一种用于物品配送的自动乘梯机器人及其工作方法技术

本发明专利技术提出了一种用于物品配送的自动乘梯机器人及其工作方法，包括机器人主体，在机器人主体顶部设置有机械臂，底部设置有行走装置，在机器人主体顶部还设置有操作屏幕，在机器人主体底部还设置有防跌落传感器，在机器人主体上设置有能够驱动机械臂上下移动的动力装置，机器人主体通过上壳体和下壳体分隔为上下间隔的两部分，在上壳体内从上到下依次设置有储物箱、工控机和电路板，储物箱的一侧设置有能上下滑动的箱门，上壳体上设置有与箱门对应的开口，在下壳体内设置有电池，在下壳体的前后两侧分别设置有若干超声波传感器，在上壳体和下壳体之间设置有激光雷达。本发明专利技术功能完善；各机构布置合理；解决了传统的乘梯机器人需要改造电梯的弊病，同时避免了无法按到电梯按钮的情况出现。

【技术实现步骤摘要】
一种用于物品配送的自动乘梯机器人及其工作方法
本专利技术属于机器人领域，具体涉及一种用于物品配送的自动乘梯机器人及其工作方法。
技术介绍
机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器,具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量,服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。企业办公区、酒店等通常设置在高层楼栋内，不同楼层、房间之间经常会进行物品传递，例如送餐、送药和文件资料的配送等，现有的乘梯机器人采用与电梯进行无线通信的方式搭乘电梯，这种方式需要对电梯本体进行改造，改造包括：1、对电梯内外面板的每个按钮加装控制线；2、对内外每个面板加装控制器板卡；3、在每层楼加装楼层检测器和开门检测器；4、在带IC卡系统的电梯轿厢内加装IC读卡器；5、将以上所有模块接到主驱动器和主控制器，最后连接管理电脑。这些必要的步骤导致改造电梯成本高，工程量大，改装过程复杂，需要停机进行改装，并且对电梯本身有一定的破坏性和电气安全隐患。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种提出了一种通过机械臂按电梯从而实现在全楼栋执行任务(如配送、巡检、清洁任务)的自动乘梯机器人，解决了传统乘梯机器人需要改造电梯的各种缺点。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种用于物品配送的自动乘梯机器人，包括机器人主体，在所述机器人主体顶部设置有能够识别并按动电梯按钮的机械臂，底部设置有行走装置，在所述机器人主体顶部还设置有操作屏幕，在所述机器人主体底部还设置有防跌落传感器，在所述机器人主体上设置有能够驱动机械臂上下移动的动力装置，所述机器人主体通过上壳体和下壳体分隔为上下间隔的两部分，在所述上壳体内从上到下依次设置有储物箱、工控机和电路板，所述储物箱的一侧设置有能上下滑动的箱门，所述上壳体上设置有与箱门对应的开口，在所述下壳体内设置有电池，在所述下壳体的前后两侧分别设置有若干超声波传感器，在所述上壳体和下壳体之间设置有用于扫描周围环境的激光雷达；工控机包括无线收发模块和控制器，无线收发模块的数据收发端与控制器的无线数据收发端相连，机械臂的数据控制端与控制器的机械臂数据控制端相连，行走装置的行走数据端与控制器的行走数据端相连，操作屏幕的屏幕数据端与控制器的屏幕数据端相连，防跌落传感器的数据端与控制器的防跌落数据端相连，动力装置的升降数据端与控制器的升降数据端相连，超声波传感器的数据端与控制器的超声数据端相连，激光雷达的数据端与控制器的激光雷达数据端相连。作为优选，所述行走装置包括两个左右对称设置的主动轮和两个前后对称设置的万向轮，两个所述主动轮和两个万向轮呈菱形布置，两个所述主动轮均能在各自驱动电机的驱动下转动，分别为主动轮一驱动电机和主动轮二驱动电机，主动轮一驱动电机的驱动数据端与控制器的驱动第一数据端相连，主动轮二驱动电机的驱动数据端与控制器的驱动第二数据端相连。采用以上结构，行走装置在提供行走动力的同时具有稳定的支撑作用，有效防止机器人主体倾倒。作为优选，所述动力装置为自机器人主体底部延伸至顶部的电缸，电缸的数据控制端与控制器的电缸数据控制端相连，在电缸的活塞杆顶端设置有机械臂安装座，所述机械臂安装在机械臂安装座上。采用以上结构，机械臂上下移动范围大，避免由于楼层太高导致机械臂无法按到电梯按钮。作为优选，所述机器人主体为多层框架结构，所述储物箱、工控机、电路板、电池和激光雷达分别安装在机器人主体的不同层，所述激光雷达位于上壳体和下壳体之间的间隔层。采用以上结构，机器人主体结构稳定可靠，各机构布置合理，一目了然，便于安装和维修。作为优选，所述箱门通过第一滑轨滑块组件安装在机器人主体上，并通过电动丝杆驱动，电动丝杆的数据控制端与控制器的丝杆数据控制端相连。采用以上结构，箱门安装结构稳定可靠，滑动平稳。作为优选，在所述机器人主体上还设置有第二滑轨滑块组件，所述电动丝杆的螺母与第二滑轨滑块组件的滑块固定连接，并通过连接支架与箱门相连，当所述电动丝杆驱动螺母沿第二滑轨滑块组件的滑轨上下滑动时，所述螺母同时带动箱门沿第一滑轨滑块组件的滑轨上下滑动。采用以上结构，第二滑轨滑块组件对螺母起到导向的作用，同时使螺母的安装结构更为稳定可靠，上下滑动时更为平稳。作为优选，操作屏幕包括触摸显示屏模块或/和音频模块，音频模块包括音频输出模块或/和音频输入模块；触摸显示屏模块的触摸显示数据端与控制器的触摸显示输出端相连，音频输出模块的音频数据端与控制器的音频输出数据端相连；音频输入模块的音频数据端与控制器的音频输入数据端相连；其音频输出模块可以播放语音提示，便于操作者按照提示操作。