一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人，属于移动机器人技术领域。其特征在于：包括移动底盘、控制单元和剪叉升降机构；其中移动底盘包括麦克纳姆轮、电机、金属联轴器、支撑板、支撑块、超声波传感器；剪叉升降机构包括底板、金属边框、顶板、剪叉机构、剪叉驱动机构；控制单元安装在支撑板上，并与剪叉驱动机构、各电机、超声波传感器电连接。本实用新型专利技术通过麦克纳姆轮、剪叉升降机构、超声波传感器和树莓派的组合设置，保证了机器人全向运动的灵活性和平滑性，不但能自动避障，还能提高机器人的空间利用率，使其不受空间、环境的约束实现搬运、卸载等功能。卸载等功能。卸载等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人


[0001]本技术涉及一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人，属于移动机器人


技术介绍

[0002]移动机器人是实现智能制造的重要支撑，不管是应对复杂而繁重的设备搬运任务，还是爆发式增长的物流快件分拣任务，移动机器人依托高效的数字化管理可以做到响应快速，运动精确，极大地降低工业现场对劳动力的依赖，极高了企业的智能化水平，目前移动机器人因其优异的移动性能已经在物流仓储、探险抢险、农业生产、娱乐服务等生产生活的方方面面发挥着作用。智能制造场景中的复杂工作环境对移动机器人的全向移动能力和智能化水平提出了更高的要求，此外一些工作场景要求机器人的高度可变，方便运输物品，因此急需一种既不受空间、环境的约束，能全向移动又方便运输物品的智能机器人，以用于运输、卸载和搬运的工作。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人以能在运输、卸载和搬运的工作全向移动及避障。
[0004]技术方案：
[0005]一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人，包括移动底盘、控制单元和剪叉升降机构；其中移动底盘包括支撑板、安装在支撑板上的支撑块、安装在支撑板前方的超声波传感器、安装在支撑板底部数量至少为四个的麦克纳姆轮、与麦克纳姆轮数目一致的电机、将麦克纳姆轮和电机相连并传动的金属联轴器；剪叉升降机构包括通过支撑块固定在支撑板上方的底板、固定在底板上的长边带导轨的金属边框、长边带导轨的顶板、两端分别固定在金属边框或顶板导轨中的剪叉机构、与剪叉机构底部连接的剪叉驱动机构；控制单元安装在支撑板上，并与剪叉驱动机构、各电机、超声波传感器电连接。
[0006]进一步的，麦克纳姆轮成对对角安装，即安装在左侧前方和右侧后方的麦克纳姆轮左旋，安装在右侧前方和左侧后方的麦克纳姆轮右旋。
[0007]进一步的，金属联轴器为铝合金梅花联轴器，电机为直流伺服电机，支撑块为至少两块的马鞍形铝合金金属块，支撑板和顶板材质为铝合金，导轨材质为钢。
[0008]进一步的，底板、支撑板和麦克纳姆轮在同一垂直面上通过长螺栓及螺母固定连接。
[0009]进一步的，剪叉机构由以四根为一组、两两成X形交叉连接的金属条组成，金属条在X形交叉处通过铰链机构连接，平行的金属条两端均通过连杆连接，剪叉机构最底部或最顶部的一侧连杆通过螺栓固定在金属边框或顶板导轨的一端，另一侧的连杆在导轨内滑动；剪叉驱动机构包括电机、金属联轴器、滚珠丝杠、丝杆螺母副和固定座，丝杆螺母副将滚珠丝杠与剪叉机构底部在金属边框的导轨内的连杆连接，电机通过金属联轴器与滚珠丝杠
连接，带动连杆在导轨内滑动使剪叉机构升降。
[0010]进一步的，控制单元包括微型主机、驱动板和电源，微型主机与驱动板及电源电连接。
[0011]更进一步的，微型主机是树莓派、驱动板采用PCA9685作为芯片直接插在树莓派的I2C总线上，电源为5
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12V的可充电电池，分别为树莓派、剪叉驱动机构、各电机、超声波传感器供电。
[0012]有益效果：
[0013]1)本技术通过成对安装的麦克纳姆轮，让机器人具有全向移动的能力，该移动方式与传统轮子相比，无需转弯半径，极大地节约了机器人转向的空间和时间，保证了机器人运动的灵活性和平滑性。
[0014]2)搭载的剪叉升降机构，剪叉升降机构具有承载负荷大、结构简单、安装的空间很小、自动化程度高并且易于实现集中控制等优点，能提高机器人的空间利用率，使其实现搬运、卸载等功能。
[0015]3)安装在机器人前端的超声波传感器通过发出和接受超声波提高机器人对障碍物距离的灵敏度，从而实现机器人对障碍物的避障功能。
[0016]4)整体移动、避障及剪叉升降机构通过树莓派控制，提高了智能化程度，使得对机器人得操纵更加简便。
附图说明
[0017]图1为本技术的整体结构示意图；
