悬挂式机器人导轨方向定位装置及其定位方法与流程

本发明涉及一种悬挂式机器人导轨方向定位装置及其定位方法。

背景技术：

悬挂式机器人在导轨快速行驶时，对导轨的定位有比较高的要求，中国专利公开了一种悬挂式机器人系统和分拣系统及其方向判别方法，申请号为cn201810417520.0，该专利通过摄像头采集导轨的位置信息从而获得悬挂式机器人前轮和后轮与在导轨中行驶时的位置信息。

技术实现要素：

本发明提供了一种悬挂式机器人导轨方向定位装置，采用电感线圈采集位置信息，显然本发明提供了一种与现有技术完全不同的技术方案。

本发明的技术方案是：

一种悬挂式机器人导轨方向定位装置，包括：

悬挂式机器人本体，其设置有前滚动组件、后滚动组件、前转向组件、后转向组件，前滚动组件能控制两个前轮滚动，后滚动组件能控制两个后轮滚动，两个前轮和两个后轮能沿着左导轨和右导轨行驶，前转向组件能控制前滚动组件中的两个前轮转动方向，后转向组件能控制后滚动组件中的两个后轮转动方向，左导轨和右导轨为金属导轨；

还包括：

前第一线圈板和前第二线圈板，其固定在前滚动组件中能转动的部件上且位于两个前轮的前方和后方；

后第一线圈板和后第二线圈板，其固定在后滚动组件中能转动的部件上且位于两个后轮的前方和后方；

每块线圈板均安装有至少四个线圈，其中,第一基准线圈能对准左导轨，第二基准线圈能对准右导轨，第一调整线圈部分对准左导轨、部分对准左导轨和右导轨之间的缝隙，第二调整线圈部分对准右导轨、部分对准左导轨和右导轨之间的缝隙，第一调整线圈和第二调整线圈均为一个以上，线圈的电感量与导轨的位置相关；

每块线圈板中的第一基准线圈、第二基准线圈、第一调整线圈和第二调整线圈分别输入控制器，控制器能根据线圈的电感量变化来控制两个前轮和/或两个后轮转动方向。

控制器由悬挂式机器人本体内的充电电池供电。

悬挂式机器人及其导轨的其它结构可参见中国专利cn201810417520.0，悬挂式机器人系统和分拣系统及其方向判别方法。

本发明相对于摄像头采集导轨信息的优势是不受光线、灰尘影响，抗干扰能力强。

进一步地，所述控制器包括四个振荡电路，每个振荡电路包括集成电路、电容和所述线圈，该振荡电路能将模拟电路转换成数字电路后输送到控制模块，控制模块经驱动电路控制前转向组件中的前转向电机和后转向组件中的后转向电机动作。

作为优选，所述前滚动组件包括：

前支撑板，其与悬挂式机器人本体机架固定，；

前转动支架，其经前轴承与前支撑板可转动固定；

前减速机，其壳体与前转动支架固定；

前滚轮，两个，行驶在左导轨和右导轨上，两个前滚轮与前减速机的输出轴固定，或者，两个前滚轮中的一个与前减速机的输出轴固定、另一个可转动地套在前减速机的输出轴外；需要说明的是，两个滚轮与减速机的输出轴固定，其存在的缺点是，弯道行驶时，内道与外道行程不同，有一个滚轮与导轨之间会产生非滚动摩擦；两个滚轮中的另一个可转动地套在减速机的输出轴外，其存在的优点是，弯道行驶时，内道与外道虽然行程不同，但可以调节速度，差速滚动，从而减少滚轮与导轨的非滚动摩擦；

