[發明專利]倒置滾輪式定位移動機器人

有效

• 申請號: 200810035828.5
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN101259856A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 李智軍;祝永新;莫亭亭;任峙宗
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B62D57/00
• 分類號: B62D57/00;B62K1/00;B60B33/08;A63H11/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種機器人技術領域的裝置，具體是一種倒置滾輪式定位移動機器人。

背景技術

一般移動機器人運動方式分為輪式或腿式。輪式機構一般具有非完整約束，即在某一方向的運動受到限制，不能全向移動，而使用輪式機構實現全向運動的系統大多有多個輪子協調運動實現。這種結構增加了系統的復雜度，而且由于多個輪子的傳動誤差，提高了協調運動的難度，給實現真正意義上的全向運動帶來困難。而且，對于機器人而言，采用多輪驅動時，通過機器人輪子上編碼器進行機器人定位精度，其定位精度很難滿足要求。而腿式機器人模擬生物運動方式，通常采用壓電驅動材料，可以實現高精度定位，但其運行速度相對較慢，效率低。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利申請號為：200580003210.5，名稱為：腿式機器人以及腿式機器人的行走控制，該專利包括：軀體、可擺動地連接在軀體上的腿聯合體、腿部步態數據的存儲裝置、軀體步態數據的存儲裝置、檢測實際的軀體運動的軀體運動檢測裝置、計算目標軀體運動與實際的軀體運動之間的偏差的偏差的計算裝置及修正裝置，該專利計算出腿式機器人的目標軀體運動與實際的軀體運動的偏差，并根據計算出的偏差對所述目標軀體運動進行修正。該專利模擬生物運動方式，有腿、軀干等結構，工藝難度較大，為了使機器人兩條腿行走，并保持平衡，使用了一些檢測裝置及反饋控制，體積較大，實行復雜，移動速度也比較慢，且沒有定位。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供了一種倒置滾輪式定位移動機器人，使其能夠滿足不同任務對機器人的需求，即全向要求，速度需求和精度需求，并能實現10um級定位，特別適合在微小尺寸限制的條件下實現無回轉半徑的高精度全方位移動。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：三個倒置滾輪裝置、一個光電定位裝置、機器人本體，其中：三個倒置滾輪裝置等間距地設置在機器人本體的邊緣上，光電定位裝置位于機器人本體的底部。

所述倒置滾輪裝置，包括球形滾輪、第一驅動滾軸、第二驅動滾軸、第一普通滾軸、第二普通滾軸、第一伺服電機、第二伺服電機、第一碼盤、第二碼盤、第一傳動帶、第二傳動帶、三個傳動球，其中：

第一驅動滾軸和第二驅動滾軸相互垂直，第一普通滾軸和第二普通滾軸也相互垂直，并均平行于機器人本體表面且與球形滾輪接觸，三個傳動球固定于球形滾輪上方呈對稱分布，并均與球形滾輪接觸，第一傳動帶一端與第一伺服電機轉動軸相連，另一端與第一驅動滾軸相連，與第一傳動帶相連，第一碼盤設置在第一伺服電機轉動軸上；

第二伺服電機和第一伺服電機的轉動軸相互垂直，第二傳動帶一端與第二伺服電機轉動軸相連，另一端與第二驅動滾軸相連，與第二傳動帶相連，第二碼盤設置在第二伺服電機轉動軸上。

所述倒置滾輪裝置，還包括：第一松緊控制輪、第二松緊控制輪，第一松緊控制輪設置在第一伺服電機轉動軸和第一驅動滾軸之間，第二松緊控制輪設置在第二伺服電機轉動軸和第二驅動滾軸之間。

所述機器人本體為一圓形底板。

所述光電定位裝置，位于機器人本體的中心位置。

所述的光電定位裝置，包括發光二極管、透鏡組件、光學引擎以及控制芯片，其中：發光二極管發出的光透過透鏡組件到達光學引擎，光學引擎位于機器人本體的底部中心位置，其表面與機器人本體的底部平面平行，光學引擎與控制芯片通過電線相連。

所述的透鏡組件，包括兩面反光鏡和一個凸透鏡，兩面反光鏡用來反射發光二級管的光線，其位置可調，只要能夠照亮機器人本體底部中心地面，凸透鏡位于光學引擎正下方，使機器人本體底部中心地面在光學引擎上成像，從而使光學引擎接收并紀錄圖像。

所述光學引擎，在機器人移動時拍攝記錄一系列的移動軌跡的連貫圖像，并將圖像傳輸給控制芯片。

所述控制芯片，接收光學引擎的一系列圖像，通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，得到機器人的移動方向和移動距離，并控制三個倒置滾輪裝置的運動狀態。

本發明移動時，倒置滾輪裝置的運動是由兩個伺服電機提供動力，伺服電機通過傳動帶帶動兩根驅動滾軸，驅動滾軸與球形滾輪緊密接觸，使球形滾輪運動起來。兩根驅動滾軸是兩個垂直方向的，使得球形滾輪在平面內有兩個驅動方向，實現了全方位運動。碼盤可以用來精確反饋控制電機，從而實現平面內全方位高精度運動。