臂和存储装置，所述机械臂前端固定有机械爪，所述机械臂上朝向所述车体前方安装有球体识别装置。

本实用新型的捡球机器人的技术方案具有以下的优点及效果：

通过安装的球体识别装置识别目标球，机器人运动结构驱动捡球机器人准确定位到目标球前方，机械臂上的机械爪抓取球后放入存储装置，从而实现自动寻球和捡球。

附图说明

此处的附图，示出了本实用新型所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本实用新型的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1为本实用新型捡球机器人实施例示意图；

图2为机器人运动结构实施例示意图；

图3为图2实施例俯视图；

图4为图2实施例仰视图；

图5为图4中A处放大图。

附图标记说明：

10、车体，12、底盘，13、全向驱动轮，14a、第一传感器组，14b、第二传感器组，14c、第三传感器组，14d、第四传感器组，15a、第一安装架，15b、第二安装架，15c、第三安装架，16a、第一肋板，16b、第二肋板，16c、第三肋板，17a、第一红外传感器，17b、第二红外传感器，17c、第三红外传感器，17d、第四红外传感器，18、镂空部，20、机械臂，30、机械爪，40、摄像头，50、存储装置。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照说明书附图对本实用新型的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本实用新型技术方案的现实场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本实用新型的技术方案的目的相对应的含义。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。

毫无疑义，与本实用新型的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。

如图1所示，本实施例的捡球机器人包括车体10、机械臂20、机械爪30、摄像头40以及存储装置50。机械臂10前端固定了机械爪30，机械臂10安装在车体10的中心，存储装置50固定在车体10的后端。机械臂10上朝向车体10前方安装有球体识别装置。具体的，球体识别装置可以为本实施例中的摄像头40，也可以为带有扫描球体上二维码功能的扫描装置。

为了使捡球机器人移动的位置更加精准，具备良好的避障和定位能力，本实用新型通过在车体底盘上安装全向驱动轮，行进定位装置来控制车体纵向行进和横向行进，再加上偏移校正装置来对车体距离目标球体的纵向偏移量校正和横向偏移量校正，从而保证测量精准，再驱动全向驱动轮，实现了机器人的准确定位和导航。

其中，全向驱动轮13优选采用麦克纳姆轮，安装的具体位置如图2所示，安装在车体10的底盘12的四个角，每相邻两个全向驱动轮13的中心连线形成正方形。麦克纳姆轮通过在大轮缘上装满了倾斜45°的斜向滚筒，通过合力的分解作用，借助四个轮子的配合，使得整个底盘12通过四个电机的驱动，从而达到车体10的前后左右平移，甚至原地转向。

其中，行进定位装置包括控制车体10纵向行进的第一传感器组14a和控制车体10横向行进的第二传感器组14b。如图3所示，第一传感器组14a安装在车体10的前端和后端，第二传感器组14b安装在车体10的左侧和右侧。

具体的，如图3所示，第一传感器组14a设置在车体10的底盘12的前端中心与后端中心，各为三路红外传感器，第二传感器组14b分别设置在车体10底盘12的左侧中心与右侧中心，也各为三路红外传感器。如图4所示，在车体10的前端与后端均固定了第一安装架15a，第一传感器组14a通过螺纹固定在第一安装架上15a上，车体10的左侧与右侧均固定了第二安装架15b，第二传感器组14b通过螺纹固定在第二安装架上15b上。第一安装架15a与第二安装架15b均通过双头铜柱固定在车体10底盘12的下方。底盘12上位于第二传感器组14b的正上方设有镂空部18，优选镂空部面积大于第二传感器组14b在车体底盘12上的正投影面积，从而在对机器人进行调试时，方便调节第二传感器组14b的红外传感器的灵敏指，还能减轻底盘12的重量。

容易想到的是，一传感器组14a和第二传感器组14b也可以直接固定在在底盘12上，本实施例选择固定在底盘12下方，能够给予底盘12更多的扩展空间。

其中，偏移校正装置包括对车体10横向偏移量进行校正的第三传感器组14c和对车体10纵向偏移量进行校正的第四传感器组14d。所述的横向偏移量、纵向偏移量分别指车体10的右侧边缘、上侧边缘距离目标球体的横向距离和纵向距离。

如图4所示，车体10的底盘12中心的下方固定有第三安装架15c，第三传感器组14c与第四传感器组14d安装在第三安装架15c上，当然，第三传感器组14c与第四传感器组14d也可以直接固定在底盘12上。具体的，第三安装架15c为左右对称的板状镂空结构，右侧为一长条状的第一肋板16a，左侧为一长条状的第二肋板16b，第一肋板16a与第二肋板16b之间固定了两个横向肋板。在两个横向肋板中间沿车体10纵向还安装了第三肋板16c。第一红外传感器17a、第二红外传感器17b固定在第一肋板16a上，两者的中心位于同一垂直线上。第三红外传感器17c固定在第二肋板16b上，其中心与第一红外传感器17a的中心位于同一水平线上。第四红外传感器17d固定在第三肋板16c上，在第一红外传感器17a、第三红外传感器17c的中心连线下方，位于车体10中心附近。如图5所示，第一红外传感器17a、第二红外传感器17b、第四红外传感器17d一起构成第三传感器组14c，用于对车体10横向偏移量进行校正；第一红外传感器17a、第三红外传感器17c与第四红外传感器17d一起构成第四传感器组14d，用于对车体10纵向偏移量进行校正。

