一种基于人工智能的工业生产用避障机器人及其使用方法

本发明涉及工业生产避障机器人技术领域，具体为一种基于人工智能的工业生产用避障机器人及其使用方法。

背景技术：

随着社会的不断发展和科技的不断进步，机械化、自动化、标准化生产已经逐渐成为发展趋势，传统的生产方式，已经越来越不能适应时代的发展要求，现今工业现场的搬运机器人，主要适用于替代人力进行工件的搬运，用于改善工人的劳动强度，减少搬运的成本。

现有的避障机器人在输送货物遇到障碍物时，不能灵活进行转向，从而会使得装置与障碍物进行多次碰撞，使得货物发生掉落，影响货物的使用寿命，且在遇到墙壁时不能快速改变行进方向，进而影响装置避障效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于人工智能的工业生产用避障机器人及其使用方法，具备转向灵活，灵活避障的优点，解决了避障机器人在移动中避障机器人转向不灵活，且在进行输送时遇到墙壁时不能快速进行转向的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于人工智能的工业生产用避障机器人，包括底盘、安装板、安装壳和输送框，所述底盘的两端共同活动连接有安装梁，所述安装梁的内部转动安装有转动杆，所述转动杆的两侧均安装有移动轮，所述转动杆表面的上侧均设置有安装轴，所述底盘内部的一侧安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的动力输出端设置有第一传动齿，所述底盘内部的中间位置处转动安装有旋转杆，所述旋转杆外侧的底端安装有第一连接齿，所述底盘内部的另一侧转动安装有安装杆，所述安装杆的表面传动连接有履带，所述安装杆的一端安装有第二连接齿，所述转动杆外侧的两端均设置有连接轴，所述安装轴的相对一侧活动连接有第一连接滑块，所述第一连接滑块的相对一侧螺纹连接有第一旋转丝杆，所述底盘一端的一侧安装有单片机，所述底盘另一端的一侧安装有蓄电池，所述底盘的另一侧安装有报警器，所述连接轴的上侧对称设置有数量为两组的减震，所述减震的上端设置有安装板，所述安装板底端的两侧对称安装有承载梁，所述承载梁的底端旋转安装有第二驱动电机，所述第二驱动电机的动力输出端安装有第二传动齿，所述减震的上端设置有辅助轮，所述旋转杆的上端安装有旋转盘，所述旋转盘上端的一侧安装有第三驱动电机，所述第三驱动电机的动力输出端安装有第三传动齿，所述旋转盘上端的两侧对称安装有第一安装块，所述第一安装块的内部转动安装有第二旋转丝杆，所述第二旋转丝杆的相对一侧安装有第三连接齿，所述第二旋转丝杆表面的相反一侧滑动设置有第二连接滑块，所述第二连接滑块的两侧对称安装有固定杆，所述固定杆的相反一端安装有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的相反一端安装有触碰板，所述第二旋转丝杆中间位置处的底侧设置有第二安装块，所述安装板的上端安装有安装壳，所述安装壳的一侧设置有控制面板，所述安装壳的上端安装有输送框，所述安装壳的两端共同安装有超声波传感器，所述控制面板与第一驱动电机、单片机、蓄电池、报警器、第二驱动电机、第三驱动电机、第三传动齿、超声波传感器电连接。

优选的，所述底盘的内部设置有与第一驱动电机、第一传动齿、旋转杆、第一连接齿、安装杆、履带和第二连接齿相适配的凹槽，且底盘的一侧设置有与第一连接滑块和第一旋转丝杆相适配的限定槽。

优选的，所述第二传动齿轮的底侧啮合在转动杆的上侧，且转动杆的上侧设置有与第二传动齿轮相适配的齿纹。

优选的，所述第一旋转丝杆的两端均通过第一连接滑块活动连接在连接轴的相对一侧，且第一旋转丝杆的两端表面均设置有与第一连接滑块相适配的螺纹。

优选的，所述安装杆和第一旋转丝杆通过履带相连接，且安装杆和第一旋转丝杆的表面分别设置有与履带相适配的皮带轮。

优选的，所述第一传动齿轮和第二连接齿对称啮合在第一连接齿的底侧。

优选的，所述第二驱动电机通过承载梁旋转安装在安装板底端的两侧，且安装板的内部设置有与辅助轮相适配的滑槽。

优选的，所述第二旋转丝杆通过第三连接齿对称传动连接在第三传动齿轮的两侧，且第二旋转丝杆通过第一安装块转动安装在旋转盘的两侧。

优选的，所述第二旋转丝杆通过第二安装块滑动连接在安装板的两侧，且安装板的两侧设置有与第二安装块相适配的卡槽。

一种基于人工智能的工业生产用避障机器人，使用步骤如下：

一、当使用前，通过控制面板打开第一驱动电机、单片机、报警器、第二驱动电机、第三驱动电机和超声波传感器，并将货物放置在输送框内部，使得第二驱动电机通过第二传动齿轮同时带动转动杆转动，进而移动轮带动装置进行移动；

