一种具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统技术方案

本发明专利技术提供一种具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统，包括：机器人总基座；升降机构，带动所述机器人平台平面在升降过程中与所述机器人总基座平面保持平行；机器人平台，由所述升降机构带动进行升降运动；双自由度移动机构，包括安装在所述越障机构底部的移动轮，所述移动轮能实现轴向以及径向旋转；越障机构，与所述移动轮连接，用于移动中带动所述移动轮跨越障碍；总控制器，用于控制所述升降机构的升降幅度及驱动控制整个全方位移动机构的移动速度和移动轨迹。本发明专利技术结构简单，操作便捷，可以快速移动到建筑物附近，并且通过升降机构带动多自由度机器人对一定高度的建筑物进行施工操作，且能适应不同路面障碍，操作过程中稳定性好。

An omnidirectional mobile mechanism and robot system with obstacle surmounting function

The invention provides an omni-directional mobile mechanism and a robot system with obstacle surmounting function, including: the general base of the robot; the lifting mechanism, which drives the plane of the platform of the robot to keep parallel with the plane of the general base of the robot in the process of lifting; the robot platform, which is driven by the lifting mechanism for lifting motion; and the dual-degree-of-freedom mobile mechanism, which includes a device installed in the obstacle surmounting process. The mobile wheel at the bottom of the mechanism can rotate axially and radially; the obstacle-crossing mechanism is connected with the mobile wheel to drive the mobile wheel across obstacles in movement; and the master controller is used to control the lifting amplitude of the lifting mechanism and drive and control the moving speed and trajectory of the whole omnidirectional mobile mechanism. The invention has the advantages of simple structure, convenient operation, fast moving to the vicinity of buildings, and driving multi-degree-of-freedom robots through lifting mechanism to carry out construction operation on buildings of a certain height, and can adapt to different road surface obstacles, and has good stability in the operation process.

【技术实现步骤摘要】
一种具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种具备越障功能的全方位移动机构，以及由该全方位移动机构构成的机器人系统。
技术介绍
