一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人及其控制方法，所述环卫机器人由可转动抓取机构、倾倒机构和底盘组成，可转动抓取机构在转动机构的驱动下，抓取机构实现在水平方向上旋转，在升降机构的带动下抓取机构实现在竖直方向上的直线滑移，实现对拉进行的抓取及移动，倾倒机构在转动架驱动机构的驱动下，转动轴带动转动架沿着斜面支撑架前后翻转，实现对垃圾箱的倾倒所述控制方法包括空垃圾箱的装载运输及放置、满垃圾箱的抓取及卸载。本发明专利技术实现了搬运机构和倾倒机构一体化，替换垃圾箱和倾倒垃圾可以便捷顺序完成，解决了垃圾清理不及时的问题，美化了环境也解放了劳动力。

An environmental sanitation robot for garbage handling and unloading and its control method

The invention discloses a kind of sanitation robot and its control method for carrying and unloading of the garbage box. The sanitation robot is composed of a rotating grasping mechanism, a dumping mechanism and a chassis, and the rotating grasping mechanism is driven by the rotating mechanism, the grasping mechanism is rotated in the horizontal direction, and under the drive of the lifting mechanism. The mechanism realizes the straight line slip in the vertical direction, and realizes the grasping and moving of the pull. Under the drive of the driving mechanism of the rotating frame, the rotation shaft drives the rotating frame to turn around the slope support frame. The control method of the dumping of the garbage box, including the loading and transporting and placing of the empty garbage box, and the full garbage, is realized. The capture and unloading of the bin. The invention realizes the integration of the handling mechanism and the dumping mechanism, the replacement of the garbage box and the dump can be completed in a convenient order, the problem of the garbage cleaning is not timely, the environment is beautified and the labor is emancipated.

【技术实现步骤摘要】
一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人及其控制方法
本专利技术属于搬运及卸载设备
，适用于公园、校园及小区等公共场所，具体涉及一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人及其控制方法。
技术介绍
