一种应用于子母式机器人的升降式运输舱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于子母式机器人的升降式运输舱，包括：舱体、升降平台和控制单元，其中：舱体用于提供仓储空间，并产生仓储信号发送给控制单元；升降平台固定在舱体上，与控制单元电气连接，用于根据控制单元的驱动进行升降运动，并产生平台信号发送给控制单元；控制单元与舱体和升降平台电气连接，用于接收来自舱体的仓储信号以及来自升降平台的平台信号以实现升降式运输舱的工作状态的监测，并驱动升降平台进行升降运动。本发明结构简单，可方便地实现子母式机器人系统对子机器人的仓储、释放与回收。
【专利说明】一种应用于子母式机器人的升降式运输舱
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人【技术领域】，尤其是一种应用于子母式机器人的升降式运输舱。
【背景技术】
[0002]随着机器人技术的发展和应用领域的不断拓展，多机器人系统因其突出的并行性、鲁棒性以及灵活性被广泛研究，其中整合较大尺寸机器人航行能力与较小尺寸机器人特定工作空间适应能力的子母式机器人系统受到重视。鉴于子母式机器人对环境优良的适应能力，国内外研究机构开展了一系列研究，已经研发出多种类型的子母式机器人。目前研究最为普遍是地-地子母式机器人，现有的地-地子母式机器人系统中，仓储、释放与回收子机器人的运输舱在调度多个子机器人方面缺乏灵活性，因此，有必要设计一个可灵活调度多个子机器人的运输舱。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是要提供一种应用于子母式机器人的升降式运输舱，能够实现对多个子机器人的灵活调度。
[0004]为了实现以上目的，本发明提出一种应用于子母式机器人的升降式运输舱，该运输舱包括:舱体、升降平台和控制单元，其中:
[0005]所述舱体用于提供仓储空间，并产生仓储信号发送给所述控制单元；
[0006]所述升降平台固定在所述舱体上，与所述控制单元电气连接，用于根据所述控制单元的驱动进行升降运动，并产生平台信号发送给所述控制单元；
[0007]所述控制单元与所述舱体和所述升降平台电气连接，用于接收来自所述舱体的仓储信号以及来自所述升降平台的平台信号以实现所述升降式运输舱的工作状态的监测，并驱动所述升降平台进行升降运动。
[0008]其中，所述舱体包括底板、后盖板、左盖板、右盖板、顶盖、隔板、底层限位开关和次层限位开关，其中:
[0009]所述底板、后盖板、左盖板、右盖板和顶盖构成一个开口的仓储空间；
[0010]所述隔板水平放置于顶盖和底板之间，用于将所述仓储空间隔开；
[0011]所述底层限位开关和次层限位开关分别固定在底板和隔板上，用于产生舱体的仓储信号，所述底层限位开关用于判断是否有子机器人位于底板上，所述次层限位开关用于判断是否有子机器人位于隔板上。
[0012]其中，所述隔板的数量为一块或多块，通过增加所述隔板的数量可以增加升降式运输舱的舱体所仓储的子机器人的数量。
[0013]其中，所述升降平台包括升降板、左步进电机、左联轴器、左丝杠、左丝杠螺母、左滑块、左导轨、右步进电机、右联轴器、右丝杠、右丝杠螺母、右滑块、右导轨、负载限位开关和升降限位开关，其中:
[0014]所述负载限位开关和升降限位开关分别固定在升降板上和左导轨的上侧，用于产生升降平台的平台信号，所述负载限位开关用于判断是否有子机器人位于升降板上，所述升降限位开关用于判断升降板是否到达上升极限位置；
[0015]所述左导轨固定在左盖板上，左步进电机固定在左导轨的上端，左步进电机的转轴通过左联轴器与左丝杠连接在一起，左丝杠螺母嵌入左滑块并套于左丝杠上；
[0016]所述右导轨固定在右盖板上，右步进电机固定在右导轨的上端，右步进电机的转轴通过右联轴器与右丝杠连接在一起，右丝杠螺母嵌入右滑块并套于右丝杠上；
[0017]所述左滑块与升降板的左侧相接，右滑块与升降板的右侧相接；
