[發(fā)明專利]一種可定位并操作目標(biāo)物的多軌機(jī)器人及其控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210431392.8
• 申請(qǐng)日: 2012-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN102909721A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李木
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李木
• 主分類號(hào): B25J5/02
• 分類號(hào): B25J5/02;B25J13/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，尤其涉及一種可定位并操作目標(biāo)物的多軌機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人越來越多的參與人類的工作和生活，可以預(yù)見：將來機(jī)器人將代替人類承擔(dān)越來越多復(fù)雜、繁重的工作，而人們則可以從繁重的工作中解脫出來，生活得更加輕松與安逸。但目前，機(jī)器人（或者具有機(jī)器人功能的自動(dòng)化裝置），只能從事一些簡(jiǎn)單的重復(fù)性的自動(dòng)化作業(yè)，例如：室內(nèi)清潔機(jī)器人、除草機(jī)器人、舞蹈表演機(jī)器人、教育機(jī)器人、焊接機(jī)器人等等，這些機(jī)器人都無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的定位，普遍智能化程度不高，人們工作和日常生活中的大量復(fù)雜、繁重的工作，依然是以人力為主，時(shí)代期待著具有更高智能的機(jī)器人的出現(xiàn)。

在機(jī)器人的控制算法上，多數(shù)文獻(xiàn)與應(yīng)用都選擇了人腦相對(duì)易于理解的直角坐標(biāo)系，算法復(fù)雜，該坐標(biāo)系中絕大多數(shù)點(diǎn)的未知參數(shù)都是三個(gè)，往往需要繁瑣的推導(dǎo)計(jì)算，也就是說：直角坐標(biāo)系符合我們?nèi)祟惖男蜗笏季S，卻不總是最適合控制機(jī)器人的坐標(biāo)系。????

在機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，某些文獻(xiàn)和應(yīng)用把超聲發(fā)射裝置置于目標(biāo)物體內(nèi)，把超聲接收裝置安裝在天花板的多個(gè)角落，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果是：因目標(biāo)物體內(nèi)的超聲發(fā)射裝置所發(fā)射的超聲具有方向性，并且其發(fā)射角隨著距離的增加而減小，這種方案無(wú)法保證所有超聲接收裝置都接收到信號(hào)，大大降低了該系統(tǒng)的可靠性。

在機(jī)器人的功能設(shè)計(jì)上，極少有文獻(xiàn)和應(yīng)用考慮到目標(biāo)物體內(nèi)的電子系統(tǒng)的電源供給，有學(xué)者提出了大容量電池的方案，但目標(biāo)物千差萬(wàn)別，從應(yīng)用角度而言，電池越小越好，而電池的小體積與大容量是一個(gè)難以解決的矛盾問題，而且，容量再大的電池，其電量終究是有限的；還有一些方案中給目標(biāo)物配置了有線電源，只能說：這種方案的應(yīng)用空間很有限，更多的時(shí)候，電源線會(huì)限制機(jī)器人的活動(dòng)范圍并阻礙機(jī)器人對(duì)目標(biāo)物的操作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及的一種可定位并操作目標(biāo)物的多軌機(jī)器人，可克服上述缺點(diǎn)，具有較高的智能，可以在人們的工作或生活中，代替人類完成相對(duì)復(fù)雜的工作。

本發(fā)明涉及的可定位并操作目標(biāo)物的多軌機(jī)器人包括中控部分、超聲發(fā)射單元、受控單元、機(jī)器手、滑軌、電動(dòng)滑輪，機(jī)器手基部附帶電動(dòng)滑輪，可沿安裝于天花板、墻壁、地面或其它平面上的滑軌移動(dòng)，機(jī)器手、超聲發(fā)射單元、電動(dòng)滑輪分別與中控部分電氣連接。

中控部分包含微處理器和微控制器中的一種或多種，是本發(fā)明的核心部分，擔(dān)負(fù)著整個(gè)系統(tǒng)的信息采集、分析計(jì)算、實(shí)時(shí)決策的重要任務(wù)。

受控單元置于目標(biāo)物內(nèi)部或固定于目標(biāo)物表面，包含微處理器和微控制器中的一種或多種，是一個(gè)擁有檢測(cè)、計(jì)算、控制、通信功能的智能子系統(tǒng)。

中控部分與受控單元至少同時(shí)具有紅外通信接口、藍(lán)牙通信接口、射頻通信接口中的一種，兩者之間可進(jìn)行無(wú)線通信，無(wú)線通信的內(nèi)容包括但不限于系統(tǒng)的時(shí)鐘同步信號(hào)、受控單元的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)。

機(jī)器手采用可伸縮式、可旋轉(zhuǎn)式、具有一個(gè)或一個(gè)以上自由度三種設(shè)計(jì)方式中的一種或多種。

兩根或兩根以上滑軌平行固定于天花板、墻壁、地面或其它平面上，這些互相平行的滑軌暫時(shí)稱為X軸滑軌；另有一根或互相平行的多根滑軌（這里暫時(shí)稱為Y軸滑軌），在與X軸滑軌垂直的方向，通過電動(dòng)滑輪附著在X軸滑軌上，并可沿X軸滑軌在X軸方向上往復(fù)滑動(dòng)；機(jī)器手通過電動(dòng)滑輪附著在Y軸滑軌的一側(cè)，機(jī)器手可在與X軸、Y軸所在平面的垂直方向，即Z軸方向，通過可伸縮、具有一個(gè)或一個(gè)以上自由度、可旋轉(zhuǎn)三種特質(zhì)中的一種或多種實(shí)現(xiàn)伸縮或擺動(dòng)，這樣，在主控部分的控制下，機(jī)器手可在一定范圍內(nèi)的三維空間內(nèi)定位、移動(dòng)或操作目標(biāo)物。

每個(gè)超聲發(fā)射單元內(nèi)部集成了多個(gè)超聲發(fā)射裝置，這些超聲發(fā)射裝置同時(shí)發(fā)射的超聲信號(hào)覆蓋系統(tǒng)要求的控制區(qū)域，本發(fā)明包括三個(gè)或三個(gè)以上的超聲發(fā)射單元，這些超聲發(fā)射單元被固定在空間的不同位置，并且至少有一個(gè)超聲發(fā)射單元與其余超聲發(fā)射單元在三維空間不共線，在主控部分的控制下，不同的超聲發(fā)射單元經(jīng)過固定的時(shí)間間隔分別發(fā)射超聲信號(hào)，受控單元、機(jī)器手都包含超聲信號(hào)接收部件，并且在自身時(shí)鐘累計(jì)誤差小于規(guī)定值的前提下，根據(jù)接收超聲信號(hào)時(shí)刻與約定發(fā)射時(shí)刻的時(shí)間差乘以超聲在空氣中的速度，即可計(jì)算出自身與三個(gè)超聲發(fā)射單元的相對(duì)距離，之后將相關(guān)數(shù)據(jù)分別發(fā)送給中控部分。