專利名稱：基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種用于運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器人。
背景技術(shù)：
運(yùn)輸機(jī)器人與安防設(shè)備廣泛應(yīng)用于廠礦、倉庫、車站、港口、機(jī)場(chǎng)、貨場(chǎng)、物流中心等場(chǎng)所，可以對(duì)貨物進(jìn)行裝卸、短途搬運(yùn)以及安全檢查等作業(yè)，是物流儲(chǔ)運(yùn)中必不可少的設(shè)備。專利“自動(dòng)倉儲(chǔ)系統(tǒng)伺服方法以及系統(tǒng)”、“貨柜碼頭自動(dòng)倉儲(chǔ)裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)”為較簡(jiǎn)單固定位置的傳送裝備，靈活性差。在較先進(jìn)工廠部分采用自動(dòng)引導(dǎo)小車進(jìn)行貨物的儲(chǔ)運(yùn)，但其運(yùn)動(dòng)有死角轉(zhuǎn)彎不靈活。另外倉庫的安全保障多由固定的攝像頭攝像并傳送給監(jiān)控室工作人員，在某些危急情況這些設(shè)備并無法處置，并且在有些危險(xiǎn)情況工作人員出于人身安全考慮也無法進(jìn)行處置。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種可全向行駛、小空間移動(dòng)的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是包括主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、底盤、固定底座、手臂底座、大臂板、肩部轉(zhuǎn)軸、伸縮小臂、手抓、電機(jī)，所述的電機(jī)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速電機(jī)、直線電機(jī)，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪安裝在底盤下方，主動(dòng)輪上安裝第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，固定底座安裝在底盤上，手臂底座安裝在固定底座上，固定底座里安裝第一減速電機(jī)， 第一減速電機(jī)連接手臂底座，大臂板安裝在手臂底座上，大臂板通過肩部轉(zhuǎn)軸和肩部后蓋連接小臂殼體，肩部轉(zhuǎn)軸處安裝肩關(guān)節(jié)減速電機(jī)，肩部后蓋里安裝第二減速電機(jī)，第二減速電機(jī)連接小臂殼體，小臂殼體里安裝直線電機(jī)，所述的直線電機(jī)連接伸縮小臂，手爪通過手爪底座連接伸縮小臂，肩部后蓋上安裝微型攝像頭。本實(shí)用新型還可以包括1、所述的手爪包括手指、齒輪連桿、手爪上殼體、手爪下殼體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，手爪上殼體連接手爪下殼體，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在手爪上殼體和手爪下殼體組成的結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過齒輪連桿連接手指。2、所述的從動(dòng)輪與底盤之間安裝緩沖彈簧。3、所述的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪分別有兩個(gè)，兩個(gè)從動(dòng)輪與兩個(gè)主動(dòng)輪成十字形分布在4、所述的手臂底座上包含階梯結(jié)構(gòu)，所述的大臂板安裝在手臂底座的階梯上。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于本實(shí)用新型具有能全向運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，很好的適應(yīng)了倉儲(chǔ)空間情況復(fù)雜，工作空間狹小，地面狀況復(fù)雜等情況，能靈活的進(jìn)行貨物的儲(chǔ)運(yùn)。另外本機(jī)器人可以通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭把現(xiàn)場(chǎng)圖像信息輸送給遠(yuǎn)程控制端，實(shí)現(xiàn)了安全情況的靈活監(jiān)控和危險(xiǎn)狀況的及時(shí)處置。其機(jī)械手能在較大的空間內(nèi)靈活的進(jìn)行貨物或危險(xiǎn)物品的搬運(yùn)及處置。

圖1為本實(shí)用新型的組裝示意圖；圖2為本實(shí)用新型的手爪示意圖；圖3為本實(shí)用新型的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 3，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是下部運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪， 兩個(gè)萬向輪充當(dāng)從動(dòng)輪，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上各安裝兩個(gè)減速電機(jī)。其中一個(gè)減速電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)輪子旋轉(zhuǎn)，提供前進(jìn)所需的動(dòng)力。