一种带机械臂的拖车型自主配送机器人及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种带机器臂的拖车型自主配送机器人及其控制系统，包括牵引车车头、机械臂、拖车底盘、拖车连接结构、循环式车厢、及其控制系统。机械臂固定在车头，通过深度摄像头采集车厢内待取物品信息，实现自主抓取功能；车头通过激光雷达采集周围环境信息，配合定位导航算法实现定位导航功能；循环式车厢与车头通过连接装置连接在一起，采用链轮链条传动，配合平衡机构，带动物品放置盒在车厢内做循环运动。本实用新型专利技术所提供的配送机器人主要应用于物流领域，对比现有技术，本实用新型专利技术可实现自主导航、抓取功能，便于人机操作，实现了配送过程的无人化。了配送过程的无人化。了配送过程的无人化。

【技术实现步骤摘要】
一种带机械臂的拖车型自主配送机器人及其控制系统


[0001]本申请涉及机器人
，具体为一种带机械臂的拖车型配送机器人及其控制系统。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，机器人的应用已经成为了一种趋势。自主配送机器人可用于医院内患者的药品配送，大大减轻医护人员的工作强度及减少药品配送出错率，同时自主配送也能在一定程度上降低交叉感染的风险；也可用于物流、餐厅服务，实现对物品的自主配送。
[0003]目前大多数自主配送机器人都采用单车货柜式，存在单次物品配送量少且物品存储位置不确定性，机械臂无法判断抓取目标的位置，需人工将物品放入或取出配送箱，无法实现真正意义上的自主配送。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本技术提供了一种可实现无人自主配送的机器人及其控制系统，能够提高单次配送效率，且实现配送机器人自主存放物品。
[0005]为实现上述目的，本技术的技术方案如下：
[0006]一种带机械臂的拖车型自主配送机器人，包括牵引车车头、机械臂、拖车连接装置、循环式车厢，所述牵引车车头通过拖车连接装置与循环式车厢连接，所述牵引车车头上方设置有机械臂和深度摄像头及全方位云台。
[0007]所述牵引车车头为四层平台结构，从上到下，第一层设置有机械臂、深度摄像头、全方位云台，第二层设置有MiniPC、电源，第三层设置有激光雷达、第四层设置有STM32、加压模块、驱动模块。
[0008]所述循环式车厢包括箱门、箱体、循环机构和平衡机构，所述循环机构包括设置在箱体内部的两组同一水平的偏置传动轴与主传动轴，一组在箱体上方，另一组在箱体下方，主传动轴两端安装有链轮，两条主链条分别绕上下链轮，所述主链条上设置有存储箱，偏置传动轴与主传动轴上安装相同的链轮，电机通过同步带带动偏置传动轴转动。
[0009]所述箱门下方设置有齿条，电机固定在顶壳内带动齿轮，齿轮与齿条啮合从而使箱门开合。
[0010]所述平衡机构利用平行四杆机构的基本原理，偏置传动轴与主传动轴安装在同一水平位置，且上侧偏置传动轴与主传动轴的中心线间距等于下测偏置传动轴与主传动轴的中心线间距。
[0011]所述拖车连接装置主要包括牵引车连接件、下连接轴固定座、上连接轴固定座和连接轴，牵引车连接件通过螺栓连接与前约束件固定，还通过键连接与连接轴固定；为了方便连接轴的安装，将固定座分割为两部分：上连接轴固定座和下连接轴固定座，两者之间采用螺栓连接，此外，连接轴与连接轴固定座、之间采用轴承来减小摩擦。
[0012]一种带机械臂的拖车型自主配送机器人的控制系统，包括上位机系统和下位机系统；所述上位机系统以Mini PC为核心，下位机系统以STM32单片机为核心，上位机系统中，远程计算机可通过由无线路由器建立的局域网实现对Mini PC的远程监控；下位机系统中，STM32单片机通过驱动模块实现对两个驱动电机的实时控制，两个驱动轮分别带有二进制光电编码器，可将运动数据反馈至单片机中，实现对驱动轮的闭环控制；绝对值编码器测量反馈牵引车与拖车的夹角数据，用于保证机器人运动的可靠性；激光雷达直接与上位机系统中的Mini PC连接，收集周围外部环境信息；上位机与下位机系统之间采用串口通信的方式实现数据的双向传递。
[0013]本技术具体有益效果如下：
[0014]本技术所提供的带机械臂的拖车式配送机器人，可搭配不同种类机械臂、手爪和车厢实现多种不同种类物品的配送任务。
[0015]本技术所提供的移动底盘结合机械臂的方式，不仅实现了配送过程中的导航功能，还实现了自主抓取功能，完成了配送过程无人化，大大减轻了工作强度。
