CN217893074U - 一种基于uwb的自动跟随路锥搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，包括佩戴于目标物体上的跟随模块、能够随跟随模块进行运动的跟随路锥搬运机器人，其中：所述扶手机构中间横梁前面板上设有UWB基站，且所述UWB基站与跟随模块通信连接；所述底盘外壳底部设有安装横梁，且所述安装横梁通过支撑架与驱动轮模块连接；所述底盘外壳底部设有底盘支撑梁，且所述底盘支撑梁上设有万向轮模块；所述底盘外壳底部设有具有计时器的主控模块，且所述主控模块能够接收UWB传输的数据，本实用新型通过利用UWB基站与跟随模块通信连接，避免了工作环境其他的信号影响，同时采用无线电形式，避免了超声波跟随受遮挡影响，有效地保证了跟随系统高可靠性。

Description

一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人

技术领域

本实用新型属于移动机器人技术领域，具体涉及一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人。

背景技术

高速公路运输是现代交通运输的重要组成部分，以其灵活性好、适应性强等优势，逐步成为促进经济高速发展的不可或缺的推动力。

高速公路是全封闭、全立交式的，意味着一旦在高速公路封闭区内发生交通事故等突发状况，高速公路清障救援主体责任方很难通过外界的帮助来处理遇到的问题。

根据江苏省地方标准DB 32/T 3522.4—2高速公路服务规范第4部分：清障救援服务标准要求，高速公路清障救援服务应配备夜间照明设备、适量标志、标牌、锥形桶等安全设施设备。

当前国标锥形桶高度90cm，自重5.5Kg，根据清障作业要求设置临时交通管制安全区150米起，需约30只锥形桶，共计负载165Kg。当前清障人员主要是通过人工搬，作业效率低下，并且对清障人员的体力提出更高的要求，这将对清障作业的时效产生较大影响。

随着机器人技术的发展，机器人已经逐渐应用于各行各业。若将机器人应用于清障作业中，机器人搭载路锥跟随清障人员行走。但由于现场环境的未知性和危险性，自主机器人无法达到直接应用于清障作业的技术要求。并且自主机器人无法与清障人员进行有效地交互，保持动作的同步。

相比与自主机器人，采用遥控方式的机器人在清障作业中对现场环境的要求较低。目前常用的遥控方式主要分为指令输入方式、按键控制方式、语音交互方式、手势控制方式等，但以上方式都需要清障人员做出额外的控制动作，这必将影响清障人员对现场环境的准确判断和清障作业的效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，该机器人具有紧凑的机械结构和较大的负载能力，无需清障人员做出额外的操作，就能够稳定地跟随清障人员，进而有效地提高清障作业的效率，以克服现有技术在跟随搬运机器人技术中的缺陷和不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，包括佩戴于目标物体上的跟随模块、能够随跟随模块进行运动的跟随路锥搬运机器人，其中：