其音频输入模块可以采集操作者的发出语音，实现远程通话或者语音搜索功能。或/和还包括与电池相连的充电模块，充电模块包括有线充电模块或/和无线充电模块；有线充电模块的电源输出端与电池充电端相连，无线充电模块的电源输出端与电池充电端相连；利用无线充电模块可以实现无人监守，降低成本。或/和还包括惯性测量单元，惯性测量单元的测量数据端与控制器的惯性数据端相连；惯性测量单元测量机器人在电梯内升高或者下降的高度，预测机器人当前所处的楼层，防止由机械臂上安装的摄像头采集的电梯内门面板反光造成的图像不清问题。或/和还包括任务调度控制中心，控制器通过无线收发模块接收任务调度控制中心向机器人发送的任务调度指令。本专利技术还公开了一种用于物品配送的自动乘梯机器人的工作方法，包括以下步骤：S1，任务调度控制中心向待命机器人发送任务调度指令；S2，机器人执行任务调度控制中心发送的任务调度指令。作为优选，在步骤S2中包括以下步骤：S21，根据任务调度指令，机器人判断是否需要进行跨楼层运行：如果需要跨楼层运行，则机器人自动导航至当前楼层电梯区域；如果不需要跨楼层运行，则直接在当前楼层执行任务；S22，机器人自动导航至当前楼层电梯区域后，通过图像目标识别算法识别电梯外面板，电梯外面板识别成功后，机器人调整位姿；然后再通过图像目标识别算法识别电梯外面板上的按键，识别成功后，如果机器人需要前往的目标楼层为当前楼层以上的楼层，则控制机械臂按压电梯外面板上的电梯上行按键；如果机器人需要前往的目标楼层为当前楼层以下的楼层，则控制机械臂按压电梯外面板上的电梯下行按键；S23，按键成功后，机器人通过激光雷达检测电梯门开关状态，激光雷达检测到有电梯开门后，机器人通过图像目标识别算法判断开门电梯外面板上的电梯运行方向：如果电梯外面板显示方向不是需要前往的楼层方向，则机器人继续等待，并检测电梯门状态；如果检测到开门电梯外面板显示方向为所需前往的楼层方向，则机器人判断是否可以进入电梯，机器人判断可以进入电梯的条件为：(1)机器人通过图像目标识别算法识别到电梯内人数低于设定人数阈值，(2)机器人通过激光雷达扫描到电梯内面板前有空余空间；如果满足条件(1)或/和(2)，机器人驶入电梯；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于物品配送的自动乘梯机器人，包括机器人主体(1)，在所述机器人主体(1)顶部设置有能够识别并按动电梯按钮的机械臂(2)，底部设置有行走装置(3)，其特征在于，在所述机器人主体(1)顶部还设置有操作屏幕(15)，在所述机器人主体(1)底部还设置有防跌落传感器(13)，在所述机器人主体(1)上设置有能够驱动机械臂(2)上下移动的动力装置(4)，所述机器人主体(1)通过上壳体(5)和下壳体(6)分隔为上下间隔的两部分，在所述上壳体(5)内从上到下依次设置有储物箱(7)、工控机(8)和电路板(9)，所述储物箱(7)的一侧设置有能上下滑动的箱门(10)，所述上壳体(5)上设置有与箱门(10)对应的开口，在所述下壳体(6)内设置有电池(11)，在所述下壳体(6)的前后两侧分别设置有若干超声波传感器(12)，在所述上壳体(5)和下壳体(6)之间设置有用于扫描周围环境的激光雷达(14)；/n工控机(8)包括无线收发模块和控制器，无线收发模块的数据收发端与控制器的无线数据收发端相连，机械臂(2)的数据控制端与控制器的机械臂数据控制端相连，行走装置(3)的行走数据端与控制器的行走数据端相连，操作屏幕(15)的屏幕数据端与控制器的屏幕数据端相连，防跌落传感器(13)的数据端与控制器的防跌落数据端相连，动力装置(4)的升降数据端与控制器的升降数据端相连，超声波传感器(12)的数据端与控制器的超声数据端相连，激光雷达(14)的数据端与控制器的激光雷达数据端相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于物品配送的自动乘梯机器人，包括机器人主体(1)，在所述机器人主体(1)顶部设置有能够识别并按动电梯按钮的机械臂(2)，底部设置有行走装置(3)，其特征在于，在所述机器人主体(1)顶部还设置有操作屏幕(15)，在所述机器人主体(1)底部还设置有防跌落传感器(13)，在所述机器人主体(1)上设置有能够驱动机械臂(2)上下移动的动力装置(4)，所述机器人主体(1)通过上壳体(5)和下壳体(6)分隔为上下间隔的两部分，在所述上壳体(5)内从上到下依次设置有储物箱(7)、工控机(8)和电路板(9)，所述储物箱(7)的一侧设置有能上下滑动的箱门(10)，所述上壳体(5)上设置有与箱门(10)对应的开口，在所述下壳体(6)内设置有电池(11)，在所述下壳体(6)的前后两侧分别设置有若干超声波传感器(12)，在所述上壳体(5)和下壳体(6)之间设置有用于扫描周围环境的激光雷达(14)；
工控机(8)包括无线收发模块和控制器，无线收发模块的数据收发端与控制器的无线数据收发端相连，机械臂(2)的数据控制端与控制器的机械臂数据控制端相连，行走装置(3)的行走数据端与控制器的行走数据端相连，操作屏幕(15)的屏幕数据端与控制器的屏幕数据端相连，防跌落传感器(13)的数据端与控制器的防跌落数据端相连，动力装置(4)的升降数据端与控制器的升降数据端相连，超声波传感器(12)的数据端与控制器的超声数据端相连，激光雷达(14)的数据端与控制器的激光雷达数据端相连。