前驱动电机，其壳体与前减速机壳体固定、转轴与前减速机的输入轴固定，前驱动电机转动能带动两个前滚轮转动；

所述的前第一线圈板和前第二线圈板与前转动支架、前驱动电机或前减速机固定；

作为优选，所述后滚动组件包括：

后支撑板，其与悬挂式机器人本体机架固定，悬挂式机器人本体机架包括连接前支撑板和后支撑板的连接板；

后转动支架，其经后轴承与后支撑板可转动固定；

后减速机，其壳体与后转动支架固定；

后滚轮，两个，行驶在左导轨和右导轨上，两个后滚轮与后减速机的输出轴固定，或者，两个后滚轮中的一个与后减速机的输出轴固定、另一个可转动地套在后减速机的输出轴外；

后驱动电机，其壳体与后减速机壳体固定、转轴与减速机的输入轴固定，后驱动电机转动能带动后滚轮转动；

所述的后第一线圈板和后第二线圈板与后转动支架、后驱动电机或后减速机固定；

前驱动电机和后驱动电机电连接所述的控制器。

所述前转向组件包括：

前转向板，其一端与前转动支架固定、另一端悬空且固定有前圆弧形齿条；

前转向电机，其壳体与前支撑板固定、转动轴经前齿轮与前圆弧形齿条啮合，前转向电机转动能带动前滚轮转向，从而能实现悬挂式机器人本体转弯；

作为优选，所述后转向组件包括：

后转向板，其一端与后转动支架固定、另一端悬空且固定有后圆弧形齿条；

后转向电机，其壳体与后支撑板固定、转动轴经后齿轮与后圆弧形齿条啮合，后转向电机转动能带动后滚轮转向，从而能实现悬挂式机器人本体转弯；

前转向电机和后转向电机电连接所述的控制器。

本发明用圆弧形齿条与齿轮啮合替代减速器，具有成本低、重量轻的优点。

所述前圆弧形齿条的两端设置有前限位块，该前限位块能对前转向板的转动角度进行限位；

所述后圆弧形齿条的两端设置有后限位块，该后限位块能对后转向板的转动角度进行限位。

所述前支撑板开设有前转向通孔，所述的前转向电机固定在所述前支撑板的下方，所述前转向板和前圆弧形齿条安装在前支撑板的上方，前转向电机转动轴穿过该前转向通孔经所述前齿轮与所述的前圆弧形齿条啮合；

所述后支撑板开设有后转向通孔，所述的后转向电机固定在所述后支撑板的下方，所述后转向板和后圆弧形齿条安装在后支撑板的上方，后转向电机转动轴穿过该后转向通孔经所述后齿轮与所述的后圆弧形齿条啮合，塑料作为齿条时噪音低。

所述前转动支架上部分侧视为t字形结构、下部为圆柱形，圆柱形经所述的前轴承与前支撑板固定；所述前转向板开设有前长槽，该前长槽插在前转动支架t字形结构且经前螺钉与t字形结构固定；

所述后转动支架上部分侧视为t字形结构、下部为圆柱形，圆柱形经所述的后轴承与后支撑板固定；所述后转向板开设有后长槽，该后长槽插在后转动支架t字形结构且经后螺钉与t字形结构固定。

所述悬挂式机器人本体包括分拣或运货机器人。

一种悬挂式机器人导轨方向定位装置的定位方法，包括如下步骤：

s1悬挂式机器人本体行驶过程中选择左导轨或右导轨作为参考导轨；

s2当选中左导轨作为参考导轨时，控制器采集其中一块线圈板上第一基准线圈的电感量作为参考值，同时采集第一调整线圈的电感量；

s3根据第一基准线圈电感量和第一调整线圈电感量的对应关系，确定第一调整线圈相对于左导轨缝隙边缘的位置；

s4用同样方法，确定其它三块线圈板上的第一调整线圈相对于左导轨缝隙边缘的位置；

s5根据四块线圈板上第一调整线圈相对于左导轨缝隙边缘的位置，控制器通过前转向电机调整前轮转动方向，通过后转向电机调整后轮转动方向，从而实现悬挂式机器人本体直行、左转或右转；

s6当选中右导轨作为参考导轨时，步骤s2至步骤s5中，第一基准线圈替换为第二基准线圈，第一调整线圈替换为第二调整线圈，左导轨替换为右导轨。

由于受到安装精度、材料因素的影响，需要预先进行标定，第一基准线圈电感量、第一调整线圈相对于左导轨缝隙边缘在不同距离时对应的电感量，能够预先采集并存储在控制器存储器中，挂式机器人本体行驶过程中，只要采集到第一基准线圈电感量和第一调整线圈电感量就能确定第一调整线圈与左导轨缝隙边缘的距离；第二基准线圈电感量、第二调整线圈相对于右导轨缝隙边缘在不同距离时对应的电感量，能够预先采集并存储在控制器存储器中，悬挂式机器人本体行驶过程中，只要采集到第二基准线圈电感量和第二调整线圈电感量就能确定第二调整线圈与右导轨缝隙边缘的距离。

