一种基于ROS系统框架的科研教育机器人技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，机器人包括运行于可变长度直线轨道上的主平台；主平台上设有第一支架、三维传动机构、控制机构、定位机构；第一支架包括竖直支架和高度可调的水平支架，水平支架上安装有升降机构，升降机构上安装有执行机构；控制机构向三维传动机构和平台驱动机构发出控制命令，通过串口连接上位机；定位机构包括安装于第二支架上的摄像头；可变长度直线轨道上安装有平台驱动机构。本实用新型专利技术设计了一种针对直线工作台上的器材、设备做出一些流程简单，重复次数多，复杂度低的操作的机器人，使用ROS操作系统，开发过程更容易且高效，与各种外围设备对接方便；具备较好的开放性和通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ROS系统框架的科研教育机器人
本技术涉及机器人领域，具体涉及一种基于ROS系统框架的科研教育机器人。
技术介绍
机器人指能自动运行任务的人造机器设备，用以取代或协助人类工作，一般会是机电设备，由计算机程序或是电子电路控制。随着计算机技术和电子技术的发展，机器人在很多行业得到了广泛应用，并且使用成本在逐渐降低。对于流程简单，重复次数多，复杂度低的工作，使用机器人完成，不仅解放了人力，而且实际效果可能优于人工完成。机器人操作系统ROS(RobotOperatingSystem)，是一个机器人软件平台，能够为异质计算机集群提供类似操作系统的功能，也可以为机器人开发者提供一个标准化的、开源的编程框架，基于该系统，能够极大地加快机器人的开发进程。但是目前，机器人研发的重点往往集中在辅助工业生产制造等领域；相对的，在教育、科研等领域，有很多工作，事实上已经可以由机器人完成，例如在多工位的实验台之间传递和取放试剂，做实验演示并辅助讲解等，在这些领域，目前并没有成熟可靠的产品可以供选择使用；因此，需要设计一种适于教育和科研领域使用的机器人，用于辅助完成一些流程简单，重复次数多，复杂度低的工作。
技术实现思路
本技术为了解决上述的技术问题，而提供一种基于ROS系统框架的科研教育机器人。本技术是按照以下技术方案实现的：一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，所述机器人包括运行于可变长度直线轨道上的主平台；所述主平台上设有第一支架、三维传动机构、控制机构、定位机构；所述第一支架包括竖直支架和高度可调的水平支架，水平支架上安装有升降机构，升降机构上安装有执行机构；所述控制机构向三维传动机构和平台驱动机构发出控制命令，通过串口连接上位机；所述定位机构包括安装于第二支架上的摄像头；所述可变长度直线轨道上安装有平台驱动机构。可变长度直线轨道部署于工作台旁边。进一步的，所述可变长度直线轨道包括不少于两根单轨道和不少于一个轨道支撑机构；所述单轨道包括截面为工字型的滑轨，滑轨底面竖直向下等间隔分布有多个固定柱，固定柱截面为矩形。进一步的，所述轨道支撑机构包括两个第三支架和四根连杆，所述第三支架本体为由两条横梁和两条竖梁组成的矩形框架结构，矩形框架结构上还设有两条相互交叉的斜梁；一条横梁的顶部形成多个等间距排列的定位孔；所述第三支架的四角位置形成贯穿的固定孔；所述连杆中部为光杆，两端形成螺纹部，光杆与螺纹部的交界处形成圆形的挡板；四根连杆的螺纹部分别从固定孔位置贯穿两个第三支架，并由螺母将第三支架与连杆锁紧。进一步的，所述固定柱插入定位孔中，从而使单轨道固定在轨道支撑机构顶部，组合成供主平台沿其滑动的可变长度直线轨道。进一步的，所述平台驱动机构包括由主动轮、从动轮、传动带组成的带轮传动系统；所述传动带通过紧固机构与主平台底部相连；所述主动轮固定于平台电机的转子上。进一步的，所述三维传动机构包括滑台和旋转台；第一支架安装于旋转台上，旋转台安装于滑台上，滑台带动旋转台和第一支架沿垂直于可变长度直线轨道的方向往复运动。进一步的，所述主平台下表面安装有截面为T字型的滑槽，单轨道的上部嵌入滑槽中，滑槽沿单轨道滑动。进一步的，所述控制机构中包括主控制器，主控制器通过电机驱动模块驱动滑台电机、旋转电机、升降电机、执行机构动作；主控制器还通过有线或无线方式连接协处理器，协处理器通过电机驱动模块驱动平台电机动作；主控制器还连接摄像头和音频输出模块。本技术具有的优点和有益效果是：本技术设计了一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，通过在一个直线工作台旁边，部署可变长度的轨道供机器人移动，并结合机器人自身在三维空间内的动作，实现机器人对工作台上的器材、设备做出一些流程简单，重复次数多，复杂度低的操作，例如取放和传递实验器具，展示和讲解等；使用ROS操作系统，开发过程更容易且高效，与各种外围设备对接方便；具备较好的开放性和通用性。附图说明图1是本技术中主平台上各机构的结构示意图；图2是本技术中单轨道的结构示意图（顶面向上）；图3是本技术中单轨道的结构示意图（底面向上）；图4是本技术中第三支架的结构示意图；图5是本技术中轨道支撑机构的结构示意图；图6是本技术中连杆的结构示意图；图7是本技术中连杆与第三支架固定在一起的结构示意图；图8是本技术中平台驱动机构的结构示意图；图9是本技术的系统结构框图。