CN112407087B - 高精度开放式机器人移动载体及其高精度移动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供高精度开放式机器人移动载体及其高精度移动方法，涉及机器人移动领域，包括承载板和机器人，本发明中承载板顶端固定连接有机器人，承载板的底端固定有移动组件；移动组件包括V型板，承载板底端在位于四周边角处固定有四个V型板，V型板的下方设置有支撑板，支撑板顶端固定有U型槽；V型板的一端套于U型槽内，并且V型板转动连接至U型槽处；V型板的倾斜侧壁处固定有支臂，支臂处设置有越障器材，越障器材套于支臂处；越障器材内穿插有齿轮，齿轮内套接有传动轴，传动轴穿插于支撑板处；可基于四个移动组件的动能分配，进而实现高精度移动时所需的灵活转向和快速机动要求。

Description

高精度开放式机器人移动载体及其高精度移动方法

技术领域

本发明涉及机器人移动领域，尤其涉及高精度开放式机器人移动载体及其高精度移动方法。

背景技术

机器人移动是承载机器人进行移动的装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是载运机器人进行移动，使得机器人能够达到目标地点，执行相对应的目标任务。

开放式机器人的主流移动方式为轮式移动法，该移动方式在面对坎坡、湿滑、泥泞等障碍路面时，存在着较大的移动困扰，并且基于轮式移动法进行移动中，在通过路障时，因轮体与路障表面摩擦力不足，进而难以实现处于路障处进行高精度驻足等使用需求，使用内容单一，局限性较大。

发明内容

本发明的目的在于提供高精度开放式机器人移动载体及其高精度移动方法，以解决上述技术问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：高精度开放式机器人移动载体，包括承载板和机器人，其特征在于：所述承载板顶端固定连接有机器人，所述承载板的底端固定有移动组件；

移动组件包括V型板，所述承载板底端在位于四周边角处固定有四个V型板，V型板的下方设置有支撑板，支撑板顶端固定有U型槽；所述V型板的一端套于U型槽内，并且V型板转动连接至U型槽处；所述V型板的倾斜侧壁处固定有支臂，支臂处设置有越障器材，越障器材套于支臂处；所述越障器材内穿插有齿轮，齿轮内套接有传动轴，传动轴穿插于支撑板处；所述支撑板和越障器材之间设置有滚轮，滚轮套接至传动轴处。

优选的，所述V型板和支撑板之间设置有液压机构，液压机构的上下两端转动连接至V型板和支撑板处；所述支撑板处设置有穿插通道，穿插通道的两侧端口内嵌入有轴承；所述传动轴***轴承内，所述传动轴的另一端设置有从动齿轮，从动齿轮套接至传动轴处；所述从动齿轮上方设置有主动齿轮，主动齿轮的一侧在位于支撑板顶端固定有驱动单元，驱动单元传动连接至主动齿轮处；所述从动齿轮与主动齿轮为啮合连接状。

优选的，所述越障器材包括穿孔、齿条和扇形越障盒，所述扇形越障盒的圆心处贯穿有穿孔，所述支臂穿插于穿孔内，所述扇形越障盒处设置有扇形槽位，扇形槽位的上沿处固定有齿条，齿条处于齿轮的上方。

优选的，所述越障器材包括执行结构和触发结构，所述扇形越障盒的内侧在位于扇形槽位的上方固定有触发结构，触发结构穿插至齿条处；所述扇形越障盒的内侧在靠近内壁处设置有执行结构，执行结构与触发结构呈信号连接设置。

优选的，所述触发结构包括弹性气囊、气流传感器和弹性齿条，所述扇形越障盒内固定有弹性气囊，弹性气囊的底端连接有弹性齿条，弹性齿条交替穿插至齿条的间隙处；所述弹性气囊的顶端连接有气流传感器。

优选的，所述执行结构包括气动结构、推板和翅片，所述触发结构的两侧在位于扇形越障盒的内壁处固定有气动结构，所述扇形槽位的下方在位于扇形越障盒内设置有推板，推板的外表面等分连接有若干翅片，翅片贯穿至扇形越障盒的曲形外表面。