随着人类社会不断发展，人们的生活质量越来越高，随之产生的垃圾也越来越多，尤其是小区、校园、公园内的人行道。然而，随着当前科技的发展和人们对美好生活的追求，大多数人不再愿意从事运输环卫垃圾和装卸车这种工作量大、辛苦且收入低的清洁工作；并且由于垃圾过多，经常出现垃圾箱替换不及时导致垃圾箱垃圾溢出，影响市容市貌，从而更加难以清理的恶性循环问题。现有的清理垃圾箱环卫机器人大多用搬运机构和倾倒机构两个机构实现垃圾箱的替换与倾倒，机构尺寸过大，且不能实现自动控制，依然需要固定人员来操作车辆以实现倾倒垃圾。沃尔沃ROAR项目开发的无人机控制的机器人能通过无人机扫描并告诉机器人垃圾桶的位置从而抓取垃圾箱，然而这一过程需要至少一名司机操纵无人机和车辆卸载，在解放劳动力方面仍受局限；机器人小车需要一辆垃圾车随车跟随，空间占用较大。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人及其控制方法，以改善现在公共场所垃圾箱更换不及时的问题，提高市容市貌的同时也解放了劳动力，结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人，由可转动抓取机构1、倾倒机构2和底盘3三部分组成；所述可转动抓取机构1安装在底盘3的前端，由转动机构11、升降机构12和抓取机构13组成；所述转动机构11安装于可转动抓取机构1的底部，所述升降机构12竖直固定安装在转动机构11的转盘114的上方，所述抓取机构13通过滑块1210滑动安装在升降机构12的侧面；在转动机构11的驱动下，抓取机构13实现在水平方向上旋转，在升降机构12的带动下抓取机构13实现在竖直方向上的直线滑移，实现对垃圾箱的抓取及移动；所述倾倒机构2由转动架21、转动架驱动机构、斜面支撑架26和转动轴27组成；所述斜面支撑架26固定在底盘3的后端，所述转动轴27转动安装在斜面支撑架26上方，并与转动架驱动机构的输出端同轴固连，转动架21中部与转动轴27固连，在转动架驱动机构的驱动下，转动轴27带动转动架21沿着斜面支撑架26前后翻转，实现对垃圾箱的倾倒。所述转动机构11由电机乙111、皮带轮112、皮带113、转盘114和转盘支座115组成，其中，电机乙111和转盘支座115均固定在底盘3上，转盘114转动安装在转盘支座115上，皮带轮112和转盘114通过皮带113传动连接，在电机乙111的驱动下，皮带轮112通过皮带113带动转盘114旋转。所述升降机构12由导轨121、电机丙122、齿轮甲123、齿轮乙124、链轮轴甲125、链轮轴乙126、链轮丙127、链轮丁128、链条乙129和滑块1210组成；导轨121竖直固定在转盘114上，电机丙121水平固定在转盘114上；链轮轴甲125和链轮轴乙126分别转动安装在导轨121内侧下方和上方，链轮丙127和链轮丁128分别安装在链轮轴甲125和链轮轴乙126上，链轮丙127与链轮丁128之间通过链条乙129传动链接，滑块1210固连在链条乙129上；齿轮甲123连接在电机丙122的输出轴上，齿轮乙124安装在导轨121外侧并与链轮轴甲125同轴固连，所述齿轮甲123与齿轮乙124相啮合；在电机丙122的驱动下，齿轮甲123与齿轮乙124啮合传动，驱动链轮轴甲125旋转，带动链轮丙127、链轮丁128和链条乙129组成的链传动机构运转，进而带动滑块1210沿导轨121上下运动。所述抓取机构13由纵向移动机构131和转动夹持机构132组成。纵向移动机构131由底座1311、纵向移动驱动机构、纵向移动传动机构以及移动支座1316组成；底座1311与升降机构12上的滑块1210固连，纵向移动传动机构安装在底座1311上，其输入端与纵向移动驱动机构的输出端相连，移动支座1316连接在纵向移动传动机构上，在纵向移动驱动机构的驱动下，纵向移动传动机构带动移动支座1316前后滑移；转动夹持机构132由电机戊1321、齿轮丙1322、齿轮丁1323、齿轮轴1324、法兰盘甲1325、法兰盘乙1326、右夹持臂1327和左夹持臂1328组成；电机戊1321竖直固定在移动支座1316上，齿轮丙1322和法兰盘甲1325从下到上依次同轴连接在电机戊1321的输出轴上，右夹持臂1327与法兰盘甲1325固连；所述齿轮轴1324竖直旋转安装在移动支座1316上，齿轮丁1323和法兰盘乙1326从下到上依次同轴连接在齿轮轴1324上，齿轮丁1323与齿轮丙1322相啮合，夹持臂左1328与法兰盘乙1326固连；在电机戊1321的驱动下，齿轮丙1322与齿轮丙1322啮合传动，并分别带动其上方的右夹持臂1327和左夹持臂1328转动，右夹持臂1327和左夹持臂1328张开或夹紧实现对垃圾箱的释放或夹紧。