CN204462851U - 麦克纳姆轮全向移动巡检机器人 - Google Patents

麦克纳姆轮全向移动巡检机器人 Download PDF

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王鹏
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Abstract

本实用新型涉及一种麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，包括：移动底盘，其包括驱动装置、导航定位装置和控制装置、电源和充电装置；其中，所述驱动装置包括车轮和传动装置；所述导航定位装置包括磁场传感器和射频识别读写器；所述控制装置包括控制主板和通讯装置；电源，其与所述控制装置电连接，用于向所述移动底盘提供电源；充电装置，其与所述电源电连接，用于向所述电源充电；移动车体，其固定在所述移动底盘的上方；监控装置，其设置所述移动车体上，包括：视频监控装置和监控感知装置；所述远程操控装置。本实用新型所述麦克纳姆轮全向移动巡检机器人能够按照设定要求在任意位置实现启停或变换轨迹的动作，以实现对巡检范围内电力设备的全面巡检。

Description

麦克纳姆轮全向移动巡检机器人
技术领域
本实用新型涉及一种麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，属于搬运输送装置领域。
背景技术
麦克纳姆轮全向移动巡检机器人是一种用来承载电力巡检设备的搬运输送装置，应用于各种电力设备装置的巡检任务中，目前使用的巡检机器人功能单一，主要能够搭载巡检设备前进后退和转弯，但并不支持横向平移和原地转动，同时也不能按照预定的路径行走,给巡检过程带来诸多不便。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的是为提供一种麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，本实用新型所提供机器人能够灵巧移动，即纵向进退、横向平移以及原地转动，同时能够按照预定路径行走。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，包括：
移动底盘，其包括驱动装置、导航定位装置和控制装置、电源和充电装置；其中，
所述驱动装置包括车轮和传动装置，所述车轮与所述传动装置的输出轴固定连接；
所述导航定位装置包括磁场传感器和射频识别读写器；
所述控制装置包括控制主板和通讯装置，所述传动装置、磁场传感器、射频识别读写器和通讯装置分别与所述控制主板电连接；所述控制主板用于控制机器人的移动和收集机器人的状态信息，并通过所述通讯装置与远程操控装置进行通讯；
电源，其与所述控制装置电连接，用于向所述移动底盘提供电源；
充电装置，其与所述电源电连接，用于向所述电源充电；
移动车体，其固定在所述移动底盘的上方；
监控装置，其设置所述移动车体上，包括：视频监控装置，用于监控所述机器人周围环境并采集图像；监控感知装置，用于获取所述机器人周围温度、湿度、烟雾信息；
所述远程操控装置，用于调整所述机器人移动方向和所述监控装置角度。
进一步的，所述车轮为麦克纳姆轮。
进一步的，所述传动装置包括电机和减速机，所述减速机的输入轴与所述电机的输出轴固定连接，所述减速机的输出轴与车轮固定连接。
进一步的，所述驱动装置还包括码盘，所述码盘与所述电机的主轴连接，并且所述码盘与所述控制主板电连接。
进一步的，所述磁场传感器的数目为4个，并且分别设置在所述移动底盘的下表面。
进一步的，所述控制主板为ARM控制板。
进一步的，所述通讯装置包括WIFI装置a和蓝牙装置，用于与所述远程操控装置进行通讯。
进一步的，所述远程操控装置安装有上位机和WIFI装置b，所述WIFI装置b与所述WIFI装置a进行无线通讯，并将接收到的数据上传至所述上位机，所述上位机向机器人发出控制指令，控制所述机器人的行进。
进一步的，所述移动底盘包括连接件，所述移动底盘通过所述连接件与所述移动车体连接，且所述驱动装置、导航定位装置和控制装置、电源和充电装置分别设置在连接件上。
进一步的，在巡检地面上铺设有磁轨，所述机器人在所述磁轨上移动，并且所述磁轨上设置有射频识别标签，所述射频识别标签通过所述射频识别读写器读取。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型所述机器人以麦克纳姆轮作为行走机构，实现了纵向进退和横向平移，能够充分利用巡检空间，并达到对巡检范围内电力设备多方位监测的效果；本实用新型所述机器人包括磁场传感器和射频识别读写器，使其能够在巡检范围内完成既定的行走路径，包括普通的前后行驶、左右平移，以及根据磁轨沿给定的朝向进行曲线行走。本实用新型所述机器人能够在指定的位置停止，并达到一定精度，之后还能够继续执行下一指令动作。本实用新型所述机器人能够运用磁轨导航以及射频识别定位技术让多个机器人按照设定的排列循序进行依次或者同时移动，并按照设定要求在任意位置实现启停或变换轨迹的动作。