所述跟随路锥搬运机器人包括底盘外壳，且所述底盘外壳前方设有与底盘外壳成垂直关系的扶手机构；

所述扶手机构中间横梁前面板上设有UWB基站，且所述UWB基站与跟随模块通信连接；

所述底盘外壳底部设有安装横梁，且所述安装横梁通过支撑架与驱动轮模块连接；

所述底盘外壳底部设有底盘支撑梁，且所述底盘支撑梁上设有万向轮模块；

所述底盘外壳底部设有具有计时器的主控模块，且所述主控模块能够接收UWB传输的数据。

优选的，所述跟随模块包括跟随标签及用于佩戴跟随标签至目标物体上的腰带。

优选的，所述驱动轮模块包括左后驱动轮及右后驱动轮，且所述左后驱动轮及右后驱动轮通过支撑架与安装横梁连接。

优选的，所述支撑架包括左驱动轮支撑架及右驱动轮支撑架，所述左驱动轮支撑架将左后驱动轮与安装横梁连接，且所述右驱动轮支撑架将右后驱动轮与安装横梁连接。

优选的，所述万向轮模块包括设于底盘支撑梁的左前万向轮和右前万向轮。

优选的，所述底盘外壳底部设有电池盒，且所述电池盒位于左右两侧的支撑架之间。

优选的，所述底盘外壳前方设有超声波避障模块，且所述底盘外壳上方可拆卸设有用于放置路锥桶的置物筐。

优选的，所述超声波避障模块包括位于底盘外壳前方左侧的前方左侧超声波避障传感器、前方中间的前方中间超声波避障传感器及前方右侧的前方右侧超声波避障传感器。

优选的，所述扶手机构中间横梁前面板上设有控制跟随路锥搬运机器人模式切换的模式切换开关，模式切换开关为两挡式开关。

优选的，所述扶手机构中间横梁前面板上设有控制跟随路锥搬运机器人停止工作的急停开关。

本实用新型的技术效果和优点，该基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人：

1、能够实现跟随路锥搬运机器人的自动跟随，不需要清障人员操作，有效地提高了清障人员的作业效率，降低了清障人员的劳动强度；

2、通过利用UWB基站与跟随模块通信连接，避免了工作环境其他的信号影响，同时采用无线电形式，避免了超声波跟随受遮挡影响，视觉跟随受光线影响等问题，有效地保证了跟随系统高可靠性；

3、通过超声波避障模块的设置可以实时对跟随路锥搬运机器人移动路径上的障碍物进行检测，能够控制跟随路锥搬运机器人避开障碍物或进行紧急停止。

附图说明

图1是本实用新型的系统图；

图2是本实用新型的跟随模块结构示意图；

图3是本实用新型的自动跟随路锥搬运机器人的结构示意图；

图4是本实用新型的自动跟随路锥搬运机器人的机构左视图；

图5是本实用新型的自动跟随路锥搬运机器人的底盘示意图；

图6是本实用新型的自动跟随路锥搬运机器人的机构正视图。

图中：

1、跟随模块；2、跟随路锥搬运机器人；

101、跟随标签；102、腰带；

201、扶手机构；202、置物筐；203、底盘外壳；204、前方左侧超声波避障传感器；205、前方中间超声波避障传感器；206、前方右侧超声波避障传感器；207、左前万向轮；208、左后驱动轮；209、右前万向轮；210、右后驱动轮；211、UWB基站；212、急停开关；213、模式切换开关；214、底盘支撑梁；215、电池盒；216、右驱动轮支撑架；217、左驱动轮支撑架；218、安装横梁；219、主控模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-6，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了如图1中所示的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，包括佩戴于目标物体上的跟随模块1和能够随跟随模块1进行运动的跟随路锥搬运机器人2两个部分。

其中：

参见图2所示，所述跟随模块1包括跟随标签101及用于佩戴跟随标签101至目标物体上的腰带102。

跟随标签101可以佩戴在清障人员的身上，为了进一步提高跟随路锥搬运机器人2与跟随标签101相对位置的测量精度，需要减少跟随标签101佩戴在清障人员身上的震动幅度，由于清障人员在行走的过程中，腰部的运动幅度最小，可以通过腰带102将跟随标签101佩戴在清障人员的腰部位置，该位置在清障人员行走过程中震动幅度较小，因此，跟随标签101可以通过腰带102常规佩戴在清障人员的腰上，以降低因为清障人员的运动所造成的较大的跟随误差，这样可以进一步提高跟随路锥搬运机器人2与跟随标签101相对位置的测量精度。

参见图3所示，所述底盘外壳203前方设有超声波避障模块，所述超声波避障模块包括位于底盘外壳203前方左侧的前方左侧超声波避障传感器204、位于底盘外壳203前方中间的前方中间超声波避障传感器205及位于底盘外壳203前方右侧的前方右侧超声波避障传感器206，前方左侧超声波避障传感器204、前方中间超声波避障传感器205及前方右侧超声波避障传感器206以水平位置安装在底盘外壳203的正前方，通过超声波避障模块的设置可以实时对跟随路锥搬运机器人2移动路径上的障碍物进行检测，能够控制跟随路锥搬运机器人2避开障碍物或进行紧急停止。