纵向移动驱动机构由电机丁1312、锥齿轮甲1313和锥齿轮乙1314组成；电机丁1312水平设置并固定在底座1311上，锥齿轮甲1313与电机丁1312的输出轴同轴固连，锥齿轮乙1314与纵向移动传动机构同轴连接，锥齿轮甲1313与锥齿轮乙1314相啮合。所述纵向移动传动机构采用滚珠丝杠1315，滚珠丝杠1315与所述纵向移动驱动机构的输出端同轴连接，滚珠丝杠1315两端通过轴承支撑安装在底座1311上，移动支座1316和滚珠丝杠1315通过螺纹副相连。所述转动架驱动机构链轮甲22、链轮乙23、链条甲24和电机甲25组成；电机甲25水平固定在底盘3上，链轮甲22与电机甲25的输出轴同轴固连，链轮乙23与转动轴27同轴固连，链轮甲22和链轮乙23之间通过链条甲24传动连接。所述转动架21由支撑框架211、托杆212、卡轮板甲213和卡轮板乙214组成，其中，托杆212有两根，均沿水平面与支撑框架211底部横架垂直固定，用于承载垃圾箱；所述卡轮板甲213和卡轮板乙214分别固定在支撑框架211下方两侧，用于装卡固定垃圾箱底部滚轮。一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人的控制方法，所述控制方法为：首先，装载空垃圾箱4的环卫机器人按照规划的运动路径运动至满垃圾箱5处，环卫机器人通过可转动抓取机构1将空垃圾箱4抓起并旋转放至指定位置处，然后，环卫机器人根据满垃圾箱5的位置调整机器人位置姿态，通过可转动抓取机构1将满垃圾箱5抓起并旋转放置在倾倒机构2上，最后，装载满垃圾箱5的环卫机器人按照规划的路径运动至垃圾倾倒处，在倾倒机构2的带动下满垃圾箱5向后翻转完成垃圾卸载。所述控制方法的具体过程如下：S1：装载有空垃圾箱的环卫机器人在底盘3的带动下按照规划的运动路径行驶，并运动到放置有垃圾箱的地面位置，环卫机器人通过其搭载的检测设备及机器视觉方法判断地面位置上的垃圾箱是否已满，如地面位置上的垃圾箱未满，则环卫机器人继续按照规划路径行驶，直至找到满垃圾箱5；S2：环卫机器人通过抓取机构13夹持住其装载的空垃圾箱4，通过升降机构12将空垃圾箱4提起，并通过转动机构11将空垃圾箱4旋转，使空垃圾箱4位于放置位置上方，接着，通过升降机构12将空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人，其特征在于：由可转动抓取机构(1)、倾倒机构(2)和底盘(3)三部分组成；所述可转动抓取机构(1)安装在底盘(3)的前端，由转动机构(11)、升降机构(12)和抓取机构(13)组成；所述转动机构(11)安装于可转动抓取机构(1)的底部，所述升降机构(12)竖直固定安装在转动机构(11)的转盘(114)的上方，所述抓取机构(13)通过滑块(1210)滑动安装在升降机构(12)的侧面；在转动机构(11)的驱动下，抓取机构(13)实现在水平方向上旋转，在升降机构(12)的带动下抓取机构(13)实现在竖直方向上的直线滑移，实现对垃圾箱的抓取及移动；所述倾倒机构(2)由转动架(21)、转动架驱动机构、斜面支撑架(26)和转动轴(27)组成；所述斜面支撑架(26)固定在底盘(3)的后端，所述转动轴(27)转动安装在斜面支撑架(26)上方，并与转动架驱动机构的输出端同轴固连，转动架(21)中部与转动轴(27)固连，在转动架驱动机构的驱动下，转动轴(27)带动转动架(21)沿着斜面支撑架(26)前后翻转，实现对垃圾箱的倾倒。

【技术特征摘要】