优选的，两个所述气动结构处伸缩杆对称连接至推板的两端，所述扇形越障盒的曲形外表面处等分贯穿有若干条形槽位，所述翅片穿插于条形槽位内。

高精度开放式机器人移动载体的高精度移动方法，其特征在于：所述高精度开放式机器人移动载体的高精度移动方法如下：

1)开放式机器人基于路面状况分为滚轮移动方式和越障移动方式；

2)基于1)中滚动移动方式，其具体使用过程中，主要通过液压机构来调节V型板和支撑板之间的相对角度，即滚轮触地时，越障器材悬空，此时通过驱动单元的动能传输，来实现机器人的高精度移动和转向操作；

3)基于1)中越障移动方式，其具体使用过程中，主要通过液压机构来调节V型板和支撑板之间的相对角度，即滚轮离地时，越障器材触地，此时基于越障器材间呈八字形态支撑，进而在驱动单元的动能传输中，来实现机器人的越障以及越障中驻足的使用目的。

本发明的有益效果是：

1、本发明将滚动移动和越障移动进行组合，即使用过程中通过液压机构调节V型板和支撑板之间的相对角度，使得滚轮和越障器材，基于路面情况进行交替使用，该种组合移动方式，可扩大开放式机器人的移动选择，降低开放式机器人在移动时所面临的移动受限程度。

2、本发明中四个移动组件均通过单独驱动机构进行驱动，即机器人前进、后退和转向，可基于四个移动组件的动能分配，进而实现高精度移动时所需的灵活转向和快速机动要求。

3、本发明应用了多组翅片接触路面，即在越障过程中需要定点驻足时，通过驱动单元锁死齿轮和齿条间的动能传递，使得多组翅片接触路面，进而获得多组摩擦力，使得机器人可在越障过程中定点驻足，进而满足高精度移动时，在面对障碍路面的高精度定点需求。

附图说明

图1为本发明高精度开放式机器人移动载体的结构示意图；

图2为本发明中移动组件的结构示意图；

图3为本发明中越障器材的结构示意图；

图4为本发明中越障器材的剖面结构示意图；

图5为本发明中触发结构和执行结构的示意图；

附图标记：1、机器人；2、承载板；3、移动组件；31、液压机构；32、V型板；33、支臂；34、越障器材；35、齿轮；36、滚轮；37、支撑板；38、驱动单元；39、主动齿轮；341、穿孔；342、齿条；343、扇形越障盒；344、执行结构；345、触发结构；3441、气动结构；3442、推板；3443、翅片；3451、弹性气囊；3452、气流传感器；3453、弹性齿条。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图描述本发明的具体实施例。

实施例1

如图1-2所示，高精度机器人移动载体，包括承载板2和机器人1，承载板2顶端固定连接有机器人1，承载板2的底端固定有移动组件3；

移动组件3包括V型板32，承载板2底端在位于四周边角处固定有四个V型板32，V型板32的下方设置有支撑板37，支撑板37顶端固定有U型槽；V型板32的一端套于U型槽内，并且V型板32转动连接至U型槽处；V型板32的倾斜侧壁处固定有支臂33，支臂33处设置有越障器材34，越障器材34套于支臂33处；越障器材34内穿插有齿轮35，齿轮35内套接有传动轴，传动轴穿插于支撑板37处；支撑板37和越障器材34之间设置有滚轮36，滚轮36套接至传动轴处。

V型板32和支撑板37之间设置有液压机构31，液压机构31的上下两端转动连接至V型板32和支撑板37处；支撑板37处设置有穿插通道，穿插通道的两侧端口内嵌入有轴承；传动轴***轴承内，传动轴的另一端设置有从动齿轮，从动齿轮套接至传动轴处；从动齿轮上方设置有主动齿轮39，主动齿轮39的一侧在位于支撑板37顶端固定有驱动单元38，驱动单元38传动连接至主动齿轮39处；从动齿轮与主动齿轮39为啮合连接状。

