减震木质机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种减震木质机器人，数据采集层包括Kinect和网络摄像头组，中间层包括路由器和笔记本电脑，控制四轮差动平台运动。Kinect和网络摄像头组均可拆卸地安装在主体框架顶端的驱动转盘上，驱动转盘与笔记本电脑连接以控制Kinect和网络摄像头组同步转动调整朝向。主体框架上位于中间层的位置设为手动升降杆或者伸缩气缸，以调整数据采集层的水平高度。主体框架与四轮差动平台之间形成的空腔内填充有充气垫，充气垫与充气瓶相连通，并且，充气瓶上的电子气阀与笔记本电脑电连以控制是否补充充气。其结构紧凑、组装方便，运动快捷轻盈，减少了通过凹凸不平或者颠簸路段时的震动，避免各零部件之间相互挤压磨损，延长了整体使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
减震木质机器人
本专利技术涉及机器人领域，具体地，涉及一种减震木质机器人。
技术介绍
随着工业自动化的发展，机器智能受到越来越多的关注，其中智能机器人更是被公认为未来的主流发展方向。而机器人一旦要移动，就不可避免地涉及到对环境的理解、路径规划、自主定位、避障及防碰撞等，而对环境的理解和机器人自主定位是其他功能的基础，也是首要的研究方向。现有的研究人员和应用机构使用GPS来实现机器人自主定位，使用人工输入已知的环境地图和建筑物结构图来代替机器人自主学习和构建地图，但是其有如下缺陷：首先，GPS定位只适用于室外环境，不适用于室内场景；其次，民用的GPS定位精度不够，达不到机器人的工作精度要求；接着，人工输入地图的方式不适用于环境会变化的场景，如：道路封堵、有人或物品占到、原有路被挖断等；然后，人工输入地图的方式限制了机器人的工作范围，机器人只能在地图确定的范围内部工作，每换一个工作环境都需要一个准确的地图输入；最后，人工输入地图的方式致使机器人无法工作在没有电子档地图的环境和场景。介于上述种种的问题，基于视觉的机器人自主定位及环境地图构建成为了智能机器人发展路上一个重要的待解决问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种减震木质机器人，该减震木质机器人结构紧凑、组装方便，运动快捷轻盈，减少了通过凹凸不平或者颠簸路段时的震动，避免各零部件之间相互挤压磨损，延长了整体使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种减震木质机器人，包括木质结构的主体框架和安装在主体框架底端的四轮差动平台，主体框架内部自上而下依次为数据采集层、中间层和电源层；数据采集层包括Kinect和网络摄像头组，用于机器人采集环境数据；中间层包括路由器和笔记本电脑，笔记本电脑通过路由器及L型连接线与数据采集层相连，通过串口线与四轮差动平台相连；笔记本电脑能够执行环境理解与认知算法，以控制四轮差动平台运动；电源层包括蓄电池，用于机器人运行供电；Kinect和网络摄像头组均可拆卸地安装在主体框架顶端的驱动转盘上，驱动转盘与笔记本电脑连接以控制Kinect和网络摄像头组同步转动调整朝向；主体框架上位于中间层的位置设为手动升降杆或者伸缩气缸，以调整数据采集层的水平高度；其中，主体框架与四轮差动平台之间形成的空腔内填充有充气垫，充气垫与充气瓶相连通，并且，充气瓶上的电子气阀与笔记本电脑电连以控制是否补充充气。优选地，四轮差动平台为四轮独立驱动的平台，并且，驱动轮为表面布设有防滑凸起条的橡胶轮。优选地，电源层还包括用于直流电转交流电的变换器、接线板、电源线、网络连接线路和多个布线器；其中，蓄电池为可提供12V80AH电能的锂电池，锂电池输出端经过变换器与接线板相连接；多个布线器可拆卸地固定在主体框架上，以梳理布置连接在接线板上的电源线以及散落附近的网络连接线路。优选地，主体框架上位于电源层的位置形成有用于放置蓄电池的支架且支架为前窄后宽的结构。优选地，支架上竖直向下形成有延伸腿且延伸腿夹持贴靠在四轮差动平台的侧壁上。优选地，数据采集层底端与中间层底端之间的距离大于笔记本电脑展开后的高度。优选地，网络摄像头组设置在Kinect上方，由两个并排设置的网络摄像头组成，相互间的位姿不变，经过标定之后构成双目视觉传感设备。优选地，Kinect的数据通过L转USB转接头直接连至笔记本电脑上的USB3.0接口，用于直接获取彩色视频、深度视频和红外视频。优选地，网络摄像头通过双绞线接入路由器，笔记本电脑从路由器接入访问网络摄像头进行视频采集。根据上述技术方案，本专利技术主体部分为木制结构，并没有选择使用金属材质焊接或者使用3D打印机打印，原因如下：3D打印技术虽然成型快速，但3D打印机打印的材质比较脆弱，而且由于打印机是一层一层打印的，导致了层间尤其脆弱，这样的结构无法承受蓄电池、笔记本电脑和视觉传感器的重量；而金属材质的结构足以承受所需要的载荷，但金属框架本身的重量较大，再加上笔记本电脑、视觉传感器、蓄电池等设备，总重量超过了四轮差动平台的载荷。故而选择木制结构来实现整体重量减轻，运动快捷轻盈的效果。在主体结构的设计过程中，根据设备的数量、种类、需求、尺寸等因素将主体结构分为三层，即电源层、中间层和数据采集层，中间层的笔记本电脑是硬件平台的核心，即机器人的大脑，它通过路由器及L型连接线管理着上层的数据采集模块，执行着环境理解与认知算法，并通过串口线控制着下层四轮差动平台的运动。由此可见，该减震木质机器人结构紧凑、组装方便，运动过程中稳定性更高。