[發明專利]一種輪式復合型機器人及其掛軌方法

在審

• 申請號: 202210162657.2
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114346992A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 劉海運;趙士嘉;李金波;戴米沙;吳志武;冷凱;周樂俊
• 申請（專利權）人: 湖南工商大學
• 主分類號: B25J5/02
• 分類號: B25J5/02;B25J19/00
• 代理公司: 長沙市標致專利代理事務所(普通合伙) 43218
• 代理人: 徐邵華

1.一種輪式復合型機器人，包括輪式機器人、掛軌設備和控制系統，其特征在于：

所述輪式機器人包括車身、電機驅動輪、傳感器和旋轉盤，電機驅動輪設置在車身的兩側，傳感器設置在車身上，旋轉盤設置在車身頂部，旋轉盤內部設有旋轉電機，旋轉盤上設有旋轉部和與旋轉部連接的可活動的連接橋，輪式機器人通過連接橋與所述掛軌設備連接；

所述傳感器包括用于檢測連接橋與車身位置關系的測距儀；

所述控制系統包括控制器，用于：

當掛軌設備降至距離地面預定高度的位置時，控制器控制連接橋調整為水平位置，并開始控制電機驅動輪向掛軌設備移動，最終控制連接橋將車身與掛軌設備連接；

當掛軌設備上升時，控制器控制旋轉部使車身沿距軌道距離增大方向轉動；

當掛軌設備下降時，控制器控制旋轉盤180°旋轉，并控制旋轉部使車身沿距軌道距離減小的方向轉動，直至車身水平停止；

當車身落地后，控制器控制連接橋使車身輪式機器人與掛軌設備分離。

2.根據權利要求1所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述連接橋包括伸縮擺架和軌道連接器，軌道連接器包括連接頭、連接柱、三角翼和激光定位發射器，連接柱設置與掛軌設備相對的一面，其兩側設有三角翼，連接柱之間設有激光定位發射器，激光定位發射器發射激光用于提示車身的位置。

3.根據權利要求2所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述伸縮擺架包括活動端、固定端和伸縮電機，活動端可通過伸縮電機控制其伸縮，固定端與旋轉部剛性連接，伸縮電機內設在固定端與旋轉部連接處之中，活動端與連接頭剛性連接。

4.根據權利要求3所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述掛軌設備包括掛軌連接裝置和掛軌滑槽，掛軌連接裝置和掛軌滑槽分別設置在掛軌設備相對的兩個面上，掛軌連接裝置包括其中一面向內凹陷形成的兩個連接槽和在兩個連接槽中間設置的激光定位接收器，激光定位接收器接收到激光定位發射器發射的激光后確定掛軌與車身的相對位置。

5.根據權利要求4所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述連接頭內設有三角翼電機，當輪式機器人與掛軌設備連接時，連接頭伸入連接槽的同時，連接頭內設置的三角翼電機便會收縮三角翼，當連接頭完全進入連接槽后，控制器再次控制三角翼展開，實現輪式機器人與掛軌設備的固定連接。

6.根據權利要求1所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述測距儀包括第一傳感器和第二傳感器，車身前部設置第一傳感器和第二傳感器，車身頂部設置第二傳感器。

7.根據權利要求6所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述第一傳感器和第二傳感器均連接控制器的輸入端，控制器的輸出端經電機驅動器連接旋轉電機、伸縮電機、三角翼電機和電機驅動輪，通過旋轉電機控制旋轉部旋轉，通過伸縮電機控制活動端伸縮；通過電機驅動輪控制車身移動；通過三角翼電機控制三角翼伸縮。

8.根據權利要求7所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述第一傳感器為紅外距離傳感器，第二傳感器是單點激光儀或測位儀。

9.根據權利要求1-8任一所述一種輪式復合型機器人，其特征在于：所述車身底部設有萬向輪，車身頂部旋轉盤一側還設有激光雷達，車身距激光雷達最近的一個側面上設有監控攝像頭，與監控攝像頭相對的側面上還設有充電端口，激光雷達和監控攝像頭均連接控制器。

10.一種輪式復合型機器人的掛軌方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1: 將掛軌設備降至距離地面高度H的位置，輪式機器人的連接橋調整為水平位置，此時激光定位發射器與激光定位接收器處于同一水平面；

S2:控制器控制輪式機器人向掛軌設備靠近，連接頭上的激光定位發射器與掛軌設備上的激光定位接收器校準對位；

S3：當激光發射器發射的信號被激光定位接收器接收后，控制器控制三角翼向內收縮，以及控制伸縮擺架的活動端推動連接柱插入掛軌連接裝置的連接槽內；

S4: 控制器控制三角翼展開，實現輪式機器人與掛軌設備的連接，此時紅外距離傳感器感知到輪式機器人與軌道之間的間距為A，A≥0cm；

S5: 掛軌設備上升，當輪式機器人上的紅外距離傳感器感知其與軌道的距離L小于距離A時，在紅外感知的范圍A≤X≤2A之間，當掛軌設備運動的同時，旋轉部激活，控制器控制車身沿距離L增大的方向轉動，直到車身上的紅外傳感器感知到活動端處于豎直位置時停止，此時，設備處于正常運行軌道，紅外感知的距離X超出范圍，不會激活旋轉部；

S6：當輪式機器人需要下軌時，車身上的旋轉盤旋轉180°，將監控攝像頭背離下行軌道；

S7：當輪式機器人上的紅外距離傳感器感知其與軌道的距離L大于距離A時，在掛軌設備運動的同時，控制器控制旋轉部轉動，使車身沿距離L減小的方向轉動，直到車身上的紅外傳感器感知到活動端處于水平位置時停止，此時，輪式機器人、掛軌設備處于水平狀態；

S8：輪式機器人落地后，控制器控制三角翼收縮，脫離掛軌裝置，實現輪式機器人與掛軌設備分離。