参见图4所示，所述底盘外壳203上方可拆卸设有用于放置路锥桶的置物筐202，置物筐202被安装在底盘外壳203的正上方，以供放置路锥桶，方便清障人员工作，而当不需要较大的装载表面时，可将置物筐202去除，将路锥桶直接放置在底盘外壳203上。

参见图2及图5所示，所述跟随路锥搬运机器人2包括底盘外壳203，且所述底盘外壳203前方设有与底盘外壳203成90°角垂直关系的扶手机构201。

所述扶手机构201中间横梁前面板上设有UWB基站211，且所述UWB基站211与跟随模块1中的跟随标签101通信连接，从而实现跟随路锥搬运机器人2的自动跟随功能。

所述底盘外壳203底部设有安装横梁218，且所述安装横梁218通过支撑架与驱动轮模块连接；所述底盘外壳203底部设有底盘支撑梁214，且所述底盘支撑梁214上设有万向轮模块。

具体的，所述驱动轮模块包括左后驱动轮208及右后驱动轮210，且所述左后驱动轮208及右后驱动轮210通过支撑架与安装横梁218连接。

具体的，所述支撑架包括左驱动轮支撑架217及右驱动轮支撑架216，所述左驱动轮支撑架217将左后驱动轮208与安装横梁218连接，且所述右驱动轮支撑架216将右后驱动轮210与安装横梁218连接。

左后驱动轮208通过左驱动轮支撑架217安装在安装横梁218上，右后驱动轮210通过右驱动轮支撑架216安装在安装横梁218上。

具体的，所述万向轮模块包括设于底盘支撑梁214的左前万向轮207和右前万向轮209。

参见图6所示，所述扶手机构201中间横梁前面板上设有控制跟随路锥搬运机器人2模式切换的模式切换开关213，模式切换开关213为两挡式开关，在扶手机构201的中间横梁前面板的上方右侧安装着模式切换开关213，模式切换开关213用于选择跟随路锥搬运机器人2当前的工作模式是手动推动模式还是自动跟随模式。

在本实用新型中，手动推动模式是指跟随路锥搬运机器人2在通电的情况下可以由清障人员手动的推动，自动跟随模式是指路锥搬运机器人可以自动跟随清障人员佩戴的跟随模块1运动。

在本实用新型中，自动跟随模式是指跟随路锥搬运机器人2上的UWB基站211与跟随模块1中的跟随标签101通信连接，实时测量跟随标签101的相对位置的，通过相对位置的实时测量，使UWB基站211控制主控模块219驱动左后驱动轮208及右后驱动轮210进行前进、后退、左转及右转操作，在跟随路锥搬运机器人2自动跟随过程中重复对UWB基站211与跟随模块1中的跟随标签101相对位置进行测量，达到跟随路锥搬运机器人2自动跟随的效果。

在本实用新型中，当模式切换开关213处于手动模式时，方便清障人员在跟随路锥搬运机器人2没有通电的情况下的移动机器人。

具体的，所述扶手机构201中间横梁前面板上设有控制跟随路锥搬运机器人2停止工作的急停开关212，在扶手机构201中间横梁前面板的上方左侧安装急停开关212，当跟随路锥搬运机器人2在工作时如若发生了紧急的情况，可以按下急停开关212，使跟随路锥搬运机器人2停止工作。

所述底盘外壳203底部设有具有计时器的主控模块219，且所述主控模块219能够接收UWB传输的数据，主控模块219安装在底盘外壳203的下方并与底盘支撑梁214相连接。

具体的，所述底盘外壳203底部设有电池盒215，且所述电池盒215位于左右两侧的支撑架之间，电池模块为跟随路锥搬运机器人2提供足够的能源，电池盒215安装在底盘外壳203的下方，位于右驱动轮支撑架216和左驱动轮支撑架217之间。