本实施例中，机器人1基于路面状况分为滚轮移动方式和越障移动方式，其中滚动移动方式，其具体使用过程中，主要通过液压机构31来调节V型板32和支撑板37之间的相对角度，即滚轮36触地时，越障器材34悬空，此时通过驱动单元38的动能传输，来实现机器人1的高精度移动和转向操作；而越障移动方式，其具体使用过程中，主要通过液压机构31来调节V型板32和支撑板37之间的相对角度，即滚轮36离地时，越障器材34触地，此时基于越障器材34间呈八字形态支撑，进而在驱动单元38的动能传输中，来实现机器人1的越障以及越障中驻足的使用目的。

本实施例中，四个移动组件3均通过单独驱动机构进行驱动，即机器人1前进、后退和转向，可基于四个移动组件3的动能分配，进而实现高精度移动时所需的灵活转向和快速机动目的。

本实施例中，通过设置滚轮移动方式和越障移动方式，进而根据路面具体情况，来扩大机器人1的移动选择，从而避免因移动选项单一，所导致的移动受限问题。

实施例2

如图3所示，高精度机器人移动载体，越障器材34包括穿孔341、齿条342和扇形越障盒343，扇形越障盒343的圆心处贯穿有穿孔341，支臂33穿插于穿孔341内，扇形越障盒343处设置有扇形槽位，扇形槽位的上沿处固定有齿条342，齿条342处于齿轮35的上方。

本实施例中，在处于越障移动模式中，机器人1的移动形态呈爬行状，即齿轮35啮合连接至齿条342时，基于驱动单元38所释放的动能，使得扇形越障盒343相较于路面进行转动；转动的过程中，基于四个越障器材34通过液压机构31进行触地和悬空调节，进而在对应液压机构31的反复调节下，使得四个越障器材34在悬空和触地间反复交替，交替的过程即是机器人1进行爬行移动的过程。

实施例3

如图4-5所示，高精度机器人移动载体，越障器材34包括执行结构344和触发结构345，扇形越障盒343的内侧在位于扇形槽位的上方固定有触发结构345，触发结构345穿插至齿条342处；扇形越障盒343的内侧在靠近内壁处设置有执行结构344，执行结构344与触发结构345呈信号连接设置。

其中触发结构345包括弹性气囊3451、气流传感器3452和弹性齿条3453，扇形越障盒343内固定有弹性气囊3451，弹性气囊3451的底端连接有弹性齿条3453，弹性齿条3453交替穿插至齿条342的间隙处；弹性气囊3451的顶端连接有气流传感器3452。

其中执行结构344包括气动结构3441、推板3442和翅片3443，触发结构345的两侧在位于扇形越障盒343的内壁处固定有气动结构3441，扇形槽位的下方在位于扇形越障盒343内设置有推板3442，推板3442的外表面等分连接有若干翅片3443，翅片3443贯穿至扇形越障盒343的曲形外表面。

本实施例中，基于齿轮35啮合连接于齿条342处，进而在弹性齿条3453交替穿插于齿条342处时，使得齿轮35挤压弹性齿条3453，挤压过程中所产生的形变，表象至弹性气囊3451处，且在弹性气囊3451受力后，将形变时所产生的气流变化自气流传感器3452处排出，进而在电控单元的信号传递中，使得执行结构344相对于扇形越障盒343进行扩展，扩展后通过执行结构344代替滚轮36接触地面，以实现路面的越障使用目的。

本实施例中，应用了多组翅片3443接触路面，即在越障过程中需要定点驻足时，通过驱动单元38锁死齿轮35和齿条342间的动能传递，使得多组翅片3443接触路面，进而获得多组摩擦力，使得机器人1可在越障过程中定点驻足，进而满足高精度移动时，在面对障碍路面的高精度定点需求。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.高精度开放式机器人移动载体，包括承载板（2）和机器人（1），其特征在于：所述承载板（2）顶端固定连接有机器人（1），所述承载板（2）的底端固定有移动组件（3）；

