本實用新型涉及一種機(jī)器人，具體一種全方位移動并聯(lián)機(jī)器人，屬于機(jī)器人設(shè)計與控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

移動機(jī)器人因其運動靈活、工作空間大，已廣泛應(yīng)用在服務(wù)、運輸、醫(yī)療、勘探以及排爆等領(lǐng)域。移動機(jī)器人按移動特性可分為非全方位和全方位兩種。與非全方位移動機(jī)器人相比，全方位移動機(jī)器人是一種具有平面內(nèi)三個自由度，且能夠?qū)崿F(xiàn)零曲率半徑運動的機(jī)器人，特別適合在狹窄工作空間以及需要精確定位和高精度軌跡跟蹤的場合進(jìn)行移動作業(yè)。

目前的移動機(jī)器人一般都是作為運動載體，通過搭載傳感器，或在其平臺上安裝機(jī)械臂來完成自主導(dǎo)航、探測或抓取等特定任務(wù)。2012年9月19日，中國實用新型專利申請CN101428420B公開了一種室內(nèi)多用途移動機(jī)器人實驗平臺，包括移動平臺以及搭載在上面的多個攝像頭及激光測距儀等，但并不具備復(fù)雜任務(wù)操作能力。2010年7月21日，中國實用新型專利CN102681542A公開了一種超冗余全方位移動操作臂，其采用的是串聯(lián)機(jī)械臂，其機(jī)動性能弱，無法滿足大剛度、高精密的工況環(huán)境下的作業(yè)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種機(jī)動性能強(qiáng)，能滿足大剛度、高精密等復(fù)雜任務(wù)的全方位移動并聯(lián)機(jī)器人。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的全方位移動并聯(lián)機(jī)器人，包括并聯(lián)機(jī)器人平臺、移動機(jī)器人平臺和控制器；所述并聯(lián)機(jī)器人平臺固定在移動機(jī)器人平臺上；

所述并聯(lián)機(jī)器人平臺包含動平臺和靜平臺，所述動平臺和靜平臺之間通過并聯(lián)控制機(jī)構(gòu)相連接；

所述移動機(jī)器人包括圓形底盤，所述圓形底盤沿圓周上對稱安裝三個驅(qū)動機(jī)構(gòu)；

所述并聯(lián)控制機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)均電連接控制器。

本實用新型中，所述并聯(lián)控制機(jī)構(gòu)包括六個直線驅(qū)動器，六個直線驅(qū)動器的一端分別通過球鉸與動平臺連接，另一端分別通過虎克鉸與靜平臺相連接。

本實用新型中，所述動平臺上安裝夾持器。

本實用新型中，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)和萬向輪，所述伺服電機(jī)固定在圓形底盤上，萬向輪與伺服電機(jī)連接。

本實用新型中，所述移動機(jī)器人平臺上安裝位置傳感器和無線定位及通訊模塊，所述位置傳感器和無線定位及通訊模塊均電連接控制器。

本實用新型的有益效果在于：(1)、通過將并聯(lián)機(jī)器人和移動機(jī)器人相結(jié)合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)全方位靈活的運動，而且具有高定位精度、大剛度等操作能力，很大程度上彌補(bǔ)了并聯(lián)機(jī)器人及移動機(jī)器人結(jié)構(gòu)和性能上的不足，提高全方位移動并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)對并完成復(fù)雜任務(wù)的能力；(2)、通過多機(jī)協(xié)同操作，能夠較好地完成大型設(shè)備的搬運及精密裝配等任務(wù)，柔性化程度高、成本低、精度高且穩(wěn)定性好；(3)、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作、使用、維護(hù)方便。

附圖說明

圖1為本實用新型全方位移動并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型中底盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型中驅(qū)動機(jī)構(gòu)在拆裝狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型全方位移動并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行多機(jī)協(xié)同操作任務(wù)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為協(xié)同操作方法控制結(jié)構(gòu)圖；

圖中，1-并聯(lián)機(jī)器人平臺，2-移動機(jī)器人平臺，3-動平臺，4-球鉸，5-直線驅(qū)動器，6-虎克鉸，7-靜平臺，8-車蓋，9-底盤，10-車廂，11-驅(qū)動機(jī)構(gòu)，12-伺服電機(jī)，13-安裝面，14-聯(lián)軸器，15-萬向輪，16-夾持器，17-待裝配件。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1至3所示，本實用新型的全方位移動并聯(lián)機(jī)器人，包含并聯(lián)機(jī)器人平臺1、移動機(jī)器人平臺2和控制器，并聯(lián)機(jī)器人平臺1固定安裝在移動機(jī)器人平臺2上，控制器安裝在移動機(jī)器人平臺2內(nèi)(圖中未顯示)，控制器可采用現(xiàn)有技術(shù)中的基于ARM或DSP架構(gòu)下開發(fā)的控制模塊。

并聯(lián)機(jī)器人平臺1包括動平臺3、第一至第六球鉸4、第一至第六直線驅(qū)動器5、第一至第六虎克鉸6和靜平臺7。動平臺3通過第一至第六球鉸4分別與第一至第六直線驅(qū)動器5的輸出軸連接，第一至第六直線驅(qū)動器5分別通過第一至第六虎克鉸6與靜平臺7連接，六個直線驅(qū)動器5電連接控制器。

在本實施方式中，直線驅(qū)動器5可采用現(xiàn)有技術(shù)中的電機(jī)驅(qū)動絲杠螺母、液壓驅(qū)動或氣壓驅(qū)動等產(chǎn)生直線運動的驅(qū)動方式。