工作原理：该基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人自动跟随操作如下：

步骤一：将跟随标签101安装在腰带102上，并由清障人员随身佩戴在腰部位置，用于与UWB基站211进行通信。

步骤二：当模式切换开关213选择自动跟随模式之后，清障人员安装在腰部位置的跟随标签101开始发射信号，UWB基站211获取跟随标签101发送的数据信息并计算出当前跟随标签101所处的三维坐标，并将数据传输给主控模块219。

步骤三：主控模块219具有计时器，可以以一定的频率判断清障人员安装在腰部位置的跟随标签101和跟随路锥搬运机器人2之间的距离是否超过所设定的阈值范围，如果超过跟随路锥搬运机器人2便停止运动。

步骤四：主控模块219通过UWB基站211发送过来的位置信息来判断跟随路锥搬运机器人2和跟随标签101之间的偏转角，对跟随路锥搬运机器人2进行角度和速度的调整。

在本实用新型中，具体调整为：当清障人员腰部佩戴的跟随标签101往左边运动时，跟随路锥搬运机器人2也会随之向左运动；当清障人员腰部佩戴跟随标签101往右边运动时，跟随路锥搬运机器人2也会随之向右运动；当清障人员腰部佩戴跟随标签101径直向前运动时，跟随路锥搬运机器人2也会随之向正前方运动，从而实现自动跟随。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，包括佩戴于目标物体上的跟随模块(1)、能够随跟随模块(1)进行运动的跟随路锥搬运机器人(2)，其特征在于：

所述跟随路锥搬运机器人(2)包括底盘外壳(203)，且所述底盘外壳(203)前方设有与底盘外壳(203)成垂直关系的扶手机构(201)；

所述扶手机构(201)中间横梁前面板上设有UWB基站(211)，且所述UWB基站(211)与跟随模块(1)通信连接；

所述底盘外壳(203)底部设有安装横梁(218)，且所述安装横梁(218)通过支撑架与驱动轮模块连接；

所述底盘外壳(203)底部设有底盘支撑梁(214)，且所述底盘支撑梁(214)上设有万向轮模块；

所述底盘外壳(203)底部设有具有计时器的主控模块(219)，且所述主控模块(219)能够接收UWB传输的数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述跟随模块(1)包括跟随标签(101)及用于佩戴跟随标签(101)至目标物体上的腰带(102)。

3.根据权利要求1所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述驱动轮模块包括左后驱动轮(208)及右后驱动轮(210)，且所述左后驱动轮(208)及右后驱动轮(210)通过支撑架与安装横梁(218)连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述支撑架包括左驱动轮支撑架(217)及右驱动轮支撑架(216)，所述左驱动轮支撑架(217)将左后驱动轮(208)与安装横梁(218)连接，且所述右驱动轮支撑架(216)将右后驱动轮(210)与安装横梁(218)连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述万向轮模块包括设于底盘支撑梁(214)的左前万向轮(207)和右前万向轮(209)。

6.根据权利要求1所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述底盘外壳(203)底部设有电池盒(215)，且所述电池盒(215)位于左右两侧的支撑架之间。

7.根据权利要求1所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述底盘外壳(203)前方设有超声波避障模块，且所述底盘外壳(203)上方可拆卸设有用于放置路锥桶的置物筐(202)。

8.根据权利要求7所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述超声波避障模块包括位于底盘外壳(203)前方左侧的前方左侧超声波避障传感器(204)、前方中间的前方中间超声波避障传感器(205)及前方右侧的前方右侧超声波避障传感器(206)。

9.根据权利要求1所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述扶手机构(201)中间横梁前面板上设有控制跟随路锥搬运机器人(2)模式切换的模式切换开关(213)，模式切换开关(213)为两挡式开关。

10.根据权利要求1所述的一种基于UWB的自动跟随路锥搬运机器人，其特征在于：所述扶手机构(201)中间横梁前面板上设有控制跟随路锥搬运机器人(2)停止工作的急停开关(212)。

Images