第三传感器组14c的三个红外传感器的中心连线、第四传感器组14d的三个红外传感器的中心连线均为三角形。通过将两个三路传感器分别布置成两个三角形，从而使得第三传感器组14c确保机器人能准确测量与右侧目标或者障碍物之间的距离，第四传感器组14d确保机器人能准确测量与前方目标或障碍物之间的距离，使得机器人能利用左右位置校正、前后位置校正，停靠在精确的位置或者高效避障，实现机械臂20顺利抓取目标球体。

容易理解的是，第一安装架15a、第二安装架15b、第三安装架15c也可以不在同一水平面上，而根据需要设置在不同高度。本实施例中的传感器装置为红外传感器，也可以用激光传感器、超声波传感器等进行替代。

本实用新型的机器人运动结构不仅可以用在捡球机器人上，还可以用在其他智能机器人上。

以上实施例的目的，是对本实用新型的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本实用新型的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本实用新型的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.机器人运动结构，其特征在于，包括车体，所述车体的底盘上安装有全向驱动轮，还设有行进定位装置和偏移校正装置，所述行进定位装置包括控制所述车体纵向行进的第一传感器组和控制所述车体横向行进的第二传感器组，所述第一传感器组设置于所述车体的前端和后端，所述第二传感器组设置于所述车体的左侧和右侧，所述偏移校正装置包括对所述车体横向偏移量校正的第三传感器组和对所述车体纵向偏移量校正的第四传感器组。

2.如权利要求1所述的机器人运动结构，其特征在于，所述全向驱动轮为麦克纳姆轮，所述全向驱动轮安装在所述车体底盘的四角，每相邻两个所述麦克纳姆轮的中心连线形成正方形。

3.如权利要求1所述的机器人运动结构，其特征在于，所述车体的前端与后端设有第一安装架，所述车体的左侧与右侧设有第二安装架，所述第一安装架与所述第二安装架均设置在所述车体底盘下方，固定在所述车体底盘上，所述第一传感器组固定在所述第一安装架上，所述第二传感器组固定在所述第二安装架上。

4.如权利要求3所述的机器人运动结构，其特征在于，所述车体底盘上还固定有第三安装架，所述第三安装架位于所述第一安装架与所述第二安装架所围空档内，所述第三传感器组与所述第四传感器组安装在所述第三安装架上。

5.如权利要求4所述的机器人运动结构，其特征在于，所述第三安装架右侧沿所述车体纵向间隔设有第一红外传感器、第二红外传感器，所述第三安装架左侧设有第三红外传感器，所述第一红外传感器与所述第三红外传感器位于同一水平线上，所述第三安装架上位于所述车体中心附近还设有第四红外传感器，所述第一红外传感器、所述第二红外传感器、所述第四红外传感器形成所述第三传感器组；所述第一红外传感器、所述第三红外传感器与所述第四红外传感器形成所述第四传感器组。

6.如权利要求5所述的机器人运动结构，其特征在于，所述第三安装架为板状镂空结构，所述第三安装架右侧设有第一肋板，左侧设有第二肋板，沿所述车体纵向还设有第三肋板，所述第一红外传感器、所述第二红外传感器安装在所述第一肋板上，所述第三红外传感器安装在所述第二肋板上，所述第四红外传感器安装所述第三肋板上。

7.如权利要求6所述的机器人运动结构，其特征在于，所述第四红外传感器位于靠近所述车体中心一端，所述第一红外传感器、所述第三红外传感器与所述第四红外传感器的中心连线为三角形。

8.如权利要求1所述的机器人运动结构，其特征在于，所述第一传感器组包括分别设置于所述车体底盘前端中心与后端中心的三路红外传感器；所述第二传感器组包括分别设置于所述车体底盘左侧中心与右侧中心的三路红外传感器。

9.如权利要求8所述的机器人运动结构，其特征在于，所述车体底盘左侧和右侧设有镂空部，所述镂空部位于所述第二传感器组正上方，所述镂空部面积大于所述红外传感器在所述车体底盘上的正投影面积。

10.捡球机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的机器人运动结构，还包括安装在所述车体上的机械臂和存储装置，所述机械臂前端固定有机械爪，所述机械臂上朝向所述车体前方安装有球体识别装置。

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