[0018]所述左步进电机和右步进电机通过丝杠传动共同带动升降板做升降运动。
[0019]其中，所述控制单元包括控制板、通讯模块、电机驱动器和供电单元，其中:
[0020]所述控制板和电机驱动器位于舱体内侧并固定在后盖板上；
[0021]所述通讯模块嵌在控制板上，用于实现升降式运输舱与子机器人之间的信息交互；
[0022]所述供电单元固定于顶盖的上方，用于为所述控制板、通讯模块、电机驱动器提供电源。
[0023]其中，所述控制板与电机驱动器、舱体的底层限位开关、舱体的次层限位开关、升降平台的升降限位开关、升降平台的负载限位开关连接，用于接收舱体的仓储信号以及升降平台的平台信号以实现所述升降式运输舱的工作状态的监测，并产生电机驱动器的驱动信号。
[0024]其中，所述控制单元的电机驱动器同时连接升降平台的左步进电机和右步进电机，以根据所述驱动信号驱动左步进电机和右步进电机同步运动，使得升降平台的左滑块和右滑块的运动一致，保证升降平台的升降板平稳运动。
[0025]其中，所述舱体的底板、左盖板、右盖板采用铝合金制作，后盖板、顶盖、隔板采用有机玻璃制作。
[0026]其中，所述升降平台的升降板、左联轴器、左滑块、左导轨、右联轴器、右滑块、右导轨采用铝合金制作，左丝杠、右丝杠采用钢材料制作，左丝杠螺母、右丝杠螺母采用黄铜材料制作。
[0027]本发明结构简单，可方便地实现子母式机器人系统对子机器人的仓储、释放与回收。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明应用于子母式机器人的升降式运输舱的结构示意图；
[0029]图2是本发明应用于子母式机器人的升降式运输舱的正面示意图。
【具体实施方式】
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0031]图1是本发明应用于子母式机器人的升降式运输舱的结构示意图，图2是本发明应用于子母式机器人的升降式运输舱的正面示意图，如图1和图2所示，所述升降式运输舱包括舱体、升降平台和控制单元，其中:
[0032]所述舱体用于提供仓储空间，并产生仓储信号发送给所述控制单元，其中，所述仓储空间可以容纳子机器人等物体；
[0033]所述舱体包括底板1、后盖板2、左盖板3、右盖板4、顶盖5、隔板6、底层限位开关7和次层限位开关8，其中:
[0034]所述底板1、后盖板2、左盖板3、右盖板4和顶盖5构成一个开口的仓储空间；
[0035]所述隔板6水平放置于顶盖5和底板I之间，用于将所述仓储空间隔开；
[0036]所述底层限位开关7和次层限位开关8分别固定在底板I和隔板6上，用于产生舱体的仓储信号，所述底层限位开关7用于判断是否有子机器人位于底板I上，所述次层限位开关8用于判断是否有子机器人位于隔板6上。
[0037]其中，所述隔板6的数量为一块或多块，通过增加隔板6的数量可以增加升降式运输舱的舱体所仓储的子机器人的数量。
[0038]所述升降平台固定在所述舱体上，与所述控制单元电气连接，用于根据所述控制单元的驱动进行升降运动，并产生平台信号发送给所述控制单元；
[0039]所述升降平台包括升降板21、左步进电机9、左联轴器10、左丝杠11、左丝杠螺母12、左滑块13、左导轨14、右步进电机15、右联轴器16、右丝杠17、右丝杠螺母18、右滑块19、右导轨20、负载限位开关23和升降限位开关22，其中:
[0040]所述负载限位开关23和升降限位开关22分别固定在升降板21上和左导轨14的上侧，用于产生升降平台的平台信号，所述负载限位开关23用于判断是否有子机器人位于升降板21上，所述升降限位开关22用于判断升降板21是否到达上升极限位置；
[0041]所述左导轨14固定在左盖板3上，左步进电机9固定在左导轨14的上端，左步进电机9的转轴通过左联轴器10与左丝杠11连接在一起，左丝杠螺母12嵌入左滑块13并套于左丝杠11上；
[0042]所述右导轨20固定在右盖板4上，右步进电机15固定在右导轨20的上端，右步进电机15的转轴通过右联轴器16与右丝杠17连接在一起，右丝杠螺母18嵌入右滑块19并套于右丝杠17上；