本发明的基本工作原理是：

以分拣包裹或运货为例，本悬挂式机器人通过无线与服务器连接，服务器能控制悬挂式机器人前进、后退、转弯、卸货等，悬挂式机器人在行驶过程中不断地将所处地址发给服务器，当需要右转时，通常选择右导轨作为参考导轨，当需要左转时，通常选择左导轨作为参考导轨，当行驶到目标地址时，将货物卸载在指定位置，在行驶过程中，控制器根据服务器的指令不断调整自身行驶的方向，确保悬挂式机器人不发生轮子以外的摩擦。

本发明具有结构简单、成本低、可靠性好、抗干扰能力强的有益效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本发明线圈结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的说明：

如图所示，一种悬挂式机器人导轨方向定位装置，包括：

悬挂式机器人本体，其设置有前滚动组件、后滚动组件、前转向组件、后转向组件，前滚动组件能控制两个前轮滚动，后滚动组件能控制两个后轮滚动，两个前轮和两个后轮能沿着左导轨和右导轨行驶，前转向组件能控制前滚动组件中的两个前轮2转动方向，后转向组件能控制后滚动组件中的两个后轮转动方向，左导轨和右导轨为金属导轨；

前第一线圈板91和前第二线圈板92，其固定在前滚动组件中能转动的部件上且位于两个前轮的前方和后方；

后第一线圈板93和后第二线圈板94，其固定在后滚动组件中能转动的部件上且位于两个后轮的前方和后方；

线圈板通常选用pcb板，pcb板还能用于安装集成电路、电容和线圈等电路。

每块线圈板均安装有四个线圈，其中,第一基准线圈901能对准左导轨，第二基准线圈902能对准右导轨，第一调整线圈903部分对准左导轨、部分对准左导轨和右导轨之间的缝隙，第二调整线圈部分对准右导轨、部分对准左导轨和右导轨之间的缝隙，线圈的电感量与导轨的位置相关；

每块线圈板中的第一基准线圈901、第二基准线圈902、第一调整线圈903和第二调整线圈904分别输入控制器，控制器能根据线圈的电感量变化来控制两个前轮和/或两个后轮转动方向，控制器由悬挂式机器人本体内的充电电池供电。

控制器包括四个振荡电路，每个振荡电路包括集成电路、电容和线圈，该振荡电路能将模拟电路转换成数字电路后输送到控制模块，

控制模块经驱动电路控制前转向组件中的前转向电机5和后转向组件中的后转向电机动作。

集成电路选用ldc1314/ldc1614。

前滚动组件包括：

前支撑板1，其与悬挂式机器人本体机架固定；

前转动支架3，其经前轴承与前支撑板1可转动固定；

前减速机8，其壳体与前转动支架3固定；

前滚轮2，两个，行驶在左导轨和右导轨上，两个前滚轮2与前减速机8的输出轴固定，或者，两个前滚轮2中的一个与前减速机8的输出轴固定、另一个可转动地套在前减速机8的输出轴外；