其中，1.主平台；101.滑台；102.旋转台；103.滑槽；104.第一支架；105.第二支架；106.执行机构；107.摄像头；2.单轨道；201.滑轨；202.固定柱；3.第三支架；301.横梁；302.竖梁；303.定位孔；304.斜梁；305.固定孔；4.连杆；401.光杆；402.挡板；403.螺母；404.螺纹部；501.紧固机构；502.传动带；503.平台电机；504.主动轮；505.从动轮。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术进行详细的说明。如图1~9所示，一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，所述机器人包括运行于可变长度直线轨道上的主平台1；所述主平台1上设有第一支架104、三维传动机构、控制机构、定位机构；所述第一支架104包括竖直支架和高度可调的水平支架，水平支架上安装有升降机构，升降机构上安装有执行机构；所述控制机构向三维传动机构和平台驱动机构发出控制命令，通过串口连接上位机；所述定位机构包括安装于第二支架105上的摄像头107，第二支架105设置在主平台1上；所述可变长度直线轨道上安装有平台驱动机构。所述可变长度直线轨道包括不少于两根单轨道2和不少于一个轨道支撑机构；所述单轨道2包括截面为工字型的滑轨201，滑轨201底面竖直向下等间隔分布有多个固定柱202，固定柱202截面为矩形。所述轨道支撑机构包括两个第三支架3和四根连杆4，所述第三支架3本体为由两条横梁301和两条竖梁302组成的矩形框架结构，矩形框架结构上还设有两条相互交叉的斜梁304；一条横梁301的顶部形成多个等间距排列的定位孔303；所述第三支架3的四角位置形成贯穿的固定孔305；所述连杆4中部为光杆401，两端形成螺纹部404，光杆401与螺纹部404的交界处形成圆形的挡板402；四根连杆4的螺纹部分别从固定孔305位置贯穿两个第三支架3，并由螺母403将第三支架3与连杆4锁紧。所述固定柱202插入定位孔303中，从而使单轨道2固定在轨道支撑机构顶部，组合成供主平台沿其滑动的可变长度直线轨道。所述平台驱动机构包括由主动轮504、从动轮505、传动带502组成的带轮传动系统；所述传动带502通过紧固机构501与主平台1底部相连；所述主动轮504固定于平台电机503的转子上。所述三维传动机构包括滑台101和旋转台102；第一支架104安装于旋转台102上，旋转台1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，其特征在于，所述机器人包括运行于可变长度直线轨道上的主平台（1）；所述主平台（1）上设有第一支架（104）、三维传动机构、控制机构、定位机构；所述第一支架（104）包括竖直支架和高度可调的水平支架，水平支架上安装有升降机构，升降机构上安装有执行机构；所述控制机构向三维传动机构和平台驱动机构发出控制命令，通过串口连接上位机；所述定位机构包括安装于第二支架（105）上的摄像头（107）；所述可变长度直线轨道上安装有平台驱动机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，其特征在于，所述机器人包括运行于可变长度直线轨道上的主平台（1）；所述主平台（1）上设有第一支架（104）、三维传动机构、控制机构、定位机构；所述第一支架（104）包括竖直支架和高度可调的水平支架，水平支架上安装有升降机构，升降机构上安装有执行机构；所述控制机构向三维传动机构和平台驱动机构发出控制命令，通过串口连接上位机；所述定位机构包括安装于第二支架（105）上的摄像头（107）；所述可变长度直线轨道上安装有平台驱动机构。


2.如权利要求1所述的一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，其特征在于，所述可变长度直线轨道包括不少于两根单轨道（2）和不少于一个轨道支撑机构；所述单轨道（2）包括截面为工字型的滑轨（201），滑轨（201）底面竖直向下等间隔分布有多个固定柱（202），固定柱（202）截面为矩形。


3.如权利要求2所述的一种基于ROS系统框架的科研教育机器人，其特征在于，所述轨道支撑机构包括两个第三支架（3）和四根连杆（4），所述第三支架（3）本体为由两条横梁（301）和两条竖梁（302）组成的矩形框架结构，矩形框架结构上还设有两条相互交叉的斜梁（304）；一条横梁（301）的顶部形成多个等间距排列的定位孔（303）；所述第三支架（3）的四角位置形成贯穿的固定孔（305）；所述连杆（4）中部为光杆（401），两端形成螺纹部（404），光杆（401）与螺纹部（404）的交界处形成圆形的挡板（402）；四根连杆（4）的螺纹部分别从固定孔（305）位置贯穿两个第三支架（3），并由螺母（403）将第三支架（3）与连杆（4）...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓寒，李伟，
申请(专利权)人：周晓寒，
类型：新型
国别省市：广西;45