[0018]图2为移动地盘及控制单元的结构示意图；
[0019]图3为剪叉升降机构的结构示意图；
[0020]图4为剪叉驱动机构的结构示意图；
[0021]其中：1为麦克纳姆轮，2为金属联轴器，3为电机，4为支撑块，5为超声波传感器，6为控制单元，7为电源，8为金属边框，9为导轨，10为剪叉驱动机构，11为金属条，12为丝杆螺母副，13为固定座，14为滚珠丝杠， 15为底板，16为支撑板。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明：
[0023]如图1、图2所示，一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人，包括移动底盘、控制单元和剪叉升降机构；其中移动底盘包括支撑板16、安装在支撑板上的支撑块4、安装在支撑板前方的超声波传感器5、安装在支撑板底部数量至少为四个的麦克纳姆轮1、与麦克纳姆轮数目一致的电机3、将麦克纳姆轮和电机相连并传动的金属联轴器2；剪叉升降机构包括通过支撑块固定在支撑板上方的底板15、固定在底板上的长边带导轨9的金属边框8、长边带导轨的顶板、两端分别固定在金属边框或顶板导轨中的剪叉机构、与剪叉机构底部连接的剪叉驱动机构10；控制单元6安装在支撑板上，并与剪叉驱动机构、各电机、超声波传感器电连接。
[0024]麦克纳姆轮成对对角安装，即安装在左侧前方和右侧后方的麦克纳姆轮左旋，安装在右侧前方和左侧后方的麦克纳姆轮右旋。
[0025]金属联轴器为铝合金梅花联轴器，电机为直流伺服电机，支撑块为至少两块的马鞍形铝合金金属块，在表面开孔，通过螺丝与麦克纳姆轮底盘相连，并将金属块上平面铣平，与剪叉升降机构的底板贴合来支撑剪叉升降机构，支撑板和顶板材质为铝合金，导轨为2根长度相等、内侧相对构成，并通过螺栓连接对称安装在金属边框或顶板的长边上，材质为钢。
[0026]底板、支撑板和麦克纳姆轮在同一垂直面上通过长螺栓及螺母固定连接。
[0027]如图3、图4所示，剪叉机构由以四根为一组、两两成X形交叉连接的金属条11组成，金属条在X形交叉处通过铰链机构连接，平行的金属条两端均通过连杆连接，剪叉机构最底部或最顶部的一侧连杆通过螺栓固定在金属边框或顶板导轨的一端，另一侧的连杆在导轨内滑动；剪叉驱动机构包括电机、金属联轴器、滚珠丝杠14、丝杆螺母副12和固定座13，丝杆螺母副将滚珠丝杠与剪叉机构底部在金属边框的导轨内的连杆连接，电机固定在底板的中间位置，且轴向与方形边框的长边平行，通过金属联轴器与滚珠丝杠连接，带动连杆在导轨内滑动使剪叉机构升降。
[0028]控制单元包括微型主机、驱动板和电源7，微型主机与驱动板及电源电连接。
[0029]微型主机是树莓派、驱动板采用PCA9685作为芯片直接插在树莓派的I2C 总线上，同时通过板上模式的1
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6引脚连接导线，且导线直接与电机10，并通过MicroUSB接口与直流电源7相连，电源为5
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12V的可充电电池，分别为树本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带剪叉升降机构的全向移动避障机器人，其特征在于：包括移动底盘、控制单元和剪叉升降机构；其中移动底盘包括支撑板(16)、安装在支撑板上的支撑块(4)、安装在支撑板前方的超声波传感器(5)、安装在支撑板底部数量至少为四个的麦克纳姆轮(1)、与麦克纳姆轮数目一致的电机(3)、将麦克纳姆轮和电机相连并传动的金属联轴器(2)；剪叉升降机构包括通过支撑块固定在支撑板上方的底板(15)、固定在底板上的长边带导轨(9)的金属边框(8)、长边带导轨的顶板、两端分别固定在金属边框或顶板导轨中的剪叉机构、与剪叉机构底部连接的剪叉驱动机构(10)；控制单元(6)安装在支撑板上，并与剪叉驱动机构、各电机、超声波传感器电连接。2.如权利要求1所述的带剪叉升降机构的全向移动避障机器人，其特征在于：所述的麦克纳姆轮成对对角安装，即安装在左侧前方和右侧后方的麦克纳姆轮左旋，安装在右侧前方和左侧后方的麦克纳姆轮右旋。3.如权利要求1所述的带剪叉升降机构的全向移动避障机器人，其特征在于：所述的金属联轴器为铝合金梅花联轴器，电机为直流伺服电机，支撑块为至少两块的马鞍形铝合金金属块，底板、支撑板和顶板材质为铝合金，导轨材质为钢。4.如权利要求1所述的带剪叉升降机构的全向移...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱华，宋季强，杨凌耀，张海峰，沙玲，范狄庆，刘欣荣，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：新型
国别省市：