[實(shí)用新型]基于冗余機(jī)械臂的地下管廊三維場(chǎng)景采集云臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921373019.5
• 申請(qǐng)日: 2019-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN210500294U
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王漢熙;黃鑫;胡佳文;蔣靳;鄭曉鈞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;B25J5/00;B25J19/04;G01C15/00;G01C3/00
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 吳曉穎

本實(shí)用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域，提供一種基于冗余機(jī)械臂的地下管廊三維場(chǎng)景采集云臺(tái)，包括AGV小車、冗余機(jī)械臂和三維場(chǎng)景采集設(shè)備；所述AGV小車上安裝有旋轉(zhuǎn)底座，旋轉(zhuǎn)底座上安裝冗余機(jī)械臂，所述冗余機(jī)械臂由多個(gè)相同的機(jī)械臂模塊組成，機(jī)械臂模塊之間兩兩正交連接，所述機(jī)械臂模塊包括模塊殼體、舵機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)軸和紅外測(cè)障傳感器，所述模塊殼體外部安裝有紅外測(cè)障傳感器，模塊殼體內(nèi)部安裝有舵機(jī)，舵機(jī)上安裝有主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相配合，從動(dòng)齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，在冗余機(jī)械臂的末端通過連接板安裝有紅外測(cè)障傳感器和三維場(chǎng)景采集設(shè)備。本實(shí)用新型可自主運(yùn)行進(jìn)行地下管廊三維場(chǎng)景采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種基于冗余機(jī)械臂的地下管廊三維場(chǎng)景采集云臺(tái)。

背景技術(shù)

機(jī)器人的自由度數(shù)等于其關(guān)節(jié)空間維數(shù)n。機(jī)器人任務(wù)空間維數(shù)是指機(jī)器人在工作時(shí)所需的末端位姿參數(shù)數(shù)目m。如果使關(guān)節(jié)空間維數(shù)n大于任務(wù)空間維數(shù)m，關(guān)節(jié)空間維數(shù)與任務(wù)空間維數(shù)的差（n-m)稱為機(jī)器人的冗余自由度，這樣的機(jī)器人稱為冗余度機(jī)器人。

對(duì)于冗余度機(jī)器人而言，在給定其末端位姿的情況下，關(guān)節(jié)空間中可有無數(shù)多個(gè)位置向量與之對(duì)應(yīng)，這些向量的集合就是關(guān)節(jié)空間中的一個(gè)（n-m)位流形。也就是說，冗余度機(jī)器人的位形能夠在此流形內(nèi)自由變動(dòng)而不影響其末端位姿，這個(gè)變動(dòng)稱為冗余度機(jī)器人的自運(yùn)動(dòng)，冗余度機(jī)器人所具有的這種性質(zhì)稱為冗余特性。該特性使機(jī)器人可以在完成第一目標(biāo)（跟蹤末端軌跡)的同時(shí)，通過在流形內(nèi)的變動(dòng)滿足各種二次目標(biāo)，如規(guī)避奇異位形、躲避障礙、增加靈活性、改善動(dòng)力學(xué)性能等，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

按照《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》GB 50838-2015的規(guī)定，管廊監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)宜分為環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、預(yù)警與報(bào)警系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和統(tǒng)一管理信息平臺(tái)等。而各類系統(tǒng)建設(shè)的離不開管廊本體及周邊環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。信息需求決定了數(shù)據(jù)采集的需求。通過綜合分析管廊信息化建設(shè)的需求，需要采集管廊本體信息，包括管廊的走向、空間、坡向等基本信息，是管廊內(nèi)部的地形圖數(shù)據(jù)信息。

現(xiàn)有的地下管廊的監(jiān)測(cè)一般是通過攝像頭來實(shí)現(xiàn)，但由于攝像頭只能觀察到一個(gè)局部位置或一個(gè)局部范圍，如要全面監(jiān)控上百層管路和上千公里的管廊，需要布置大量攝像頭，即使是采用多屏觀察技術(shù)，也會(huì)由于攝像頭太多，無法常態(tài)觀察。

在地下管廊中工作時(shí)，由于地形結(jié)構(gòu)和環(huán)境復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的機(jī)械臂的自由度不夠，無法實(shí)現(xiàn)一些特殊動(dòng)作，如規(guī)避奇異位形、躲避障礙等。

目前進(jìn)行三維掃描常見的技術(shù)是靜態(tài)掃描儀，現(xiàn)有的靜態(tài)掃描儀需要事先進(jìn)行導(dǎo)線布設(shè)，然后在布設(shè)的已知點(diǎn)上進(jìn)行一站一站的掃描，處理數(shù)據(jù)時(shí)需要拼接點(diǎn)云，效率比較低，完全不適合在海量的城市地下空間掃描中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種可自主運(yùn)行、可重構(gòu)、可控制末端位置和整體姿態(tài)的基于冗余機(jī)械臂的地下管廊三維場(chǎng)景采集云臺(tái)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：基于冗余機(jī)械臂的地下管廊三維場(chǎng)景采集云臺(tái)，包括AGV小車、冗余機(jī)械臂和三維場(chǎng)景采集設(shè)備；所述AGV小車上安裝有旋轉(zhuǎn)底座，旋轉(zhuǎn)底座能夠通過電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)本云臺(tái)的第一個(gè)自由度；旋轉(zhuǎn)底座上安裝冗余機(jī)械臂，所述冗余機(jī)械臂由多個(gè)相同的機(jī)械臂模塊組成，機(jī)械臂模塊之間兩兩正交連接，所述機(jī)械臂模塊包括模塊殼體、舵機(jī)、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、旋轉(zhuǎn)軸和紅外測(cè)障傳感器，所述模塊殼體外部安裝有兩個(gè)紅外測(cè)障傳感器，用于檢測(cè)障礙和實(shí)現(xiàn)在不可視的情況下自動(dòng)運(yùn)行，模塊殼體內(nèi)部安裝有舵機(jī)，舵機(jī)上安裝有主動(dòng)齒輪，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相配合，從動(dòng)齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸與后一個(gè)機(jī)械臂模塊配合，使得相聯(lián)接的兩個(gè)機(jī)械臂模塊能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)的運(yùn)動(dòng)；在冗余機(jī)械臂的末端安裝有一個(gè)連接板，連接板上安裝有紅外測(cè)障傳感器和三維場(chǎng)景采集設(shè)備。

在上述技術(shù)方案中，所述冗余機(jī)械臂由6個(gè)相同的機(jī)械臂模塊組成。