目前机器人广泛应用于建筑施工中，但由于机器人自身工作空间的限制，难以对较大施工范围的场景进行工作，目前还没有一种同时具备越障、移动和升降功能的机器人系统出现。其中，现有的能实现越障功能的方式有：轮式、腿式、履带式。其中，轮式的效率最高，但适应能力最差；履带式虽然有良好的爬坡能力和一定的越障能力，但是效率较低，灵活性较差；而腿式的适应能力最强，但效率差。因此，提供一种同时具备越障、移动和升降功能，且适应能力强、效率高、灵活性好的机器人十分有意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统，同时具备移动和升降功能，以解决现有机器人施工范围受限的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：根据本专利技术的第一目的，提供一种具备越障功能的全方位移动机构，包括：机器人总基座，为一个刚体平台，用于承载全方位移动机构的其他部件；升降机构，安装在所述机器人总基座上部，所述升降机构为具备升降功能的运动机构，带动机器人平台平面在升降过程中与所述机器人总基座平面保持平行；机器人平台，安装在所述升降机构上，由所述升降机构带动进行升降运动；双自由度移动机构，该机构包括移动轮，所述移动轮安装在所述越障机构的底部，所述移动轮能实现轴向旋转以及径向旋转；越障机构，安装在所述机器人总基座的侧面，与所述移动轮连接，用于移动过程中带动所述移动轮跨越障碍；总控制器，设置在所述机器人总基座上，用于控制所述升降机构的升降幅度以及驱动控制整个全方位移动机构的移动速度和移动轨迹。本专利技术进一步设置为，所述越障机构包括两个传动机构，两个所述传动机构对称安装在所述机器人总基座的侧面，在遇到障碍物时，所述双自由度移动机构将阻力传递到所述传动机构，推动所述传动机构运动，从而带动与所述传动机构连接的所述移动轮越过障碍物。本专利技术进一步设置为，所述传动机构为由多根能相对运动的轴件组成，每个所述轴件的一端连接一所述移动轮，另一端与另一所述轴件可转动连接形成转动副，所述转动副的中心固定在所述机器人总基座上，所述轴件的运动带动所述移动轮移动。本专利技术进一步设置为，所述传动机构包括前摇臂和后摇臂，其中：所述前摇臂包括前摇臂中轴、前摇臂前轴和前摇臂后轴；所述前摇臂中轴的一端可转动的固定在所述机器人总基座上，所述前摇臂前轴的一端和所述前摇臂后轴的一端连接在所述前摇臂中轴上；所述前摇臂前轴的轴向和所述前摇臂中轴的轴向垂直，所述前摇臂后轴的轴向和所述前摇臂中轴的轴向垂直；所述后摇臂包括后摇臂中轴、后摇臂前轴和后摇臂后轴；所述后摇臂中轴平行于所述前摇臂中轴，所述前摇臂后轴的另一端可转动的连接在所述后摇臂中轴上，所述后摇臂前轴的一端和所述后摇臂后轴的一端连接在所述后摇臂中轴上；所述后摇臂前轴的轴向和所述后摇臂中轴的轴向垂直，所述后摇臂后轴的轴向和所述后摇臂中轴的轴向垂直。本专利技术进一步设置为，所述前摇臂前轴的另一端连接有前轮接口，所述后摇臂前轴的另一端连接有中轮接口，所述后摇臂后轴的另一端连接有后轮接口，所述前轮接口、所述中轮接口和所述后轮接口各连接一个移动轮。本专利技术进一步设置为，所述机器人总基座上还设有电机驱动控制器、升降机电驱动控制器及总控制器，所述电机驱动控制器和所述升降机电驱动控制器连接所述总控制器；其中：所述电机驱动控制器连接着所述双自由度移动机构，驱动控制所述双自由度移动机构的驱动部件的旋转速度、旋转角度；所述升降机构上安装有驱动装置，所述升降机电驱动控制器连接着所述驱动装置用于驱动控制所述升降机构的升降幅度；所述总控制器用于控制电机驱动控制器和升降机电驱动控制器，实现驱动控制所述升降机构的升降幅度以及驱动控制整个全方位移动机构的移动速度和移动轨迹。本专利技术进一步设置为，所述的机器人总基座可以包含蓄电池给移动轮、升降机构、机器人本体提供电能，也可以通过外部电源给移动轮、升降机构、机器人本体提供电能。通过上述技术方案，所述电源可以选择蓄电池提供电能，将蓄电池固定在所述机器人总基座上，也可以通过外部电源给所述双自由度移动机构和所述升降机构提供电能。本专利技术进一步设置为，所述双自由度移动机构还包括驱动部件和L型支撑部件，所述驱动部件包括轴向旋转电机和径向旋转电机；所述轴向旋转电机的转子连接所述移动轮，带动所述移动轮进行轴向旋转动作；所述L型支撑部件用于将所述移动轮和所述机器人总基座固定，所述L型支撑部件的一边固定所述轴向旋转电机的定子，另一边固定所述径向旋转电机的转子；所述径向旋转电机用于提供所述移动轮的径向旋转，所述径向旋转电机的定子连接所述机器人总基座，所述径向旋转电机的转子连接所述L型支撑部件的一边。本专利技术进一步设置为，所述双自由度移动机构的轴向旋转电机和径向旋转电机采用交流伺服电机、直流永磁电机、直流无刷电机或者直流步进电机中的一种。所述轴向旋转电机和所述径向旋转电机采用直接输出旋转扭矩，或者采用行星齿轮、谐波减速器、RV减速器、摆线轮减速器、齿轮减速器中的一种，将扭矩进行放大后输出旋转扭矩。本专利技术进一步设置为，所述升降机构包括运动部件和执行机构；其中：所述运动部件提供旋转和/或直线运动，带动所述执行机构运动，最终将所述机器人平台升降到所需高度；所述执行机构受所述运动部件的带动，将小幅度运动转换成大幅度的运动。本专利技术进一步设置为，所述运动部件可以采用旋转电机带动丝杠或蜗轮蜗杆的方式，也可以采用液压直线运动的方式，也可以采用直线气缸的方式进行运动输出。本专利技术进一步设置为，所述的执行机构可以包括但不限于以下的几种升降构型：直臂式、曲臂式、剪叉式、桅柱式、导轨式、链条式。本专利技术进一步设置为，全方位移动机构还包括固定支撑机构，所述固定支撑机构为具有伸缩功能的顶杆，安装在机器人总基座的侧面，在升降机器人系统工作期间顶住地面对整个系统固定，防止倾斜和抖动。