2.根据权利要求1所述的用于物品配送的自动乘梯机器人，其特征在于，所述行走装置(3)包括两个左右对称设置的主动轮(301)和两个前后对称设置的万向轮(302)，两个所述主动轮(301)和两个万向轮(302)呈菱形布置，两个所述主动轮(301)均能在各自驱动电机(303)的驱动下转动，分别为主动轮一驱动电机和主动轮二驱动电机，主动轮一驱动电机的驱动数据端与控制器的驱动第一数据端相连，主动轮二驱动电机的驱动数据端与控制器的驱动第二数据端相连；
或/和所述动力装置(4)为自机器人主体(1)底部延伸至顶部的电缸，电缸的数据控制端与控制器的电缸数据控制端相连，在电缸的活塞杆顶端设置有机械臂安装座(20)，所述机械臂(2)安装在机械臂安装座(20)上；
或/和所述机器人主体(1)为多层框架结构，所述储物箱(7)、工控机(8)、电路板(9)、电池(11)和激光雷达(14)分别安装在机器人主体(1)的不同层，所述激光雷达(14)位于上壳体(5)和下壳体(6)之间的间隔层；
或/和所述箱门(10)通过第一滑轨滑块组件(16)安装在机器人主体(1)上，并通过电动丝杆(17)驱动，电动丝杆(17)的数据控制端与控制器的丝杆数据控制端相连。


3.根据权利要求2所述的用于物品配送的自动乘梯机器人，其特征在于，在所述机器人主体(1)上还设置有第二滑轨滑块组件(18)，所述电动丝杆(17)的螺母(17a)与第二滑轨滑块组件(18)的滑块固定连接，并通过连接支架(19)与箱门(10)相连，当所述电动丝杆(17)驱动螺母(17a)沿第二滑轨滑块组件(18)的滑轨上下滑动时，所述螺母(17a)同时带动箱门(10)沿第一滑轨滑块组件(16)的滑轨上下滑动。


4.根据权利要求1所述的用于物品配送的自动乘梯机器人，其特征在于，操作屏幕(15)包括触摸显示屏模块或/和音频模块，音频模块包括音频输出模块或/和音频输入模块；
触摸显示屏模块的触摸显示数据端与控制器的触摸显示输出端相连，音频输出模块的音频数据端与控制器的音频输出数据端相连；音频输入模块的音频数据端与控制器的音频输入数据端相连；
或/和还包括与电池(11)相连的充电模块，充电模块包括有线充电模块或/和无线充电模块；
有线充电模块的电源输出端与电池充电端相连，无线充电模块的电源输出端与电池充电端相连；
或/和还包括惯性测量单元，惯性测量单元的测量数据端与控制器的惯性数据端相连；
或/和还包括任务调度控制中心，控制器通过无线收发模块接收任务调度控制中心向机器人发送的任务调度指令。


5.根据权利要求1～4之一所述的用于物品配送的自动乘梯机器人的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，任务调度控制中心向待命机器人发送任务调度指令；
S2，机器人执行任务调度控制中心发送的任务调度指令。


6.根据权利要求5所述的用于物品配送的自动乘梯机器人的工作方法，其特征在于，在步骤S2中包括以下步骤：
S21，根据任务调度指令，机器人判断是否需要进行跨楼层运行：
如果需要跨楼层运行，则机器人自动导航至当前楼层电梯区域；
如果不需要跨楼层运行，则直...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，杨鸿城，文浩，李栋军，岳峥嵘，
申请(专利权)人：杨鸿城，文浩，吴迪，
类型：发明
国别省市：重庆;50