本实用新型所述机器人在麦克纳姆轮的作用下，能实现平面上三自由度的全方位移动，具有零转弯半径、横向平移的能力，可以在狭窄空间内或恶劣环境中自由穿行，能够在狭小空间内进行自由平滑的全向移动，使所述机器人以期望的速度和方向灵活自如地移动。
本实用新型所述机器人通过磁轨和磁场传感器来进行导航，其具有很强的稳定性。在关键节点，例如：拐点、停止点、路径点上，能够通过四周的磁条传感器来进行高精度的行走控制，从而达到在网格状布置的磁条上以任意姿态进行移动的功能。
通讯装置能够实时的对各个机器人进行监控，包括位置、运动状态以及平台信息如电量等。
所述监控装置把所述机器人周围环境信息快速准确的传回监控室。
远程操控装置使得监控范围进一步扩大，提高远程监控的可靠性。
附图说明
图1是本实用新型所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人的主视图；
图2是本实用新型所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人的仰视图；
图3是本实用新型所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人的左视图；
图4是本实用新型所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人的斜视图；
图5是本实用新型所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人的控制流程图。
其中，1-移动底盘，2-移动车体，3-连接件，4-麦克纳姆轮，5-电机，7-磁场传感器，8-射频识别读写器，9-监控装置，10-充电装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
一种麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，包括：
移动底盘1，其包括驱动装置、导航定位装置和控制装置、电源和充电装置10；其中，
所述驱动装置包括车轮和传动装置，所述车轮与所述传动装置的输出轴固定连接；
所述导航定位装置包括磁场传感器7和射频识别读写器8；
所述控制装置包括控制主板和通讯装置，所述传动装置、磁场传感器7、射频识别读写器8和通讯装置分别与所述控制主板电连接；所述控制主板用于控制机器人的移动和收集机器人的状态信息，并通过所述通讯装置与远程操控装置进行通讯；
电源，其与所述控制装置电连接，用于向所述移动底盘1提供电源；
充电装置10，其与所述电源电连接，用于向所述电源充电；
移动车体2，其固定在所述移动底盘1的上方；
监控装置9，其设置所述移动车体2上，包括：视频监控装置，用于监控所述机器人周围环境并采集图像；监控感知装置，用于获取所述机器人周围温度、湿度、烟雾信息；
所述远程操控装置，用于调整所述机器人移动方向和所述监控装置9角度。
进一步的，所述车轮为麦克纳姆轮4。
进一步的，所述传动装置包括电机5和减速机，所述减速机的输入轴与所述电机5的输出轴固定连接，所述减速机的输出轴与车轮固定连接。
进一步的，所述驱动装置还包括码盘，所述码盘的输入轴与所述电机5的主轴连接，并且所述码盘与所述控制主板电连接。所述码盘用以读取电机的转角数据，并将其发送至控制主板，从而实现对机器人数据的采集。
进一步的，所述磁场传感器7的数目为4个，并且分别设置在所述移动底盘1的下表面。
进一步的，所述控制主板为ARM控制板。
进一步的，所述通讯装置包括WIFI装置a和蓝牙装置，用于与所述远程操控装置进行通讯。
进一步的，所述远程操控装置安装有上位机和WIFI装置b，所述WIFI装置b与所述WIFI装置a进行无线通讯，并将接收到的数据上传至所述上位机，所述上位机向机器人发出控制指令，控制所述机器人的行进。
进一步的，所述移动底盘1包括连接件3，所述移动底盘1通过所述连接件3与所述移动车体2连接，且所述驱动装置、导航定位装置和控制装置、电源和充电装置10分别设置在连接件3上。
进一步的，在巡检地面上铺设有磁轨，所述机器人在所述磁轨上移动，并且所述磁轨上设置有射频识别标签，所述射频识别标签通过所述射频识别读写器读取。
具体的，如图5所示，驱动装置通过电机5驱动减速机，最终将动力传动到麦克纳姆轮4上，通过麦克纳姆轮4的转向转速组合，控制机器人的行进方向，机器人在麦克纳姆轮的作用下，能实现平面上三自由度的全方位移动，具有零转弯半径、横向平移的能力，可以在狭窄空间内或恶劣环境中自由穿行，能够在狭小空间内进行自由平滑的全向移动，使机器人以期望的速度和方向灵活自如地移动。机器人在不需沿着规定路径自动行走时，麦克纳姆轮全向移动巡检机器人能够通过手机或其他移动终端利用机器人的通讯装置来对其进行手动操控。此外，机器人中的磁场传感器7能够感知距离小于5厘米的磁轨所发出的磁场，并能够反馈给控制主板从而对机器人的路径进行反馈调节，使其稳定维持在以磁轨为中心线的路径上。射频识别读写器用以读取射频识别标签，从而实现对机器人的定位。
当机器人需要沿规定路径自动行走时，其需要运行的轨迹上铺设磁轨，由于磁轨厚度十分小，所以可以忽略其对机器人的行走的影响。在需要停止或者进行行进方向变化的位置放置射频识别标签，每一个射频识别标签的信息事先输入到上位机，存储其对应的位置坐标关系。