另一個(gè)減速電機(jī)固連在車體的底盤上，且輸出軸與輪子架體的輸入端通過鍵與銷連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)架體360°旋轉(zhuǎn)。同時(shí)采用閉環(huán)控制的方法使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度，從而使平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)空間不存在死點(diǎn)的問題。這種運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在不調(diào)整姿態(tài)的情況下可以完成不同軌跡的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)從動(dòng)輪上分別安裝了緩沖機(jī)構(gòu)，進(jìn)而解決四輪裝置由于地面不平造成的主動(dòng)輪懸空打滑問題。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上裝有一個(gè)四自由度的機(jī)械手。其四個(gè)自由度為三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和一個(gè)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)副，三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)保證了手臂在空間范圍內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，而移動(dòng)關(guān)節(jié)是根據(jù)本機(jī)器人的特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的加大了活動(dòng)空間，方便機(jī)械手在一定空間內(nèi)執(zhí)行各種任務(wù)。本實(shí)用新型的創(chuàng)新之處基礎(chǔ)部分的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)不同于以往兩輪差動(dòng)結(jié)構(gòu)的平臺(tái)， 不存在非完整約束，它可以向任意方向做直線運(yùn)動(dòng)而不需要事先作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過渡轉(zhuǎn)彎，并且在以直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的過程中同時(shí)可以做自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)，從而達(dá)到終態(tài)所需的姿態(tài)角。這樣，就使得機(jī)器人表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)快速靈活，易于控制等優(yōu)點(diǎn)。而另一方面，全向底盤上裝有靈活，運(yùn)動(dòng)范圍大的四自由度機(jī)械手臂，在機(jī)械手臂的前端安裝了可視范圍大，體積小巧的微型網(wǎng)絡(luò)攝像頭可以通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控，配合移動(dòng)底盤與機(jī)械手臂，可完成安全監(jiān)控和識(shí)別并搬送目標(biāo)物品的功能。本實(shí)用新型從機(jī)械結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上來說主要由相對(duì)獨(dú)立而又相輔相成的兩大部分組成全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和四自由度的機(jī)械手臂。兩者通過監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)結(jié)合為本運(yùn)輸安防機(jī)器人。圖中1.從動(dòng)輪，2.緩沖彈簧，3.底盤，4.固定底座，5.手臂底座，6.大臂板，7.肩部轉(zhuǎn)軸，8.肩關(guān)節(jié)減速電機(jī)，9.關(guān)節(jié)后蓋，10.微型攝像頭，11.小臂殼體，12.伸縮小臂， 13.法蘭，14.手爪底座，15.手爪，16.方向控制電機(jī)，17.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，18.主動(dòng)輪，19.手指， 20螺母，21.螺栓，22.齒輪連桿，23.手爪上殼體，M手爪下殼體。如圖1所示，自下而上，兩個(gè)方向控制電機(jī)16通過電機(jī)座固連在底盤3上，通過控制系統(tǒng)控制調(diào)控車輪的運(yùn)動(dòng)方向；方向控制電機(jī)電機(jī)16的輸出端與車輪架之間采用鍵和銷連接，在兩個(gè)從動(dòng)萬向輪1在與底盤3中間裝有緩沖彈簧2，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)，并具有緩沖的作用；車輪架與底盤3采用推力球軸承相接觸，保證車輪架在360°的平面內(nèi)正常的旋轉(zhuǎn)；車輪1通過車輪軸與車輪架連接在一起；車輪軸的兩端通過深溝球軸承與車輪架連接，并且輸入端與通過電機(jī)座固定在車輪架上的減速電機(jī)17連接，另一端用擋板限位， 保證主動(dòng)輪18位置。