靜平臺7固定在移動機(jī)器人平臺2上。動平臺3上安裝夾持器16，用于在裝配或搬運等操作任務(wù)中夾取待裝配件17。

移動機(jī)器人平臺2包含車蓋8和底盤9，車蓋8固定在底盤9上，車蓋8和底盤9均為圓形結(jié)構(gòu)，靜平臺7與車蓋8固定連接。

底盤9內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，形成車廂10。底盤9外側(cè)面上設(shè)有三個安裝面13，三個安裝面13沿圓底盤9周向120°對稱設(shè)置。三個安裝面13的內(nèi)側(cè)分別固定安裝伺服電機(jī)12，三個萬向輪15分別通過聯(lián)軸器14與伺服電機(jī)12連接，形成驅(qū)動機(jī)構(gòu)11。三個伺服電機(jī)12分別電連接控制器。

移動機(jī)器人的底盤9可安裝位置傳感器、無線定位及通訊模塊，傳感器、無線定位及通訊模塊均電連接控制器，用于在多機(jī)系統(tǒng)操作任務(wù)中進(jìn)行跟蹤、避障、導(dǎo)航及通訊。位置傳感器、無線定位及通訊模塊均采用現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的位置傳感器、無線定位及通訊模塊，本實用新型在此不展開描述。

本實用新型的工作過程為：當(dāng)待裝配件17重量在單個全方位移動并聯(lián)機(jī)器人能夠承載的范圍內(nèi)時，全方位移動并聯(lián)機(jī)器人中的控制器向第一至第三伺服電機(jī)12以及第一至第六直線驅(qū)動器5發(fā)送運動控制指令，實現(xiàn)移動機(jī)器人平臺2的全方位移動和并聯(lián)機(jī)器人平臺1位姿的變化，從而滿足裝配所需的位姿要求。

如圖4所示，當(dāng)待裝配件17重量在全方位移動并聯(lián)機(jī)器人能夠承載的范圍之外時，需要多臺全方位移動并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行協(xié)同操作，采用多機(jī)協(xié)同操作方法。多機(jī)協(xié)同操作時，根據(jù)任務(wù)要求來指定全方位移動并聯(lián)機(jī)器人的數(shù)量(本實施例中為3個)，并由總控制臺選定一臺全方位移動關(guān)聯(lián)機(jī)器人作為領(lǐng)隊機(jī)器人，其他的為跟隨機(jī)器人。

如圖5所示，總控制臺一方面通過無線通訊模塊實時的接收并處理領(lǐng)隊機(jī)器人和跟隨機(jī)器人反饋回來的位置信息，然后根據(jù)位置反饋，向領(lǐng)隊機(jī)器人發(fā)送運動控制指令，另一方面實時監(jiān)控各機(jī)器人的運行狀態(tài)，若領(lǐng)隊機(jī)器人出現(xiàn)故障，則總控制臺會發(fā)送終止領(lǐng)隊機(jī)器人的運動控制指令，并在跟隨機(jī)器人中按編號順序選擇下一個機(jī)器人作為領(lǐng)隊機(jī)器人，繼續(xù)進(jìn)行任務(wù)，若跟隨機(jī)器人出現(xiàn)故障，則總控制臺會向領(lǐng)隊機(jī)器人發(fā)送終止跟隨機(jī)器人運動的控制指令。

領(lǐng)隊機(jī)器人一方面通過無線定位及通訊模塊實時得向總控制臺發(fā)送自身的位置信息，另一方面通過傳感器探測周圍的環(huán)境信息，并獲取自身及跟隨機(jī)器人的最佳運動路徑(本實施例中，最佳運動路徑是按照機(jī)器人自身距離任務(wù)目標(biāo)的無碰撞最短路徑來確定)，并通過無線定位及通訊模塊向跟隨機(jī)器人發(fā)送運動指令。

跟隨機(jī)器人通過無線定位及通訊模塊實時的向總控制臺發(fā)送自身的位置信息，并且接收領(lǐng)隊機(jī)器人的運動控制指令。

多機(jī)協(xié)同操作方法的具體過程為：

1、總控制臺通過無線通訊模塊實時的接收并處理領(lǐng)隊機(jī)器人和跟隨機(jī)器人反饋回來的位置信息，然后根據(jù)位置反饋，向領(lǐng)隊機(jī)器人發(fā)送運動控制指令；并實時監(jiān)控各跟隨機(jī)器人的運行狀態(tài)。

2、領(lǐng)隊機(jī)器人在接收到總控制臺發(fā)送的搬運待裝配件的指令后，通過位置傳感器探測周圍的環(huán)境信息，并獲取自身及跟隨機(jī)器人的最佳運動路徑，并通過無線定位及通訊模塊向跟隨機(jī)器人發(fā)送搬運待裝配件的運動指令。

3、跟隨機(jī)器人通過無線定位及通訊模塊接收到領(lǐng)隊機(jī)器人的運動控制指令后，按照單機(jī)操作方式進(jìn)行任務(wù)操作。

4、若在搬運過程中，領(lǐng)隊機(jī)器人出現(xiàn)故障，總控制臺會發(fā)送終止領(lǐng)隊機(jī)器人的運動控制指令，并在跟隨機(jī)器人中按編號順序選擇下一個機(jī)器人作為領(lǐng)隊機(jī)器人，繼續(xù)進(jìn)行任務(wù)；

若跟隨機(jī)器人出現(xiàn)故障，則總控制臺會向領(lǐng)隊機(jī)器人發(fā)送終止跟隨機(jī)器人運動的控制指令。

本實用新型具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。