專利名稱：基于全向運動平臺的運輸安防機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是一種用于運輸?shù)臋C器人。
背景技術(shù)：
運輸機器人與安防設(shè)備廣泛應(yīng)用于廠礦、倉庫、車站、港口、機場、貨場、物流中心等場所，可以對貨物進行裝卸、短途搬運以及安全檢查等作業(yè)，是物流儲運中必不可少的設(shè)備。專利“自動倉儲系統(tǒng)伺服方法以及系統(tǒng)”、“貨柜碼頭自動倉儲裝卸轉(zhuǎn)運系統(tǒng)”為較簡單固定位置的傳送裝備，靈活性差。在較先進工廠部分采用自動引導(dǎo)小車進行貨物的儲運，但其運動有死角轉(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，并且在有些危險情況工作人員出于人身安全考慮也無法進行處置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可全向行駛、小空間移動的基于全向運動平臺的運輸安防機器人。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型基于全向運動平臺的運輸安防機器人，其特征是包括主動輪、從動輪、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，所述的電機包括驅(qū)動電機、減速電機、直線電機，主動輪和從動輪安裝在底盤下方，主動輪上安裝第一驅(qū)動電機，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， 第一減速電機連接手臂底座，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，肩部后蓋里安裝第二減速電機，第二減速電機連接小臂殼體，小臂殼體里安裝直線電機，所述的直線電機連接伸縮小臂，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)動電機，手爪上殼體連接手爪下殼體，第二驅(qū)動電機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)動電機通過齒輪連桿連接手指。2、所述的從動輪與底盤之間安裝緩沖彈簧。3、所述的主動輪和從動輪分別有兩個，兩個從動輪與兩個主動輪成十字形分布在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。本實用新型的優(yōu)勢在于本實用新型具有能全向運動的運動平臺，很好的適應(yīng)了倉儲空間情況復(fù)雜，工作空間狹小，地面狀況復(fù)雜等情況，能靈活的進行貨物的儲運。另外本機器人可以通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭把現(xiàn)場圖像信息輸送給遠程控制端，實現(xiàn)了安全情況的靈活監(jiān)控和危險狀況的及時處置。其機械手能在較大的空間內(nèi)靈活的進行貨物或危險物品的搬運及處置。

圖1為本實用新型的組裝示意圖；圖2為本實用新型的手爪示意圖；圖3為本實用新型的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述結(jié)合圖1 3，本實用新型所采用的技術(shù)方案是下部運動平臺采用兩個驅(qū)動輪， 兩個萬向輪充當(dāng)從動輪，每個驅(qū)動輪上各安裝兩個減速電機。其中一個減速電機可以驅(qū)動輪子旋轉(zhuǎn)，提供前進所需的動力。另一個減速電機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，從而實現(xiàn)架體360°旋轉(zhuǎn)。同時采用閉環(huán)控制的方法使兩個驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動相同的角度，從而使平臺的運動空間不存在死點的問題。這種運動平臺在不調(diào)整姿態(tài)的情況下可以完成不同軌跡的運動。同時從動輪上分別安裝了緩沖機構(gòu)，進而解決四輪裝置由于地面不平造成的主動輪懸空打滑問題。運動平臺上裝有一個四自由度的機械手。其四個自由度為三個旋轉(zhuǎn)運動副和一個移動運動副，三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)保證了手臂在空間范圍內(nèi)自由運動，而移動關(guān)節(jié)是根據(jù)本機器人的特點專門設(shè)計的加大了活動空間，方便機械手在一定空間內(nèi)執(zhí)行各種任務(wù)。本實用新型的創(chuàng)新之處基礎(chǔ)部分的運動平臺不同于以往兩輪差動結(jié)構(gòu)的平臺， 不存在非完整約束，它可以向任意方向做直線運動而不需要事先作旋轉(zhuǎn)運動過渡轉(zhuǎn)彎，并且在以直線運動到達目標(biāo)點的過程中同時可以做自身旋轉(zhuǎn)運動調(diào)整機器人的姿態(tài)，從而達到終態(tài)所需的姿態(tài)角。這樣，就使得機器人表現(xiàn)出運動快速靈活，易于控制等優(yōu)點。而另一方面，全向底盤上裝有靈活，運動范圍大的四自由度機械手臂，在機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)攝像頭可以通過計算機遠程監(jiān)控，配合移動底盤與機械手臂，可完成安全監(jiān)控和識別并搬送目標(biāo)物品的功能。本實用新型從機械結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上來說主要由相對獨立而又相輔相成的兩大部分組成全向運動平臺和四自由度的機械手臂。兩者通過監(jiān)測和控制系統(tǒng)結(jié)合為本運輸安防機器人。圖中1.從動輪，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，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，17.驅(qū)動電機，18.主動輪，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，兩個方向控制電機16通過電機座固連在底盤3上，通過控制系統(tǒng)控制調(diào)控車輪的運動方向；方向控制電機電機16的輸出端與車輪架之間采用鍵和銷連接，在兩個從動萬向輪1在與底盤3中間裝有緩沖彈簧2，使運動平臺運動更平穩(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座固定在車輪架上的減速電機17連接，另一端用擋板限位， 保證主動輪18位置。兩個從動萬向輪1與兩個主動車輪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械手臂的固定底座4，在固定底盤4內(nèi)部有減速電機，通過法蘭和軸承連接手臂底座5.手臂底座5兩側(cè)有兩個階梯，以螺釘聯(lián)接大臂板6，大臂板6的前端裝有機械手的肩部轉(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8來驅(qū)動的。