同时，Kinect和网络摄像头组均可拆卸地安装在主体框架顶端的驱动转盘上，驱动转盘与笔记本电脑连接以控制Kinect和网络摄像头组同步转动调整朝向。这样，在机器人运动至操作空间后，无需频繁地整体移动，可以在原地通过驱动转盘旋转来调整Kinect和网络摄像头组的取像方向，使得采集的图像信号更加广范、更加全面，还可以减少四轮差动平台带动整机不停移动切换角度所消耗的电能，使得该减震木质机器人的续航能力更强。该机器人的最上方是数据采集传感器层，因为本平台采用的是可见光和红外光传感器，不能被遮挡和干扰，因而放在了最上层。而当机器人前进过程中遇到较高障碍物又无法绕过去的时候，受高度无法调整的局限性，造成取像不利。为了解决整个技术难题，主体框架上位于中间层的位置设为手动升降杆或者伸缩气缸，以调整数据采集层的水平高度。这样，遇到无法逾越的障碍时，手动或者自动调节数据采集层的视频采集高度，实现操作的顺利完成。进一步地，为了使得Kinect不挡住构成双目视觉的网络摄像机组，还可以将网络摄像机组额外增高了10厘米。由于主体框架架设在四轮差动平台上并跟随一起运动，当四轮差动平台行驶在凹凸不平或者颠簸路面时，主体框架会上下频繁抖动，一旦抖动幅度过大或者频率过高会使得原本的木质结构松动，甚至是垮掉，严重影响机器人的继续使用。为此，在主体框架与四轮差动平台之间形成的空腔内填充充气垫，充气垫与充气瓶相连通，并且，充气瓶上的电子气阀与笔记本电脑电连以控制是否补充充气。这样，通过笔记本电脑控制气阀动态补充气体，使得充气垫在机器人运行过程中始终保持充盈，上下两端紧紧抵靠在主体框架和四轮差动平台上，利用柔软的充气垫来缓冲掉二者之间的挤压力，最大可能地减小了主体框架的抖动和磨损，保证了结构完整性，延长使用寿命。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术提供的一种实施方式中的减震木质机器人的结构示意图；图2是根据本专利技术提供的一种实施方式中减震木质机器人的四轮差动平台结构示意图。附图标记说明1-主体框架2-四轮差动平台3-Kinect4-路由器5-笔记本电脑6-蓄电池7-接线板8-支架9-延伸腿10-网络摄像头11-驱动转盘12-充气垫具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，“上、下、前、后”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减震木质机器人，其特征在于，包括木质结构的主体框架(1)和安装在所述主体框架(1)底端的四轮差动平台(2)，所述主体框架(1)内部自上而下依次为数据采集层、中间层和电源层；所述数据采集层包括Kinect(3)和网络摄像头组，用于机器人采集环境数据；所述中间层包括路由器(4)和笔记本电脑(5)，所述笔记本电脑(5)通过路由器(4)及L型连接线与所述数据采集层相连，通过串口线与所述四轮差动平台(2)相连；所述笔记本电脑(5)能够执行环境理解与认知算法，以控制所述四轮差动平台(2)运动；所述电源层包括蓄电池(6)，用于机器人运行供电；所述Kinect(3)和所述网络摄像头组均可拆卸地安装在所述主体框架(1)顶端的驱动转盘(11)上，所述驱动转盘(11)与所述笔记本电脑(5)连接以控制所述Kinect(3)和所述网络摄像头组同步转动调整朝向；所述主体框架(1)上位于所述中间层的位置设为手动升降杆或者伸缩气缸，以调整所述数据采集层的水平高度；其中，所述主体框架(1)与所述四轮差动平台(2)之间形成的空腔内填充有充气垫(12)，所述充气垫(12)与充气瓶相连通，并且，所述充气瓶上的电子气阀与所述笔记本电脑(5)电连以控制是否补充充气。...

【技术特征摘要】
1.一种减震木质机器人，其特征在于，包括木质结构的主体框架(1)和安装在所述主体框架(1)底端的四轮差动平台(2)，所述主体框架(1)内部自上而下依次为数据采集层、中间层和电源层；所述数据采集层包括Kinect(3)和网络摄像头组，用于机器人采集环境数据；所述中间层包括路由器(4)和笔记本电脑(5)，所述笔记本电脑(5)通过路由器(4)及L型连接线与所述数据采集层相连，通过串口线与所述四轮差动平台(2)相连；所述笔记本电脑(5)能够执行环境理解与认知算法，以控制所述四轮差动平台(2)运动；所述电源层包括蓄电池(6)，用于机器人运行供电；所述Kinect(3)和所述网络摄像头组均可拆卸地安装在所述主体框架(1)顶端的驱动转盘(11)上，所述驱动转盘(11)与所述笔记本电脑(5)连接以控制所述Kinect(3)和所述网络摄像头组同步转动调整朝向；所述主体框架(1)上位于所述中间层的位置设为手动升降杆或者伸缩气缸，以调整所述数据采集层的水平高度；其中，所述主体框架(1)与所述四轮差动平台(2)之间形成的空腔内填充有充气垫(12)，所述充气垫(12)与充气瓶相连通，并且，所述充气瓶上的电子气阀与所述笔记本电脑(5)电连以控制是否补充充气。2.根据权利要求1所述的减震木质机器人，其特征在于，所述四轮差动平台(2)为四轮独立驱动的平台，并且，驱动轮为表面布设有防滑凸起条的橡胶轮。3.根据权利要求1所述的减震木质机器人，其特征在于，所述电源层还包括用于直流电转交流电的变换器、接线板(7)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德昌，何为，邱述兵，
申请(专利权)人：安徽信息工程学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34