[0043]所述左滑块13与升降板21的左侧相接，右滑块19与升降板21的右侧相接。
[0044]根据上述结构，所述左步进电机9和右步进电机15通过丝杠传动共同带动升降板21做升降运动，具体地，左步进电机9通过左联轴器10带动左丝杠11转动，从而带动左丝杠螺母12做升降运动，由于左丝杠螺母12嵌入在左滑块13中，所以左滑块13会随之做升降运动；右步进电机15通过右联轴器16带动右丝杠17转动,从而带动右丝杠螺母18做升降运动，由于右丝杠螺母18嵌入在右滑块19中，所以右滑块19会随之做升降运动；左滑块13和右滑块19做升降运动会带动与它们相连接的升降板21做升降运动。
[0045]所述控制单元与所述舱体和所述升降平台电气连接，用于接收来自所述舱体的仓储信号以及来自所述升降平台的平台信号以实现所述升降式运输舱的工作状态的监测，并驱动所述升降平台进行升降运动。
[0046]所述控制单元包括控制板24、通讯模块25、电机驱动器26和供电单元27，其中:
[0047]所述控制板24和电机驱动器26位于舱体内侧并固定在后盖板2上；
[0048]所述通讯模块25嵌在控制板24上，用于实现升降式运输舱与子机器人之间的信息交互；
[0049]所述供电单元27固定于顶盖5的上方，用于为所述控制板24、通讯模块25、电机驱动器26提供电源。
[0050]所述控制板24与电机驱动器26、舱体的底层限位开关7、舱体的次层限位开关8、升降平台的升降限位开关22、升降平台的负载限位开关23连接，用于接收舱体的仓储信号以及升降平台的平台信号以实现所述升降式运输舱的工作状态的监测，并产生电机驱动器26的驱动信号。
[0051]所述控制单元的电机驱动器26同时连接升降平台的左步进电机9和右步进电机15，以根据所述驱动信号驱动左步进电机9和右步进电机15同步运动，使得升降平台的左滑块13和右滑块19的运动一致，保证升降平台的升降板21平稳运动。
[0052]其中，所述控制单元的供电单元27、控制板24、电机驱动器26之间互为常规电气连接；舱体的底层限位开关7、次层限位开关8与控制单元的控制板24之间为常规电气连接；升降平台的升降限位开关22、负载限位开关23与控制单元的控制板24之间为常规电气连接。
[0053]在本发明一实施例中，所述舱体的底板、左盖板、右盖板采用铝合金制作，后盖板、顶盖、隔板采用有机玻璃制作，底板、后盖板、左盖板、右盖板和顶盖通过丙稀酸AB胶粘连成一个开口的仓储空间，隔板通过丙稀酸AB胶与后盖板、左盖板、右盖板相粘连。升降平台的升降板、左联轴器、左滑块、左导轨、右联轴器、右滑块、右导轨采用铝合金制作，左丝杠、右丝杠采用45#钢制作，左丝杠螺母、右丝杠螺母采用黄铜材料制作。左导轨和左盖板、右导轨和右盖板、左滑块与升降板的左侧、右滑块与升降板的右侧、左步进电机和左导轨、右步进电机和右导轨均为螺纹连接。控制单元的控制板和电机驱动器均通过螺纹连接固定在舱体的后盖板上。左步进电机、右步进电机和电机驱动器采用亿星科技公司型号为42BYG250C的步进电机套件；底层限位开关、次层限位开关、负载限位开关和升降限位开关采用欧姆龙公司的WLCA2。控制板以ATmegal28单片机为处理器；通讯模块采用广州汇承信技公司HC06无线蓝牙模块；供电单元采用12V/5000mAh锂电池组。
[0054]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，该运输舱包括:舱体、升降平台和控制单元，其中: 所述舱体用于提供仓储空间，并产生仓储信号发送给所述控制单元； 所述升降平台固定在所述舱体上，与所述控制单元电气连接，用于根据所述控制单元的驱动进行升降运动，并产生平台信号发送给所述控制单元； 所述控制单元与所述舱体和所述升降平台电气连接，用于接收来自所述舱体的仓储信号以及来自所述升降平台的平台信号以实现所述升降式运输舱的工作状态的监测，并驱动所述升降平台进行升降运动。
