本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種多功能移動(dòng)機(jī)器人平臺。

背景技術(shù)：

隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人已不再局限于在工廠固定的范圍內(nèi)重復(fù)同樣的任務(wù)。各種各樣的移動(dòng)機(jī)器人相繼出現(xiàn)在人們?nèi)粘Ｉ畹钠渌I(lǐng)域中，比較突出的是巡邏機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人，這類機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)是在一套可以在平面上移動(dòng)的底盤上加裝其他的功能模塊，然后在特定的工作區(qū)域采用巡線或者避障等方式來回移動(dòng)。

但是，對于傳統(tǒng)的這類機(jī)器人，其底盤上的功能模塊只能實(shí)現(xiàn)水平二維平面內(nèi)的動(dòng)作，制約了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的各種生產(chǎn)和生活要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種能在多維方向上運(yùn)動(dòng)的多功能移動(dòng)機(jī)器人平臺。

一種多功能移動(dòng)機(jī)器人平臺，包括：

可移動(dòng)底盤；

主升降機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，均安裝在所述可移動(dòng)底盤上并能夠?qū)崿F(xiàn)同步上下伸縮運(yùn)動(dòng)；

升降平臺，用于安裝不同功能的機(jī)械手，所述升降平臺與所述主升降機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的執(zhí)行端連接；以及

控制系統(tǒng)，與所述可移動(dòng)底盤和主升降機(jī)構(gòu)電連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述可移動(dòng)底盤上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)模塊，所述旋轉(zhuǎn)模塊包括旋轉(zhuǎn)平臺，所述主升降機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)均安裝在所述旋轉(zhuǎn)平臺上。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述旋轉(zhuǎn)模塊還包括用于檢測旋轉(zhuǎn)平臺角位移的電機(jī)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)置有對其進(jìn)行初定位和校準(zhǔn)所述電機(jī)編碼器讀數(shù)的接近傳感器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述可移動(dòng)底盤上還設(shè)置有副升降機(jī)構(gòu)，所述升降平臺頂部開設(shè)有供所述副升降機(jī)構(gòu)的執(zhí)行端穿過的通孔。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述主升降機(jī)構(gòu)、副升降機(jī)構(gòu)均為在豎直方向上平行設(shè)置的多級油缸或多級氣缸，所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為多級導(dǎo)向缸，所述副升降機(jī)構(gòu)位于所述主升降機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)之間。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述可移動(dòng)底盤上安裝有檢測其實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度的底盤編碼器和檢測障礙物的超聲波雷達(dá)傳感器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述可移動(dòng)底盤為輪式驅(qū)動(dòng)或履帶式驅(qū)動(dòng)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述升降平臺上設(shè)置有檢測其上升高度的拉線式編碼器和限制其安全行程的接近開關(guān)。

本實(shí)用新型提供的多功能移動(dòng)機(jī)器人平臺，由于主升降機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的執(zhí)行端與升降平臺連接，在主升降機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的同步驅(qū)動(dòng)下，升降平臺除了跟隨可移動(dòng)底盤相對水平方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)外，還可以在垂直方向上做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，增加了升降平臺運(yùn)動(dòng)的自由度，從而拓寬了升降平臺上機(jī)械手的應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1為升降平臺處于未升高狀態(tài)下的機(jī)器人平臺的整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為升降平臺處于升高狀態(tài)下的某一視角機(jī)器人平臺的整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為升降平臺處于升高狀態(tài)下的另一視角機(jī)器人平臺的整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本實(shí)用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式。但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施方式。相反地，提供這些實(shí)施方式的目的是使對本實(shí)用新型的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。

同時(shí)參閱圖1至圖3，該多功能移動(dòng)機(jī)器人平臺包括可移動(dòng)底盤100，主升降機(jī)構(gòu)500和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)700，主升降機(jī)構(gòu)500和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)700的執(zhí)行端與升降平臺400連接，在兩者的共同作用下可以驅(qū)動(dòng)升降平臺400上下運(yùn)動(dòng)。