[0016]本技术所提供的循环式车厢，简化了机械臂抓取轨迹，提高了机器臂抓取成功率。
附图说明
[0017]图1为本技术带机械臂的拖车型自主配送机器人的整体示意图；
[0018]图2为本技术带机械臂的拖车型自主配送机器人的整体结构示意图；
[0019]图3为本技术带机械臂的拖车型自主配送机器人的整体俯视图；
[0020]图4为本技术带机械臂的拖车型自主配送机器人的车厢结构图；
[0021]图5为本技术带机械臂的拖车型自主配送机器人的车厢俯视图；
[0022]图6为本技术带机械臂的拖车型自主配送机器人的拖车连接装置结构图；
[0023]图7为本技术带机械臂的拖车型自主配送机器人的控制系统模块连接图。
[0024]其中，1
‑
深度摄像头、2
‑
机械臂、3
‑
牵引车车头、4
‑
循环式车厢、5
‑
全方位云台、6
‑
MiniPC、7
‑
激光雷达、8
‑
拖车连接装置、9
‑
箱门、10
‑
齿条、11
‑
主传动轴、12
‑
存储箱、13
‑
齿轮、14
‑
主链条、15
‑
偏置链条、16
‑
偏置传动轴、17
‑
L型杆、18
‑
电机、19
‑
小链条、20
‑
绝对值编码器、21
‑
弹性联轴器、22
‑
C型固定座、23
‑
连接轴、24
‑
上连接轴固定座、25
‑
下连接轴固定座、26牵引车连接件、27
‑
前约束件、28
‑
后约束件、29
‑
连接扣、30
‑
连接螺钉、31
‑
拖车固定件。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式对本技术进行详细的说明。
[0026]如图1、2、3是本技术提供带机械臂的拖车型自主配送机器人的整体示意图，包括拖牵引车车头3、机械臂2、拖车连接结构8、循环式车厢4、控制装置，机械臂2固定在车头外壳3上，车头3和车厢4两部分通过连接装置8连接。
[0027]所述循环式车厢4可以采用多种样式，图中提供一种循环式车箱，车头外壳3上安装深度摄像头1和全方位云台5；所述全方位云台5可实现深度摄像头1的俯仰和旋转，配合深度摄像头1识别抓取物及其位置和深度信息，车头通过U型板搭建成四层平台结构，从上
到下，第一层设置有机械臂2、深度摄像头1、全方位云台5，第二层设置有MiniPC6、电源，第三层设置有激光雷达7、第四层设置有STM32、加压模块、驱动模块。
[0028]如图4、5是本技术提供带机械臂的拖车型自主配送机器人的车厢结构示意图，偏置传动轴16与主传动轴11安装在同一水平，上侧偏置传动轴16与主传动轴11的中心线间距等于下侧偏置传动轴16与主传动轴11的中心线间距，偏置传动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带机械臂的拖车型自主配送机器人，其特征在于：包括牵引车车头（3）、机械臂（2）、拖车连接装置（8）、循环式车厢（4），所述牵引车车头（3）通过拖车连接装置（8）与循环式车厢（4）连接，所述牵引车车头（3）上方设置有机械臂（2）和深度摄像头（1）及全方位云台（5）。2.根据权利要求1所述的一种带机械臂的拖车型自主配送机器人，其特征在于：所述牵引车车头为四层平台结构，从上到下，第一层设置有机械臂（2）、深度摄像头（1）、全方位云台（5），第二层设置有MiniPC（6）、电源，第三层设置有激光雷达（7）、第四层设置有STM32、加压模块、驱动模块。3.根据权利要求1所述的一种带机械臂的拖车型自主配送机器人，其特征在于：所述循环式车厢包括箱门（9）、箱体、循环机构和平衡机构，所述循环机构包括设置在箱体内部的两组同一水平的偏置传动轴（16）与主传动轴（11），一组在箱体上方，另一组在箱体下方，主传动轴（11）两端安装有链轮，两条主链条（14）分别绕上下链轮，所述主链条（14）上设置有存储箱（12），偏置传动轴（16）与主传动轴（11）上安装相同的链轮，电机通过同步带带动偏置传动轴（16）转动。4.根据权利要求3所述的一种带机械臂的拖车型自主配送机器人，其特征在于：所述箱门下方设置有齿条（13），电机（18）固定在顶壳内带动齿轮（10），齿轮（10）与齿条（13）啮合从而使箱门开合。5.根据权利要求3所述的一种带机械臂的拖车型自主配送机器人，其特征在于：所述平衡机构利用平行四杆机构的基本原理，偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：任工昌，张冉，尚亚东，贾继鹏，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：新型
国别省市：