1.一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人，其特征在于：由可转动抓取机构(1)、倾倒机构(2)和底盘(3)三部分组成；所述可转动抓取机构(1)安装在底盘(3)的前端，由转动机构(11)、升降机构(12)和抓取机构(13)组成；所述转动机构(11)安装于可转动抓取机构(1)的底部，所述升降机构(12)竖直固定安装在转动机构(11)的转盘(114)的上方，所述抓取机构(13)通过滑块(1210)滑动安装在升降机构(12)的侧面；在转动机构(11)的驱动下，抓取机构(13)实现在水平方向上旋转，在升降机构(12)的带动下抓取机构(13)实现在竖直方向上的直线滑移，实现对垃圾箱的抓取及移动；所述倾倒机构(2)由转动架(21)、转动架驱动机构、斜面支撑架(26)和转动轴(27)组成；所述斜面支撑架(26)固定在底盘(3)的后端，所述转动轴(27)转动安装在斜面支撑架(26)上方，并与转动架驱动机构的输出端同轴固连，转动架(21)中部与转动轴(27)固连，在转动架驱动机构的驱动下，转动轴(27)带动转动架(21)沿着斜面支撑架(26)前后翻转，实现对垃圾箱的倾倒。2.如权利要求1所述一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人，其特征在于：所述转动机构(11)由电机乙(111)、皮带轮(112)、皮带(113)、转盘(114)和转盘支座(115)组成，其中，电机乙(111)和转盘支座(115)均固定在底盘(3)上，转盘(114)转动安装在转盘支座(115)上，皮带轮(112)和转盘(114)通过皮带(113)传动连接，在电机乙(111)的驱动下，皮带轮(112)通过皮带(113)带动转盘(114)旋转。3.如权利要求1所述一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人，其特征在于：所述升降机构(12)由导轨(121)、电机丙(122)、齿轮甲(123)、齿轮乙(124)、链轮轴甲(125)、链轮轴乙(126)、链轮丙(127)、链轮丁(128)、链条乙(129)和滑块(1210)组成；导轨(121)竖直固定在转盘(114)上，电机丙(121)水平固定在转盘(114)上；链轮轴甲(125)和链轮轴乙(126)分别转动安装在导轨(121)内侧下方和上方，链轮丙(127)和链轮丁(128)分别安装在链轮轴甲(125)和链轮轴乙(126)上，链轮丙(127)与链轮丁(128)之间通过链条乙(129)传动链接，滑块(1210)固连在链条乙(129)上；齿轮甲(123)连接在电机丙(122)的输出轴上，齿轮乙(124)安装在导轨(121)外侧并与链轮轴甲(125)同轴固连，所述齿轮甲(123)与齿轮乙(124)相啮合；在电机丙(122)的驱动下，齿轮甲(123)与齿轮乙(124)啮合传动，驱动链轮轴甲(125)旋转，带动链轮丙(127)、链轮丁(128)和链条乙(129)组成的链传动机构运转，进而带动滑块(1210)沿导轨(121)上下运动。4.如权利要求1所述一种用于垃圾箱搬运及卸载的环卫机器人，其特征在于：所述抓取机构(13)由纵向移动机构(131)和转动夹持机构(132)组成；纵向移动机构(131)由底座(1311)、纵向移动驱动机构、纵向移动传动机构以及移动支座(1316)组成；底座(1311)与升降机构(12)上的滑块(1210)固连，纵向移动传动机构安装在底座(1311)上，其输入端与纵向移动驱动机构的输出端相连，移动支座(1316)连接在纵向移动传动机构上，在纵向移动驱动机构的驱动下，纵向移动传动机构带动移动支座(1316)前后滑移；转动夹持机构(132)由电机戊(1321)、齿轮丙(1322)、齿轮丁(1323)、齿轮轴(1324)、法兰盘甲(1325)、法兰盘乙(1326)、右夹持臂(1327)和左夹持臂(1328)组成；电机戊(1321)竖直固定在移动支座(1316)上，齿轮丙(1322)和法兰盘甲(1325)从下到上依次同轴连接在电机戊(1321)的输出轴上，右夹持臂(1327)与法兰盘甲(1325)固连；所述齿轮轴(1324)竖直旋转安装在移动支座(1316)上，齿轮丁(1323)和法兰盘乙(1326)从下到上依次同轴连接在齿轮轴(1324)上，齿轮丁(1323)与齿轮丙(1322)相啮合，夹持臂左(1328)与法兰盘乙(1326)固连；在电机戊(1321)的驱动下，齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学飞，徐碧莹，姚宗伟，周炜，杨宏飞，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22