[發(fā)明專利]一種用于環(huán)境感知的模塊化全方位移動(dòng)機(jī)器人

有效

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• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107088869B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙立軍;王超;王珂;李瑞峰;王力;王淑英;孫振業(yè)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J9/08;B25J9/00;B25J19/00;B62D21/00;B60G1/00;B60G5/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發(fā)明提供一種用于環(huán)境感知的模塊化全方位移動(dòng)機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、Mecanum輪式運(yùn)動(dòng)模塊、傳感模塊、可交互模塊和控制器。所述Mecanum輪式運(yùn)動(dòng)模塊支撐機(jī)器人本體。所述傳感模塊包含位姿估算子模塊、立體環(huán)境感知子模塊、電源管理模塊。所述控制器用于接收所述傳感模塊信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后向Mecanum輪式運(yùn)動(dòng)模塊發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制指令實(shí)現(xiàn)所述機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)。所述可交互模塊包含無線路由器和手機(jī)終端，用于實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端對于所述機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)控制和狀態(tài)監(jiān)控。本發(fā)明解決了安裝麥克納姆輪的移動(dòng)機(jī)器人在越障時(shí)存在的單側(cè)車輪懸空問題，避免進(jìn)而引起的車輪加速磨損問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于環(huán)境感知的模塊化全方位移動(dòng)機(jī)器人。

背景技術(shù)

工作在空間狹窄擁擠和障礙較多環(huán)境中的移動(dòng)機(jī)器人，要求有較好的靈活性，目前多數(shù)移動(dòng)機(jī)器人采用兩輪差速的方式來實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑來保證機(jī)器人的靈活性。但是，這種方式也只能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和前后移動(dòng)兩個(gè)自由度，無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的三自由度全方位移動(dòng)。基于麥克納姆輪的移動(dòng)機(jī)器人平臺可以實(shí)現(xiàn)全方位移動(dòng)的功能，但是由于麥克納姆輪采用硬質(zhì)橡膠材料，不容易發(fā)生形變，采用多個(gè)麥克納姆輪底盤結(jié)構(gòu)時(shí)，如果遇到不平路況會(huì)出現(xiàn)單個(gè)車輪懸空現(xiàn)象，這樣會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)跑偏，并且會(huì)引起單側(cè)輪受壓嚴(yán)重，加速磨損，進(jìn)而影響到車輪的壽命。

伴隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，移動(dòng)機(jī)器人會(huì)逐漸走進(jìn)大眾家庭，因此要求機(jī)器人對環(huán)境有足夠的理解能力，現(xiàn)有的單一傳感器對環(huán)境理解獲取數(shù)據(jù)量少、精度較差，并且要求便捷高效的可交互性能，正常情況下通常采用電腦終端對機(jī)器人進(jìn)行管理和操控，這種方法操作較為繁瑣，操作的靈活性和便捷性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供了一種用于環(huán)境感知的模塊化全方位移動(dòng)機(jī)器人，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，解決了安裝麥克納姆輪的移動(dòng)機(jī)器人在越障時(shí)存在的單側(cè)車輪懸空問題，避免進(jìn)而引起的車輪加速磨損問題，同時(shí)也解決了目前通過電腦和機(jī)器人交互所存在的操作繁瑣、便捷性差的問題。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于環(huán)境感知的模塊化全方位移動(dòng)機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、Mecanum輪式運(yùn)動(dòng)模塊、傳感模塊、可交互模塊和控制器5；所述Mecanum輪式運(yùn)動(dòng)模塊支撐機(jī)器人本體，所述控制器5分別與傳感模塊、可交互模塊和Mecanum輪式運(yùn)動(dòng)模塊相連接；所述控制器5用于接收所述傳感模塊信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以后對所述Mecanum輪式運(yùn)動(dòng)模塊發(fā)送運(yùn)動(dòng)控制指令實(shí)現(xiàn)所述機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)；所述可交互模塊用于向控制器5發(fā)送控制指令，所述控制器5向可交互模塊反饋所述機(jī)器人本體當(dāng)前的狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述機(jī)器人本體包括車身總成、車架1、兩個(gè)獨(dú)立懸架模塊2、四個(gè)輪系模塊3，所述四個(gè)輪系模塊3包括兩個(gè)前輪系模塊和兩個(gè)后輪系模塊，其中兩個(gè)前輪系模塊直接固定到車架1上，兩個(gè)后輪系模塊通過獨(dú)立懸架模塊2固定到車架1，車身總成固連到車架1上。

進(jìn)一步地，所述獨(dú)立懸架模塊2包括連接支架2-3、角板2-4、升降螺板2-2、升降調(diào)節(jié)桿2-1、導(dǎo)向桿2-7、自潤滑軸承2-8、彈簧軸2-10、減震彈簧2-9、導(dǎo)向套筒2-6和限位組件2-5；其中連接支架2-3用于連接所述車架1和所述獨(dú)立懸架模塊2，并且所述連接支架2-3用于固定升降螺板2-2，同時(shí)所述連接支架2-3通過U形槽連接角板2-4；所述升降調(diào)節(jié)桿2-1連接升降螺板2-2和角板2-4；所述彈簧軸2-10上部連接限位組件2-5和鎖緊螺母，底部平面用于連接獨(dú)立懸架模塊2和輪系模塊3；所述導(dǎo)向套筒2-6固定在角板2-4上；所述減震彈簧2-9放置在角板2-4和彈簧軸2-10之間；所述導(dǎo)向桿2-7固連到彈簧軸2-10底部的平面上；所述自潤滑軸承2-8固連到角板2-4上。