移动组件（3）包括V型板（32），所述承载板（2）底端在位于四周边角处固定有四个V型板（32），V型板（32）的下方设置有支撑板（37），支撑板（37）顶端固定有U型槽；所述V型板（32）的一端套于U型槽内，并且V型板（32）转动连接至U型槽处；所述V型板（32）的倾斜侧壁处固定有支臂（33），支臂（33）处设置有越障器材（34），越障器材（34）套于支臂（33）处；所述越障器材（34）内穿插有齿轮（35），齿轮（35）内套接有传动轴，传动轴穿插于支撑板（37）处；所述支撑板（37）和越障器材（34）之间设置有滚轮（36），滚轮（36）套接至传动轴处；

所述V型板（32）和支撑板（37）之间设置有液压机构（31），液压机构（31）的上下两端转动连接至V型板（32）和支撑板（37）处；所述支撑板（37）处设置有穿插通道，穿插通道的两侧端口内嵌入有轴承；所述传动轴***轴承内，所述传动轴的另一端设置有从动齿轮，从动齿轮套接至传动轴处；所述从动齿轮上方设置有主动齿轮（39），主动齿轮（39）的一侧在位于支撑板（37）顶端固定有驱动单元（38），驱动单元（38）传动连接至主动齿轮（39）处；所述从动齿轮与主动齿轮（39）为啮合连接状；

所述越障器材（34）包括穿孔（341）、齿条（342）和扇形越障盒（343），所述扇形越障盒（343）的圆心处贯穿有穿孔（341），所述支臂（33）穿插于穿孔（341）内，所述扇形越障盒（343）处设置有扇形槽位，扇形槽位的上沿处固定有齿条（342），齿条（342）处于齿轮（35）的上方；

所述越障器材（34）包括执行结构（344）和触发结构（345），所述扇形越障盒（343）的内侧在位于扇形槽位的上方固定有触发结构（345），触发结构（345）穿插至齿条（342）处；所述扇形越障盒（343）的内侧在靠近内壁处设置有执行结构（344），执行结构（344）与触发结构（345）呈信号连接设置。

2.根据权利要求1所述的高精度开放式机器人移动载体，其特征在于：所述触发结构（345）包括弹性气囊（3451）、气流传感器（3452）和弹性齿条（3453），所述扇形越障盒（343）内固定有弹性气囊（3451），弹性气囊（3451）的底端连接有弹性齿条（3453），弹性齿条（3453）交替穿插至齿条（342）的间隙处；所述弹性气囊（3451）的顶端连接有气流传感器（3452）。

3.根据权利要求1所述的高精度开放式机器人移动载体，其特征在于：所述执行结构（344）包括气动结构（3441）、推板（3442）和翅片（3443），所述触发结构（345）的两侧在位于扇形越障盒（343）的内壁处固定有气动结构（3441），所述扇形槽位的下方在位于扇形越障盒（343）内设置有推板（3442），推板（3442）的外表面等分连接有若干翅片（3443），翅片（3443）贯穿至扇形越障盒（343）的曲形外表面。

4.根据权利要求3所述的高精度开放式机器人移动载体，其特征在于：两个所述气动结构（3441）处伸缩杆对称连接至推板（3442）的两端，所述扇形越障盒（343）的曲形外表面处等分贯穿有若干条形槽位，所述翅片（3443）穿插于条形槽位内。

5.根据权利要求1所述的高精度开放式机器人移动载体的高精度移动方法，其特征在于：所述高精度开放式机器人移动载体的高精度移动方法如下：

1）开放式机器人基于路面状况分为滚轮移动方式和越障移动方式；

2）基于1）中滚动移动方式，其具体使用过程中，主要通过液压机构来调节V型板和支撑板之间的相对角度，即滚轮触地时，越障器材悬空，此时通过驱动单元的动能传输，来实现机器人的高精度移动和转向操作；

3）基于1）中越障移动方式，其具体使用过程中，主要通过液压机构来调节V型板和支撑板之间的相对角度，即滚轮离地时，越障器材触地，此时基于越障器材间呈八字形态支撑，进而在驱动单元的动能传输中，来实现机器人的越障以及越障中驻足的使用目的。

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