具體的，主升降機(jī)構(gòu)500為雙作用多級油缸510，當(dāng)然也可以為多級氣缸和絲桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)700為多級導(dǎo)向缸710，多級油缸510和多級導(dǎo)向缸710的外形尺寸完全相同。

該多級油缸510連通液壓回路，但多級導(dǎo)向缸710不與液壓回路連通，也就是說，多級導(dǎo)向缸710不由液壓力驅(qū)動(dòng)，這樣也可以起到簡化液壓回路的作用，多級導(dǎo)向缸710通過多級油缸510帶動(dòng)，一起實(shí)現(xiàn)同步伸縮運(yùn)動(dòng)；多級油缸510為多級導(dǎo)向缸710的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，多級導(dǎo)向缸710起到導(dǎo)向作用，確保多級油缸510的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，可以理解，多級導(dǎo)向缸710也可以連通液壓回路，由液壓力驅(qū)動(dòng)。

在多級油缸510和導(dǎo)向缸的同步作用下，升降平臺400除了跟隨可移動(dòng)底盤100相對水平方向產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)外，還可以在垂直方向上做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，增加了升降平臺400運(yùn)動(dòng)的自由度，繼而拓寬了升降平臺400上機(jī)械手的應(yīng)用范圍。

進(jìn)一步的，可移動(dòng)底盤100上設(shè)置有副升降機(jī)構(gòu)600，副升降機(jī)構(gòu)600同樣優(yōu)選為雙作用多級油缸510，外形尺寸與主升降機(jī)構(gòu)500和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)700相同，副升降機(jī)構(gòu)600與液壓回路連通，升降平臺400頂部開設(shè)有供副升降機(jī)構(gòu)600的執(zhí)行端穿過的通孔410。優(yōu)選的，副升降機(jī)構(gòu)600位于主升降機(jī)構(gòu)500和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)700之間，當(dāng)然，也可以使主升降機(jī)構(gòu)500和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)700位于副升降機(jī)構(gòu)600的同側(cè)。在本實(shí)施例中，副升降機(jī)構(gòu)600和主升降機(jī)構(gòu)500的數(shù)量優(yōu)選為一個(gè)，當(dāng)然也可以設(shè)為兩個(gè)甚至更多。

具體的，用作主升降機(jī)構(gòu)500和副升降機(jī)構(gòu)600的多級油缸510的運(yùn)動(dòng)是相互獨(dú)立的，當(dāng)主升降機(jī)構(gòu)500做伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，副升降機(jī)構(gòu)600可以不工作，也可以連通液壓回路與主升降機(jī)構(gòu)500以相同或不同的速度運(yùn)動(dòng)，副升降機(jī)構(gòu)600的執(zhí)行端用來安裝輕型的傳感監(jiān)控設(shè)備，或者其執(zhí)行端伸出升降平臺400上與之相對應(yīng)的通孔410，并繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)直至與建筑物的天花板抵接并適當(dāng)壓緊，這樣，整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人平臺就可靠的固定在某一空間位置，為升降平臺400上機(jī)械手的順利工作創(chuàng)造良好條件，機(jī)械手在操作過程中，不會因移動(dòng)機(jī)器人平臺的晃動(dòng)而影響其正常工作。

多級油缸510由液壓系統(tǒng)300驅(qū)動(dòng)，液壓系統(tǒng)300包括油箱，液壓泵，電磁換向閥，液壓冷卻器以及電接點(diǎn)壓力表，液壓泵埋入大容量油箱中以減小液壓系統(tǒng)300的體積，提高移動(dòng)機(jī)器人平臺的緊湊性，減少占用空間，方便移動(dòng)和存儲，電磁換向閥控制主升降機(jī)構(gòu)500和副升降機(jī)構(gòu)600的升降，液壓冷卻器用于降低液壓油的溫度，防止液壓系統(tǒng)300和多級油缸510反復(fù)動(dòng)作造成過熱，使液壓油粘度降低，增加液壓系統(tǒng)300的泄露，電接點(diǎn)壓力表可以監(jiān)控液壓系統(tǒng)300的壓力值，對液壓系統(tǒng)300起到良好的過載保護(hù)作用。