2.根据权利要求1所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述舱体包括底板、后盖板、左盖板、右盖板、顶盖、隔板、底层限位开关和次层限位开关，其中: 所述底板、后盖板、左盖板、右盖板和顶盖构成一个开口的仓储空间； 所述隔板水平放置于顶盖和底板之间，用于将所述仓储空间隔开； 所述底层限位开关和次层限位开关分别固定在底板和隔板上，用于产生舱体的仓储信号，所述底层限位开关用于判断是否有子机器人位于底板上，所述次层限位开关用于判断是否有子机器人位于隔板上。
3.根据权利要求2所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述隔板的数量为一块或多块，通过增加所述隔板的数量可以增加升降式运输舱的舱体所仓储的子机器人的数量。
4.根据权利要求1所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述升降平台包括升降板、左步进电机、左联轴器、左丝杠、左丝杠螺母、左滑块、左导轨、右步进电机、右联轴器、右丝杠、右丝杠螺母、右滑块、右导轨、负载限位开关和升降限位开关，其中: 所述负载限位开关和升降限位开关分别固定在升降板上和左导轨的上侧，用于产生升降平台的平台信号，所述负载限位开关用于判断是否有子机器人位于升降板上，所述升降限位开关用于判断升降板是否到达上升极限位置； 所述左导轨固定在左盖板上，左步进电机固定在左导轨的上端，左步进电机的转轴通过左联轴器与左丝杠连接在一起，左丝杠螺母嵌入左滑块并套于左丝杠上； 所述右导轨固定在右盖板上，右步进电机固定在右导轨的上端，右步进电机的转轴通过右联轴器与右丝杠连接在一起，右丝杠螺母嵌入右滑块并套于右丝杠上； 所述左滑块与升降板的左侧相接，右滑块与升降板的右侧相接； 所述左步进电机和右步进电机通过丝杠传动共同带动升降板做升降运动。
5.根据权利要求1所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述控制单元包括控制板、通讯模块、电机驱动器和供电单元，其中: 所述控制板和电机驱动器位于舱体内侧并固定在后盖板上； 所述通讯模块嵌在控制板上，用于实现升降式运输舱与子机器人之间的信息交互； 所述供电单元固定于顶盖的上方，用于为所述控制板、通讯模块、电机驱动器提供电源。
6.根据权利要求5所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述控制板与电机驱动器、舱体的底层限位开关、舱体的次层限位开关、升降平台的升降限位开关、升降平台的负载限位开关连接，用于接收舱体的仓储信号以及升降平台的平台信号以实现所述升降式运输舱的工作状态的监测，并产生电机驱动器的驱动信号。
7.根据权利要求5所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述控制单元的电机驱动器同时连接升降平台的左步进电机和右步进电机，以根据所述驱动信号驱动左步进电机和右步进电机同步运动，使得升降平台的左滑块和右滑块的运动一致，保证升降平台的升降板平稳运动。
8.根据权利要求1所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述舱体的底板、左盖板、右盖板采用铝合金制作，后盖板、顶盖、隔板采用有机玻璃制作。
9.根据权利要求1所述的应用于子母式机器人的升降式运输舱，其特征在于，所述升降平台的升降板、左联轴器、左滑块、左导轨、右联轴器、右滑块、右导轨采用铝合金制作，左丝杠、右丝杠采用钢材料制作，左丝杠螺母、右丝杠螺母采用黄铜材料制作。
【文档编号】B25J19/00GK104260110SQ201410333909
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】曹志强, 赵鹏, 周超, 徐德, 谭民 申请人:中国科学院自动化研究所