兩個(gè)從動(dòng)萬向輪1與兩個(gè)主動(dòng)車輪18成十字形分布在底盤3上。在底盤3的中間固定有安裝機(jī)械手臂的固定底座4，在固定底盤4內(nèi)部有減速電機(jī)，通過法蘭和軸承連接手臂底座5.手臂底座5兩側(cè)有兩個(gè)階梯，以螺釘聯(lián)接大臂板6，大臂板6的前端裝有機(jī)械手的肩部轉(zhuǎn)軸7，肩部轉(zhuǎn)軸7內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)包括肩軸殼體，法蘭，軸承，聯(lián)軸器，階梯軸等。肩部關(guān)節(jié)通過安裝在肩軸一端的肩關(guān)節(jié)減速電機(jī)8來驅(qū)動(dòng)的。肩部殼體上分別裝有肩部后蓋9和微型攝像頭10。肩部后蓋9內(nèi)部安裝有驅(qū)動(dòng)肘部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的減速電機(jī)8，固定在肩部殼體內(nèi)部，其外部采用法蘭和軸承在電機(jī)軸端連接小臂的殼體11，使此關(guān)節(jié)具有旋轉(zhuǎn)的功能。而在小臂殼體11的內(nèi)部固定了直線電機(jī)，直線電機(jī)前端軸與伸縮小臂 12固聯(lián)在一起，電機(jī)驅(qū)動(dòng)伸縮小臂12伸縮。在伸縮小臂12的末端安裝有法蘭13，其上聯(lián)接手爪底座14，手爪底座14上安裝手爪15。圖2為機(jī)械手爪的放大圖。連接法蘭的殼體分為上殼體23下殼體M兩部分，上下殼體之間通過螺釘聯(lián)接，殼體內(nèi)部裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)軸連接齒輪連桿22，齒輪連桿22 通過螺栓21、螺母20連接手指19，從而驅(qū)動(dòng)兩嚙合齒輪，進(jìn)而控制四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使末端的手指19實(shí)現(xiàn)開閉動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)抓取功能。運(yùn)動(dòng)方案當(dāng)?shù)撞咳蜻\(yùn)動(dòng)平臺(tái)上方的兩個(gè)減速電機(jī)16在均無轉(zhuǎn)角的情況下，與車輪架相連的減速電機(jī)17通過控制系統(tǒng)輸入相同的速度，驅(qū)動(dòng)車體沿直線行駛。當(dāng)車體需要改變路線時(shí)，底盤上方的減速電機(jī)16通過控制系統(tǒng)輸入相同的轉(zhuǎn)角，兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)過相同的角度，這樣機(jī)器人即沿著該方向行駛。當(dāng)?shù)妆P上方的減速電機(jī)16通過控制系統(tǒng)輸入90° 的轉(zhuǎn)角時(shí)，通過與車輪架相連的減速電機(jī)17的驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人在不需調(diào)轉(zhuǎn)車身的情況下即可沿著橫向行駛，無需傳統(tǒng)輪式移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑，這是本機(jī)器人的一大創(chuàng)新點(diǎn)。在底部全向平臺(tái)的基礎(chǔ)上，本機(jī)器人配有四自由度機(jī)械臂來完成周邊較大空間內(nèi)物品的短途運(yùn)輸或者取放。機(jī)器人移動(dòng)過程中安裝在手臂頂端的微型攝像頭10能對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，并將圖像通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭10及倉庫無線局域網(wǎng)傳送至網(wǎng)絡(luò)，從而使用者在任意地點(diǎn)均可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)本地情況進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。在遇到需要處置的情況時(shí)可通過遠(yuǎn)程控制各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角來控制機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)和機(jī)械臂末端的手指19夾取目標(biāo)物體，進(jìn)行搬運(yùn)或處理。在實(shí)際應(yīng)用過程中，該全向小車系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)不存在非完整約束，可以在不需調(diào)轉(zhuǎn)車身的情況下快速實(shí)現(xiàn)360°空間任意方向的運(yùn)動(dòng)，很好的適應(yīng)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)空間，尤其是小空間作業(yè)的環(huán)境。其監(jiān)控的功能不同于以往安全監(jiān)控的方式，更加靈活機(jī)動(dòng)，使用者可以通過任意網(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行監(jiān)控。機(jī)械手部分能很好的完成較小物體的搬運(yùn)與某些危急情況的處置?？傮w而言本實(shí)用新型的全向運(yùn)動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，搬運(yùn)與緊急處置功能等功能均能很好的服務(wù)實(shí)際需求，具有很好創(chuàng)新性及實(shí)際意義。