根据本专利技术的第二目的，提供一种升降机器人系统，包括上述的具备越障功能的全方位移动机构以及机器人本体，在所述全方位移动机构的所述机器人平台上安装所述机器人本体，所述机器人本体为具备多关节自由度的串联并联机器人系统或并联机器人系统。本专利技术进一步设置为，所述机器人本体为4自由度SCARA型机器人、4自由度串联型机器人、6自由度串联型机器人、6自由度型并联机器人或7自由度串联型机器人中的一种。与现有技术相比，本专利技术具有以下至少一种有益效果：(1)本专利技术的具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统结构简单，自身可收缩折叠，易移动存放，占有空间小。(2)本专利技术的具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统可以快速移动到建筑物附近，灵活易控。通过两组共六个移动轮的配合，实现全方位移动，无转弯半径。当需要转弯时，所有移动轮的径向旋转电机旋转到转弯的角度，之后通过所有移动轮的轴向旋转电机的协调旋转即可实现无转弯半径的转弯动作。(3)本专利技术的具备越障功能的全方位移动机构和机器人系统具有灵活的升降机构，且升降平稳，通过升降机构带动多自由度机器人对一定高度的建筑物进行施工操作，操作便捷，提高工作效率，具有很好的实用价值。(4)本专利技术的具备越障功能的全方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备越障功能的全方位移动机构，其特征在于，包括：机器人总基座，为一个刚体平台，用于承载全方位移动机构的其他部件；升降机构，安装在所述机器人总基座上部，所述升降机构为具备升降功能的运动机构，带动机器人平台平面在升降过程中与所述机器人总基座平面保持平行；机器人平台，安装在所述升降机构上，由所述升降机构带动进行升降运动；双自由度移动机构，该机构包括移动轮，所述移动轮安装在所述越障机构的底部，所述移动轮能实现轴向旋转以及径向旋转；越障机构，安装在所述机器人总基座的侧面，与所述移动轮连接，用于移动过程中带动所述移动轮跨越障碍；总控制器，设置在所述机器人总基座上，用于控制所述升降机构的升降幅度以及驱动控制整个全方位移动机构的移动速度和移动轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种具备越障功能的全方位移动机构，其特征在于，包括：机器人总基座，为一个刚体平台，用于承载全方位移动机构的其他部件；升降机构，安装在所述机器人总基座上部，所述升降机构为具备升降功能的运动机构，带动机器人平台平面在升降过程中与所述机器人总基座平面保持平行；机器人平台，安装在所述升降机构上，由所述升降机构带动进行升降运动；双自由度移动机构，该机构包括移动轮，所述移动轮安装在所述越障机构的底部，所述移动轮能实现轴向旋转以及径向旋转；越障机构，安装在所述机器人总基座的侧面，与所述移动轮连接，用于移动过程中带动所述移动轮跨越障碍；总控制器，设置在所述机器人总基座上，用于控制所述升降机构的升降幅度以及驱动控制整个全方位移动机构的移动速度和移动轨迹。2.根据权利要求1所述的具备越障功能的全方位移动机构，其特征在于，所述越障机构包括两个传动机构，两个所述传动机构对称安装在所述机器人总基座的侧面，在遇到障碍物时，所述双自由度移动机构将阻力传递到所述传动机构，推动所述传动机构运动，从而带动与所述传动机构连接的所述移动轮越过障碍物。3.根据权利要求2所述的具备越障功能的全方位移动机构，其特征在于，所述传动机构为由多根能相对运动的轴件组成，每个所述轴件的一端连接一所述移动轮，另一端与另一所述轴件可转动连接形成转动副，所述转动副的中心固定在所述机器人总基座上，所述轴件的运动带动所述移动轮移动。4.根据权利要求3所述的具备越障功能的全方位移动机构，其特征在于，所述传动机构包括前摇臂和后摇臂，其中：所述前摇臂包括前摇臂中轴、前摇臂前轴和前摇臂后轴；所述前摇臂中轴的一端可转动的固定在所述机器人总基座上，所述前摇臂前轴的一端和所述前摇臂后轴的一端连接在所述前摇臂中轴上；所述前摇臂前轴的轴向和所述前摇臂中轴的轴向垂直，所述前摇臂后轴的轴向和所述前摇臂中轴的轴向垂直；所述后摇臂包括后摇臂中轴、后摇臂前轴和后摇臂后轴；所述后摇臂中轴平行于所述前摇臂中轴，所述前摇臂后轴的另一端可转动的连接在所述后摇臂中轴上，所述后摇臂前轴的一端和所述后摇臂后轴的一端连接在所述后摇臂中轴上；所述后摇臂前轴的轴向和所述后摇臂中轴的轴向垂直，所述后摇臂后轴的轴向和所述后摇臂中轴的轴向垂直。5.根据权利要求4所述的具备越障功能的全方位移动机构，其特征在于，所述前摇臂前轴的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈岗，梁衍学，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44