[發明專利]一種快速響應平衡的物流機器人及其調控方法

有效

• 申請號: 202010004733.8
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111085446B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 全燕鳴;馬磊;何一明;全思博
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B07C3/02
• 分類號: B07C3/02;B60K7/00;B62D61/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔣劍明

本發明公開了一種快速響應平衡的物流機器人及其調控方法，該物流機器人能快速響應、自動控制載物平衡與安全運輸，其組成包括：車載裝置、數據采集裝置、中央處理裝置和調節平衡裝置；其中數據采集裝置、中央處理裝置和調節平衡裝置均安裝在車載裝置上；車載裝置負責承擔物流機器人的載重負荷和實現自由移動的功能；數據采集裝置則采集載荷分布情況數據及機器人運動狀態與姿態數據反饋至中央處理裝置，由中央處理裝置處理并輸出調節信號，平衡裝置快速響應調節實現載物平穩；同時中央處理裝置判斷貨物出現失穩狀態的臨界加速度并作為加速度限制條件對物流小車進行加速度約束，解決了物流小車載物失穩的問題，確保物流機器人所載貨物安全。

技術領域

本發明涉及物流機器人技術領域，具體涉及一種快速響應平衡的物流機器人及其調控方法。

背景技術

由于物流機器人所載貨物載荷不一定均勻分布，為保證工作效率，物流機器人必須具備一定的速度，且物流機器人所行走的路況如存在轉彎、凹凸或需要爬坡時，所載貨物很容易因為慣性以及中心的偏移而跌落造成事故，并容易影響整個范圍的物流效率，增加了物流路況的維護費用。目前已有的方案是采用液壓或電機控制伸縮支架來調節平衡，但液壓技術存在費用高、響應慢的缺點而電機控制伸縮支架也會造成機器人結構的臃腫，因此需要保證物流機器人在運輸過程中可以根據貨物載荷分布以及路況自動快速調節載物平衡，避免發生物品跌落事故。本專利提出一種可在載物平臺與輪系之間裝上套筒彈簧柔性伸縮支撐結構，并在其內部安置兩塊電磁鐵，通過控制電磁鐵之間的引力和斥力的大小轉換來調節套筒的升降，從而實現載物平臺的快速平衡；同時實時計算貨物失穩的運動加速度臨界條件，作為加速度約束的依據，保證貨物的安全運輸。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述調節平臺相應速度慢、機構復雜的不足，提供一種基于調節彈簧—電磁鐵組合的快速響應調節平衡的物流機器人及其載貨狀態下運動平衡調控方法。

本發明的第一個目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種快速響應平衡的物流機器人，所述的物流機器人包括車載裝置和固定在車載裝置上的數據采集裝置、中央處理裝置和調節平衡裝置，

所述的車載裝置包括載物平臺2、車架4、兩個驅動輪和兩個萬向輪，所述的載物平臺2固定于車架4上方，兩個驅動輪和兩個萬向輪分別通過調節平衡裝置固定于車架底部；所述的數據采集裝置包括至少2個壓力傳感器3和一個慣性測量單元8，每個壓力傳感器3均置于載物平臺2和車架4之間，采用螺釘連接固定，用于檢測載物平臺2壓力載荷變化；所述的慣性測量單元8安裝在車架4上部的正中央，采用螺栓連接固定，用于檢測車架4的傾斜情況；

所述的中央處理裝置7包括電源和集成控制電路，集成控制電路上的輸入端與數據采集裝置電連接，輸出端分別與調節平衡裝置和電機電連接，實現信號的傳遞；

所述的調節平衡裝置包括套筒5、調節彈簧6、電磁鐵9和升降活塞輪桿10，其中，所述的套筒5與車架4采用螺栓連接固連；所述的升降活塞輪桿10上端活塞與套筒5間隙配合，可上下滑動；所述的升降活塞輪桿10下端與相應的驅動輪或萬向輪采用螺紋連接；所述的電磁鐵9包括套筒電磁鐵和活塞電磁鐵，分別采用嵌合、鉚合的方式分別安裝于套筒5與升降活塞輪桿10上端活塞；所述的調節彈簧6采用焊接的方式一端與套筒電磁鐵固定，另一端與活塞電磁鐵固定；

所述的中央處理裝置7采集壓力傳感器3的實時壓力信息和慣性測量單元8的實時平臺傾角信息，然后調節電磁鐵9的磁場方向與大小，使套筒電磁鐵與活塞電磁鐵間產生吸引力或排斥力，進而調節升降活塞輪桿10的升降，實現平臺傾角的調整，從而實現載物平衡。

進一步地，所述的載物平臺2和車架4都是矩形的承載板，兩個驅動輪和兩個萬向輪固定于車架底部的四個頂角。

進一步地，每個驅動輪包括驅動輪架11、輪子12和電機13，所述的電機13通過螺釘緊固于驅動輪架11上，與輪子12相連，用于驅動輪子12轉動。