權(quán)利要求1.基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是包括主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、底盤、固定底座、手臂底座、大臂板、肩部轉(zhuǎn)軸、伸縮小臂、手抓、電機(jī)，所述的電機(jī)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速電機(jī)、直線電機(jī)，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪安裝在底盤下方，主動(dòng)輪上安裝第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，固定底座安裝在底盤上，手臂底座安裝在固定底座上，固定底座里安裝第一減速電機(jī)，第一減速電機(jī)連接手臂底座，大臂板安裝在手臂底座上，大臂板通過肩部轉(zhuǎn)軸和肩部后蓋連接小臂殼體， 肩部轉(zhuǎn)軸處安裝肩關(guān)節(jié)減速電機(jī)，肩部后蓋里安裝第二減速電機(jī)，第二減速電機(jī)連接小臂殼體，小臂殼體里安裝直線電機(jī)，所述的直線電機(jī)連接伸縮小臂，手爪通過手爪底座連接伸縮小臂，肩部后蓋上安裝微型攝像頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的手爪包括手指、齒輪連桿、手爪上殼體、手爪下殼體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，手爪上殼體連接手爪下殼體， 第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在手爪上殼體和手爪下殼體組成的結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過齒輪連桿連接手指。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的從動(dòng)輪與底盤之間安裝緩沖彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪分別有兩個(gè)，兩個(gè)從動(dòng)輪與兩個(gè)主動(dòng)輪成十字形分布在底盤上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪分別有兩個(gè)，兩個(gè)從動(dòng)輪與兩個(gè)主動(dòng)輪成十字形分布在底盤上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的手臂底座上包含階梯結(jié)構(gòu)，所述的大臂板安裝在手臂底座的階梯上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的手臂底座上包含階梯結(jié)構(gòu)，所述的大臂板安裝在手臂底座的階梯上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的手臂底座上包含階梯結(jié)構(gòu)，所述的大臂板安裝在手臂底座的階梯上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，其特征是所述的手臂底座上包含階梯結(jié)構(gòu)，所述的大臂板安裝在手臂底座的階梯上。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供基于全向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)輸安防機(jī)器人，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪安裝在底盤下方，主動(dòng)輪上安裝第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，固定底座安裝在底盤上，手臂底座安裝在固定底座上，固定底座里安裝第一減速電機(jī)，第一減速電機(jī)連接手臂底座，大臂板安裝在手臂底座上，大臂板通過肩部轉(zhuǎn)軸和肩部后蓋連接小臂殼體，肩部轉(zhuǎn)軸處安裝肩關(guān)節(jié)減速電機(jī)，肩部后蓋里安裝第二減速電機(jī)，第二減速電機(jī)連接小臂殼體，小臂殼體里安裝直線電機(jī)，所述的直線電機(jī)連接伸縮小臂，手爪通過手爪底座連接伸縮小臂，肩部后蓋上安裝微型攝像頭。本實(shí)用新型具有能全向運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，很好的適應(yīng)了倉儲(chǔ)空間情況復(fù)雜，工作空間狹小，地面狀況復(fù)雜等情況，能靈活的進(jìn)行貨物的儲(chǔ)運(yùn)。
文檔編號(hào)B25J5/00GK202241268SQ20112034095
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者劉少智, 張群, 彭晉, 王啟明, 王朝陽, 王海峰, 艾山, 魏金旺 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)