進(jìn)一步的，可移動(dòng)底盤100上可以設(shè)置旋轉(zhuǎn)模塊，旋轉(zhuǎn)模塊包括電機(jī)和由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)平臺200，旋轉(zhuǎn)平臺200可以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)可以選擇伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)，主升降機(jī)構(gòu)500、副升降機(jī)構(gòu)600、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)700和液壓系統(tǒng)300均安裝在旋轉(zhuǎn)平臺200上，電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，電機(jī)上帶有電機(jī)編碼器，用于檢測旋轉(zhuǎn)平臺200所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，旋轉(zhuǎn)平臺200中采用大負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承用以承載較大的重量。旋轉(zhuǎn)平臺200的中間留有一個(gè)大直徑圓孔，用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺上各元件的電線網(wǎng)絡(luò)的通過。旋轉(zhuǎn)平臺200上有布置了三個(gè)接近傳感器，用于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺200的初定位以及較準(zhǔn)電機(jī)編碼器的讀數(shù)。

旋轉(zhuǎn)平臺200轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，升降平臺400跟隨旋轉(zhuǎn)平臺200轉(zhuǎn)動(dòng)，自然又增加了升降平臺400運(yùn)動(dòng)的自由度，進(jìn)一步增強(qiáng)了移動(dòng)機(jī)器人平臺的應(yīng)用范圍。

在本實(shí)施例中，可移動(dòng)底盤100優(yōu)選為輪式驅(qū)動(dòng)，包括但不限于兩輪驅(qū)動(dòng)，三輪驅(qū)動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)和全向輪驅(qū)動(dòng)，還可以選擇履帶式驅(qū)動(dòng)，在室內(nèi)最好選擇輪式驅(qū)動(dòng)，野外作業(yè)則選擇履帶式驅(qū)動(dòng)為最佳。采用四輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，其中兩輪采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另外兩輪則通過鏈傳動(dòng)的方式帶動(dòng)，直流電機(jī)自帶離合器，可以自由切斷直流電機(jī)的動(dòng)力輸出，進(jìn)而控制可移動(dòng)底盤100的啟停。

可移動(dòng)底盤100還上安裝有檢測其實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度的底盤編碼器，以及檢測障礙物的超聲波雷達(dá)傳感器，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平臺的自動(dòng)避障功能，更加提升其整體智能化水平。

升降平臺400上可以配備有不同功能的機(jī)械手，根據(jù)機(jī)械手功能的不同而完成不同的任務(wù)，成為不同的專用機(jī)器人，例如巡邏機(jī)器人和搬運(yùn)機(jī)器人等，升降平臺400上設(shè)置有檢測其上升高度的拉線式編碼器，以及限制其安全行程的接近開關(guān)，確保升降平臺400的升降高度合理可控。

控制系統(tǒng)800安裝在旋轉(zhuǎn)平臺200上，包括電控平臺接口820和電控箱810，用于控制可移動(dòng)底盤100，主升降機(jī)構(gòu)500、副升降機(jī)構(gòu)600和液壓系統(tǒng)300等，電控平臺接口820安裝在電控箱810上，用于提供適用升降平臺400上所安裝不同功能機(jī)械手的電源以及通信接口。

參閱圖1，移動(dòng)機(jī)器人平臺中的主升降機(jī)構(gòu)500和副升降機(jī)構(gòu)600未展開時(shí)，其尺寸為0.9*0.75*1.2m，具有較小的體積，但具有較大的工作范圍，參閱圖2和圖3，主升降機(jī)構(gòu)500和副升降機(jī)構(gòu)600在垂直方向上的工作行程可達(dá)2m，升降平臺400可以承受機(jī)械手的總重量達(dá)60kg。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。