[發明專利]一種利用磁場定位的多軌機器人及其控制方法

無效

• 申請號: 201210566065.3
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103878761A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 李木
• 申請（專利權）人: 李木
• 主分類號: B25J5/04
• 分類號: B25J5/04;B25J13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于包括主控部分、機器手、可移動滑軌、固定滑軌、電動輪，機器手借助電動輪附著在可移動滑軌上，可移動滑軌借助電動輪附著在固定滑軌上，機器手、電動輪分別與主控部分通過有線或無線的方式進行通信，其中，有線通信方式的媒介包括但不限于串行總線、并行總線、一根或多根信號線，無線通信方式的媒介包括但不限于射頻、紅外、藍牙，在主控部分的控制下：機器手可沿可移動滑軌移動；可移動滑軌可沿固定滑軌移動。

2.根據權利要求1所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于主控部分包含微處理器與微控制器中的一種或多種，微控制器的類型包括但不限于單片機、DSP、CPLD、FPGA、PLC。

3.根據權利要求2所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于機器手采用可伸縮式、可旋轉式、具有一個或一個以上自由度三種設計方式中的一種或多種。

4.根據權利要求3所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于固定滑軌由兩根或兩根以上互相平行的滑軌構成，固定于天花板、墻壁、地面或其它平面、曲面、不規則面上，位置固定；可移動滑軌由一根或互相平行的多根滑軌構成，與固定滑軌的方向不平行，可移動滑軌通過電動輪附著在固定滑軌上，并可沿固定滑軌移動；機器手通過電動輪附著在可移動滑軌上，機器手可在與固定滑軌、可移動滑軌所在平面的垂直方向伸縮或擺動。

5.根據權利要求4所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于包括磁力傳感器件，對于固定滑軌，多個磁力傳感器件固定安裝在滑軌上或滑軌沿線附近的不同位置；對于可移動滑軌，若干磁力傳感器件固定安裝在滑軌上的不同位置，磁力傳感器件的類型包括但不限于：磁控開關、磁感應開關、磁阻傳感器、磁力傳感器、磁力感應元件，機器手靠近滑軌的端部以及可移動滑軌的端部可產生磁場，這些磁力傳感器件可在靠近或遠離這些磁場時發出信號。

6.根據權利要求5所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于包括信號采集單元，信號采集單元與磁力傳感器件、主控部分分別通過有線或無線的方式進行通信，其中，有線通信方式的媒介包括但不限于串行總線、并行總線、一根或多根信號線，無線通信方式的媒介包括但不限于射頻、紅外、藍牙。

7.根據權利要求6所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于信號采集單元包含微處理器與微控制器中的一種或多種，微控制器的類型包括但不限于單片機、DSP、CPLD、FPGA、PLC。

8.根據權利要求1～權利要求7所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于滑軌、電動輪兼作系統電源的傳輸媒介，即電動輪與滑軌的金屬部分或附件通過接觸實現電能的傳輸。

9.根據權利要求1～權利要求7所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于控制方法為：主控部分既可控制機器手的伸縮、旋轉或擺動，也可通過對電動輪的驅動實現可移動滑軌、機器手的移動，可移動滑軌的端部、機器手靠近滑軌的端部都可產生磁場，滑軌沿線固定安裝若干個磁力傳感器件，這些磁力傳感器件通過信號采集單元將可移動滑軌、機器手實時位置信息發給主控部分，主控部分即可在一定范圍的三維空間內定位、控制機器手。

10.根據權利要求1～權利要求7所述的一種利用磁場定位的多軌機器人，其特征在于控制方法中對可移動滑軌、機器手等物體的定位方法為：選取軌道一端作為坐標原點，該點也是物體的出發位置，當物體已經沿第k條路徑連續移動一段距離，途中經過n個磁力傳感器，每個磁力傳感器的相對坐標原點的位移分別為s₁，s₂，…，s_n，物體到達這些磁力傳感器位置的時刻分別為t₁，t₂，…，t_n，這些時間信息經信號采集單元實時發至主控部分，主控部分根據這n組時間數據，可得到物體的當前平均速度函數為：

假設該物體沿第k條路徑移動，該物體經過最后的磁力傳感器為第n個磁力傳感器，且自經過該磁力傳感器位置的時刻始又繼續行進了Δt的時間，則此時其相對原點的位置函數如下：

???

依照上述方法，可同時得到移動滑軌、機器手靠近滑軌的端部的定位數據，加上機器手自身動作的相關數據，即可在一定范圍的三維空間內，對機器手進行定位。