前减速机8，其输出轴与前滚轮2转轴固定，前减速机8壳体与前转动支架3固定，前滚轮2能行驶在左导轨和右导轨上；

前驱动电机7，其壳体与前减速机8壳体固定、转轴与前减速机8的输入轴固定，前驱动电机7转动能带动两个前滚轮2转动；

前第一线圈板和前第二线圈板与前转动支架3、前驱动电机7或前减速机8固定；

后滚动组件包括：

后支撑板，其与悬挂式机器人本体机架固定；

后转动支架，其经后轴承与后支撑板可转动固定；

后减速机，其壳体与后转动支架固定；

后滚轮，两个，行驶在左导轨和右导轨上，两个后滚轮与后减速机的输出轴固定，或者，两个后滚轮中的一个与后减速机的输出轴固定、另一个可转动地套在后减速机的输出轴外；

后驱动电机，其壳体与后减速机壳体固定、转轴与减速机的输入轴固定，后驱动电机转动能带动后滚轮转动；

后第一线圈板93和后第二线圈板94与后转动支架、后驱动电机或后减速机固定；

前驱动电机7和后驱动电机电连接控制器。

前转向组件包括：

前转向板4，其一端与前转动支架3固定、另一端悬空且固定有前圆弧形齿条6；

前转向电机5，其壳体与前支撑板1固定、转动轴经前齿轮51与前圆弧形齿条6啮合，前转向电机5转动能带动前滚轮2转向，从而能实现悬挂式机器人本体转弯；

后转向组件包括：

后转向板，其一端与后转动支架固定、另一端悬空且固定有后圆弧形齿条；

后转向电机，其壳体与后支撑板固定、转动轴经后齿轮与后圆弧形齿条啮合，后转向电机转动能带动后滚轮转向，从而能实现悬挂式机器人本体转弯；

前转向电机5和后转向电机电连接控制器。

前圆弧形齿条6的两端设置有前限位块61，该前限位块61能对前转向板4的转动角度进行限位；

后圆弧形齿条的两端设置有后限位块，该后限位块能对后转向板的转动角度进行限位。

前支撑板1开设有前转向通孔11，前转向电机5固定在前支撑板1的下方，前转向板4和前圆弧形齿条6安装在前支撑板1的上方，前转向电机5转动轴穿过该前转向通孔11经前齿轮51与前圆弧形齿条6啮合；

后支撑板开设有后转向通孔，后转向电机固定在后支撑板的下方，后转向板和后圆弧形齿条安装在后支撑板的上方，后转向电机转动轴穿过该后转向通孔经后齿轮与后圆弧形齿条啮合。

前转动支架3上部分侧视为t字形结构、下部为圆柱形，圆柱形经前轴承与前支撑板1固定；前转向板4开设有前长槽，该前长槽插在前转动支架3t字形结构且经前螺钉与t字形结构固定；

后转动支架上部分侧视为t字形结构、下部为圆柱形，圆柱形经后轴承与后支撑板固定；后转向板开设有后长槽，该后长槽插在后转动支架t字形结构且经后螺钉与t字形结构固定。

悬挂式机器人本体包括分拣或运货机器人。

一种悬挂式机器人导轨方向定位装置的定位方法，包括如下步骤：

s1悬挂式机器人本体行驶过程中选择左导轨或右导轨作为参考导轨；

s2当选中左导轨作为参考导轨时，控制器采集其中一块线圈板上第一基准线圈901的电感量作为参考值，同时采集第一调整线圈903的电感量；

s3根据第一基准线圈901电感量和第一调整线圈电感量903的对应关系，确定第一调整线圈901相对于左导轨缝隙边缘的位置；

s4用同样方法，确定其它三块线圈板上的第一调整线圈903相对于左导轨缝隙边缘的位置；

s5根据四块线圈板上第一调整线圈903相对于左导轨缝隙边缘的位置，控制器通过前转向电机5调整前轮2转动方向，通过后转向电机调整后轮转动方向，从而实现悬挂式机器人本体直行、左转或右转；

s6当选中右导轨作为参考导轨时，步骤s2至步骤s5中，第一基准线圈901替换为第二基准线圈902，第一调整线圈903替换为第二调整线圈904，左导轨替换为右导轨。

第一基准线圈901电感量、第一调整线圈903相对于左导轨缝隙边缘在不同距离时对应的电感量，能够预先采集并存储在控制器存储器中，挂式机器人本体行驶过程中，只要采集到第一基准线圈901电感量和第一调整线圈903电感量就能确定第一调整线圈903与左导轨缝隙边缘的距离；第二基准线圈902电感量、第二调整线圈904相对于右导轨缝隙边缘在不同距离时对应的电感量，能够预先采集并存储在控制器存储器中，挂式机器人本体行驶过程中，只要采集到第二基准线圈902电感量和第二调整线圈904电感量就能确定第二调整线圈904与右导轨缝隙边缘的距离。