将机器人放置在磁轨所铺设的路径上，让磁场传感器7对准磁轨的正上方，再开启机器人并通过wifi装置b连接上位机，从而实现对其行进的控制。通过上位机，能够直接向机器人发送前进、后退、左移、右移等控制指令，也能够通过设定具体的射频识别标签来自动生成路径中需要经过的射频识别标签，并通过磁场传感器7来引导机器人行进到目标点并停止。每当机器人运行到射频识别标签的上方时，射频识别读写器能够读取此时地面上射频识别标签中的数据，从而得到机器人所经过的位置，并发送给上位机，如满足路径的规划，则执行此射频识别标签中设定的动作，如不满足则继续执行读取射频识别标签之前的动作。
该麦克纳姆轮全向移动巡检机器人的前进后退、平移、原地旋转等基本运动由ARM控制板来进行控制，磁场传感器7中的磁场数据以及射频识别读写器中的数据首先发送到ARM控制板，ARM控制板根据编写好的程序控制驱动装置执行前一时段上位机发送过来的指令，如开启或停止、沿磁轨运动；同时ARM控制板也将此机器人的状态信息、经过的射频识别标签信息通过通讯模块发送给wifi装置b，从而使得上位机能够获得机器人的状态信息以及射频识别标签中的数据；经上位机的人为或自主的判断，上位机将控制指令通过wifi装置b下发到ARM控制板，进而将指令下发到驱动装置，从完成运动动作变换。
本实用新型所述麦克纳姆轮全向移动巡检机器人能够运用磁轨导航以及射频识别定位技术让巡检范围内多个所述机器人按照设定的排列循序进行依次或者同时移动，并按照设定要求在任意位置实现启停或变换轨迹的动作，以实现对巡检范围内电力设备的全面巡检。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，包括：
移动底盘(1)，其包括驱动装置、导航定位装置和控制装置、电源和充电装置(10)；其中，
所述驱动装置包括车轮和传动装置，所述车轮与所述传动装置的输出轴固定连接；
所述导航定位装置包括磁场传感器(7)和射频识别读写器(8)；
所述控制装置包括控制主板和通讯装置，所述传动装置、磁场传感器(7)、射频识别读写器(8)和通讯装置分别与所述控制主板电连接；所述控制主板用于控制机器人的移动和收集机器人的状态信息，并通过所述通讯装置与远程操控装置进行通讯；
电源，其与所述控制装置电连接，用于向所述移动底盘(1)提供电源；
充电装置(10)，其与所述电源电连接，用于向所述电源充电；
移动车体(2)，其固定在所述移动底盘(1)的上方；
监控装置(9)，其设置所述移动车体(2)上，包括：视频监控装置，用于监控所述机器人周围环境并采集图像；监控感知装置，用于获取所述机器人周围温度、湿度、烟雾信息；
所述远程操控装置，用于调整所述机器人移动方向和所述监控装置(9)角度。
2.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述车轮为麦克纳姆轮(4)。
3.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述传动装置包括电机(5)和减速机，所述减速机的输入轴与所述电机(5)的输出轴固定连接，所述减速机的输出轴与车轮固定连接。
4.根据权利要求3所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述驱动装置还包括码盘，所述码盘与所述电机(5)的主轴连接，并且所述码盘与所述控制主板电连接。
5.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述磁场传感器(7)的数目为4个，并且分别设置在所述移动底盘(1)的下表面。
6.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述控制主板为ARM控制板。
7.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述通讯装置包括WIFI装置a和蓝牙装置，用于与所述远程操控装置进行通讯。
8.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述远程操控装置安装有上位机和WIFI装置b，所述WIFI装置b与所述WIFI装置a进行无线通讯，并将接收到的数据上传至所述上位机，所述上位机向机器人发出控制指令，控制所述机器人的行进。
9.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，所述移动底盘(1)包括连接件(3)，所述移动底盘(1)通过所述连接件(3)与所述移动车体(2)连接，且所述驱动装置、导航定位装置和控制装置、电源和充电装置(10)分别设置在连接件(3)上。
10.根据权利要求1所述的麦克纳姆轮全向移动巡检机器人，其特征在于，在巡检地面上铺设有磁轨，所述机器人在所述磁轨上移动，并且所述磁轨上设置有射频识别标签，所述射频识别标签通过所述射频识别读写器读取。
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