[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

技術領域

本發明涉及一種機器人，尤其涉及一種利用磁場定位的多軌機器人。

背景技術

隨著科技的進步，機器人越來越多的參與人類的工作和生活，可以預見：將來機器人將代替人類承擔越來越多復雜、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，機器人（或者具有機器人功能的自動化裝置），只能從事一些簡單的重復性的自動化作業，例如：室內清潔機器人、除草機器人、舞蹈表演機器人、教育機器人、焊接機器人等等，這些機器人都無法實現對自身的定位，普遍智能化程度不高，人們工作和日常生活中的大量復雜、繁重的工作，依然是以人力為主，時代期待著具有更高智能的機器人的出現。

發明內容

本發明涉及的一種利用磁場定位的多軌機器人，具有較高的智能，可在一定范圍的三維空間內移動，并實現對自身的定位與控制，安全可靠，可以在工作或生活中，代替人類完成相對復雜的工作。

本發明涉及的利用磁場定位的多軌機器人包括主控部分、信號采集單元、磁力傳感器件、機器手、電動輪、可移動滑軌、固定滑軌。固定滑軌的位置相對于固定面不變，可移動滑軌相對于固定滑軌的位置可變；電動輪自身帶有功率驅動裝置，以通信的方式收到運行信號以及目的地信號后即可以一定的速度向指定的位置滾動或滑動。

機器手、信號采集單元、電動輪分別與主控部分通過有線或無線的方式進行通信；信號采集單元與磁力傳感器件通過有線或無線的方式進行通信。本發明中所有相關描述中：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。采取有線通信方式時，通信電纜必須保證長度不小于通信雙方可移動的最大距離，并且附帶防纏繞、防下垂部件。

本發明中，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，也可借助附件固定在可移動滑軌的附近，但必須保證其相對于可移動滑軌的位置始終不變，并距離較近，且不能阻礙電動輪的行進。

磁力傳感器件在靠近或遠離這些磁場時發出信號，磁力傳感器件可選類型包括但不限于：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，本發明中如下兩個位置具有磁性，可產生磁場：

1.?機器手靠近滑軌的端部；

2.?可移動滑軌的端部。

部件端部具有磁性的實現方式包括但不限于下述三種方案：

1.?包括永久磁鐵，由永久磁鐵產生永久磁場；

2.?包括線圈，主控部分控制線圈通電后，即可產生磁場；

3.?包括線圈以及鐵心，線圈纏繞在鐵心之上，主控部分控制線圈通電后，即可產生磁場。

本發明的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，位置相對于固定面不變；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（包括應用中便于實現的垂直方式），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。即：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。

機器手通過如下三種特質中的一種或多種實現伸縮或擺動，具體如下：

1.?可伸縮；

2.?具有一個或一個以上自由度；

3.?可旋轉。

這樣，在主控部分的控制下，一方面，機器手自身可做出各種姿勢與動作；另一方面機器手可通過電動輪沿滑軌在一定范圍內的三維空間移動，通過這兩方面，可實現機器手的定位、移動以及對目標物的操作。

本發明的主控部分與信號采集單元都包含微處理器與微控制器中的一種或多種，其中微控制器的類型包括但不限于單片機、DSP、CPLD、FPGA、PLC，主控部分與信號采集單元都具有智能的特征，均可獨立完成信號的采集、數據的分析處理、決策命令的發出等任務。

本發明的利用磁場定位的多軌機器人，其滑軌、電動輪可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，附件的類型包括但不限于電刷、金屬彈簧片。

本發明的控制方法為：

首先，主控部分可實現如下三個方向的定位控制：

1.?可移動滑軌通過電動輪沿固定滑軌的定向移動。這種移動可實現一定區域的直線或曲線上位置的定位。

2.?機器手通過電動輪沿固定滑軌的定向移動。這種移動可實現一定區域的平面或曲面上位置的定位。