[實用新型]能實現自由路徑行走的輪式行走裝置

有效

• 申請號: 201420129081.0
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN203759542U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 楊幸芳;盧健;馬麗萍;張衛國
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本實用新型屬于機械作業控制設備技術領域，涉及一種能實現自由路徑行走的輪式行走裝置。

背景技術

進行機械作業（如：加工、裝配、物流交接等）操作的機械（如：機器人、加工機）稱為作業機，被施加作業的對象（被加工的工件、裝配的零件、物流交接的物料）稱為作業對象。

變域型作業指的是安裝作業對象的底座和安裝作業機的底座中，一個固定在大地上，另一個可相對大地運動，即兩底座二者之間有相對運動，運動的底座可以是安裝作業機的底座，也可以是安裝作業對象的底座。按照變域機構運動的導向性質分類，變域型作業方式又可分為非自由路徑變域作業方式和自由路徑變域作業方式。

一般變域作業方式是采用機座沿導軌、軌道或傳送帶等硬件連續引導裝置的路徑運動來改變作業區域的方式進行變域，若要改變路徑必須重新配置硬件連續引導裝置，這種不能隨機地、自由地變更路徑的變域作業方式稱為非自由路徑變域作業方式。

大型零件（如飛機、船舶、列車大型油氣罐等）的加工或裝配往往有若干個部位需要進行銑、鉆、擴、鉸等切削加工或鉚、焊加工，在不同的加工部位進行加工可稱為加工工位，當不同加工工位之間的距離較大、工位的分布又是隨機的，采用非自由路徑變域作業很難實現或無法實現。

作業領域可沿自由路徑變更的作業方式可稱為自由路徑變域作業方式（可簡稱自由變域作業）。自由變域作業由導向與定位控制裝置、變域裝置和作業機等實現，導向與定位控制裝置自動控制變域裝置沿自由路徑移動到各個作業站點（即完成變域功能），然后由作業機完成作業。沿自由路徑運動的變域裝置可采用輪式行走裝置，如在自動化物流系統中，由輪式行走裝置搬運工件，由機器人進行物流交接作業，將工件從輪式行走裝置上抓取，放在貨架上等。

目前，輪式行走裝置的導引方式仍廣泛采用電磁導引方式，電磁導引方式需要在要行走的路線下埋設專門的電纜線，故這種導引方式變更路徑困難。近年來，科學技術人員對輪式行走裝置的導引技術進行了廣泛研究，如：慣性導引技術、激光導引技術、超聲波導引技術和視覺導引技術，慣性導引技術的定位誤差將隨輪式行走裝置運行距離的增加而增大，即定位誤差有累積效應，因此必須隔一定的距離用絕對定位的方法更新其位姿信息，慣性導引技術的優點是柔性極好，便于與其它導引技術組合兼容；激光導引技術定位標識物（反射鏡面）的張貼和維護困難、激光傳感器和發射或反射裝置的安裝復雜；超聲波導引技術利用墻面或類似物體對超聲波的反射信號進行導向定位，因而成本低，但超聲波導引技術當運行環境的反射情況比較復雜時，應用就十分困難；視覺導引技術能提供最豐富的感知信息，精度高、柔性強，但其對連續動態視頻圖像的處理實時性比較差。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種能實現自由路徑行走的輪式行走裝置，不僅可以實現靈活地沿自由路徑行走，而且在作業站點具有較高的停靠精度。

本實用新型所采用的技術方案是，能實現自由路徑行走的輪式行走裝置，包括有輪式行走車和自由變域導向及控制部件；輪式行走車包括有行走主體，行走主體的左、右兩側分別對稱設置有一個驅動輪組件，行走主體的前部、后部分別對稱設置有兩個自由輪組件；自由變域導向及控制部件，包括有數控單元、陀螺儀、兩個編碼器、兩個視覺傳感器、兩個開關量超聲波傳感器及兩組模擬量超聲波傳感裝置；數控單元設置于行走主體的上面，陀螺儀設置于兩個驅動輪組件中的兩個驅動輪軸線的中部位置，兩個編碼器分別與兩個驅動輪組件中的電機主軸同軸連接，一個開關量超聲波傳感器設置于行走主體的前部中央位置，另一個開關量超聲波傳感器對稱的設置于行走主體的后部中央位置，行走主體前部的開關量超聲波傳感器的兩側各對稱設置有一個視覺傳感器，兩組模擬量超聲波傳感裝置分別設置于行走主體的左、右兩側；數控單元分別通過導線與陀螺儀、兩個編碼器、兩個驅動輪組件、兩個視覺傳感器、兩個開關量超聲波傳感器及兩組模擬量超聲波傳感裝置分別連接。

本實用新型的特點還在于，

驅動輪組件，包括有通過導線連接的驅動輪和電機。

電機為直流伺服電機。

編碼器為旋轉編碼器。

每組模擬量超聲波傳感裝置由兩個相同的模擬量超聲波傳感器組成。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型能實現自由路徑行走的輪式行走裝置包括有陀螺儀、編碼器、超聲波傳感器、視覺傳感器、導向及定位控制單元和輪式行走車，陀螺儀、編碼器、超聲波傳感器、視覺傳感器和導向及定位控制單元均安裝在輪式行走車上，通過組合導航方式實現輪式行走車的自由路徑行走及在作業站點的準確定位功能。

附圖說明