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)動肘部關(guān)節(jié)運動的減速電機8，固定在肩部殼體內(nèi)部，其外部采用法蘭和軸承在電機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，直線電機前端軸與伸縮小臂 12固聯(lián)在一起，電機驅(qū)動伸縮小臂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)動電機，電機軸連接齒輪連桿22，齒輪連桿22 通過螺栓21、螺母20連接手指19，從而驅(qū)動兩嚙合齒輪，進而控制四桿機構(gòu)運動，使末端的手指19實現(xiàn)開閉動作，實現(xiàn)抓取功能。運動方案當(dāng)?shù)撞咳蜻\動平臺上方的兩個減速電機16在均無轉(zhuǎn)角的情況下，與車輪架相連的減速電機17通過控制系統(tǒng)輸入相同的速度，驅(qū)動車體沿直線行駛。當(dāng)車體需要改變路線時，底盤上方的減速電機16通過控制系統(tǒng)輸入相同的轉(zhuǎn)角，兩個電機轉(zhuǎn)過相同的角度，這樣機器人即沿著該方向行駛。當(dāng)?shù)妆P上方的減速電機16通過控制系統(tǒng)輸入90° 的轉(zhuǎn)角時，通過與車輪架相連的減速電機17的驅(qū)動，機器人在不需調(diào)轉(zhuǎn)車身的情況下即可沿著橫向行駛，無需傳統(tǒng)輪式移動機器人的轉(zhuǎn)彎半徑，這是本機器人的一大創(chuàng)新點。在底部全向平臺的基礎(chǔ)上，本機器人配有四自由度機械臂來完成周邊較大空間內(nèi)物品的短途運輸或者取放。機器人移動過程中安裝在手臂頂端的微型攝像頭10能對周邊環(huán)境進行監(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均可通過網(wǎng)絡(luò)對本地情況進行安全監(jiān)測。在遇到需要處置的情況時可通過遠程控制各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角來控制機械手臂的運動和機械臂末端的手指19夾取目標(biāo)物體，進行搬運或處理。在實際應(yīng)用過程中，該全向小車系統(tǒng)的運動平臺不存在非完整約束，可以在不需調(diào)轉(zhuǎn)車身的情況下快速實現(xiàn)360°空間任意方向的運動，很好的適應(yīng)復(fù)雜運動空間，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，更加靈活機動，使用者可以通過任意網(wǎng)絡(luò)端進行監(jiān)控。機械手部分能很好的完成較小物體的搬運與某些危急情況的處置?？傮w而言本實用新型的全向運動，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，搬運與緊急處置功能等功能均能很好的服務(wù)實際需求，具有很好創(chuàng)新性及實際意義。
權(quán)利要求1.基于全向運動平臺的運輸安防機器人，其特征是包括主動輪、從動輪、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，所述的電機包括驅(qū)動電機、減速電機、直線電機，主動輪和從動輪安裝在底盤下方，主動輪上安裝第一驅(qū)動電機，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，第一減速電機連接手臂底座，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，肩部后蓋里安裝第二減速電機，第二減速電機連接小臂殼體，小臂殼體里安裝直線電機，所述的直線電機連接伸縮小臂，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所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，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)動電機，手爪上殼體連接手爪下殼體， 第二驅(qū)動電機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)動電機通過齒輪連桿連接手指。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，其特征是所述的從動輪與底盤之間安裝緩沖彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，其特征是所述的主動輪和從動輪分別有兩個，兩個從動輪與兩個主動輪成十字形分布在底盤上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，其特征是所述的主動輪和從動輪分別有兩個，兩個從動輪與兩個主動輪成十字形分布在底盤上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，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所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，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所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，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所述的基于全向運動平臺的運輸安防機器人，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。
專利摘要本實用新型的目的在于提供基于全向運動平臺的運輸安防機器人，主動輪和從動輪安裝在底盤下方，主動輪上安裝第一驅(qū)動電機，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，第一減速電機連接手臂底座，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，肩部后蓋里安裝第二減速電機，第二減速電機連接小臂殼體，小臂殼體里安裝直線電機，所述的直線電機連接伸縮小臂，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。本實用新型具有能全向運動的運動平臺，很好的適應(yīng)了倉儲空間情況復(fù)雜，工作空間狹小，地面狀況復(fù)雜等情況，能靈活的進行貨物的儲運。
文檔編號B25J5/00GK202241268SQ20112034095
公開日2012年5月30日 申請日期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 申請人:哈爾濱工程大學(xué)