二、当在移动时遇到可跨越障碍时，超声波传感器将障碍的大小与装置的距离通过电信号传递给单片机，单片机通过电信号对第二驱动电机进行限速；

三、当在移动时遇到墙壁时，超声波传感器将信号传递给单片机，单片机将电信号传递给第一驱动电机，使之第一驱动电机启动，第一传动齿轮通过第一连接齿带动第二连接齿轮转动，安装杆通过履带带动第一旋转丝杆转动，第一旋转丝杆两端的第一连接滑块进行相对移动或者相反移动，使得第一连接滑块通过连接轴带动转动杆以安装梁为中心进行相对移动或者相反移动，使得移动轮发生转向，并且使得旋转杆带动旋转盘旋转，使得旋转盘带动触碰板转动，触碰板的旋转方向与移动轮的转动方向相反；

四、同时当移动时遇到墙壁，并且移动轮转向后无法带动装置躲避障碍时，超声波传感器将障碍信息持续传递给单片机，单片机通过电信号传递给报警器并发出响声，同时单片机通过电信号带动第三驱动电机启动，使得第三传动齿轮通过第三连接齿带动第二旋转丝杆旋转，第二连接滑块带动触碰板相反移动，使得触碰板接触到障碍物，并推动移动轮远离障碍物，此时单片机通过电信号第一驱动电机再次启动，第一驱动电机通过第一传动齿轮再次带动第一连接齿轮转动，使得旋转杆带动旋转盘旋转，触碰板通过拨动障碍使得装置进行反向旋转，同时安装杆通过履带带动第一旋转丝杆再次转动，使得移动轮和触碰板的旋转方向相反，进而使得装置偏离障碍物；

五、随后第三驱动电机带动触碰板复位，第二驱动电机带动转动杆持续转动，移动轮带动装置进行移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过安装杆带动第一旋转丝杆转动，使得第一旋转丝杆通过第一连接滑块带动转动杆相对移动或者相反移动，从而改变移动轮转弯半径，继而提高装置的灵活性。

2、本发明通过安装轴上侧对称设置的减震，使得在进行运送货物时，提高装置的稳定性，减少货物因遇到障碍物受到损伤，提高货物的使用寿命，且减震通过辅助轮在安装板内部移动，使得装置在进行转弯时提高转动杆的稳定性，确保第二传动齿轮与转动杆的正常传动连接。

3、本发明通过第三传动齿轮带动第二旋转丝杆旋转，使得在遇到墙壁时，触碰板能够对装置进行有效地保护，缓冲弹簧对撞击进行有效吸收，继而减少装置受到的撞击，提高装置的使用寿命。

4、本发明通过旋转盘带动第二旋转丝杆转动时，触碰板拨动障碍物使得，触碰板通过反作用力带动装置与障碍物发生偏离，进而提高装置的避障效果。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明正视剖视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明的安装板俯视结构示意图；

图6为本发明的底盘俯视结构示意图；

图7为图2中a处放大图；

图8为本发明的底盘立体结构示意图；

图9为本发明的触碰板立体结构示意图。

图中：1、底盘；2、安装梁；3、转动杆；4、移动轮；5、安装轴；6、第一驱动电机；7、第一传动齿；8、旋转杆；9、第一连接齿；10、安装杆；11、履带；12、第二连接齿；13、连接轴；14、第一连接滑块；15、第一旋转丝杆；16、单片机；17、蓄电池；18、报警器；19、减震；20、安装板；21、承载梁；22、第二驱动电机；23、第二传动齿；24、辅助轮；25、旋转盘；26、第三驱动电机；27、第三传动齿；28、第一安装块；29、第二旋转丝杆；30、第三连接齿；31、第二连接滑块；32、固定杆；33、缓冲弹簧；34、触碰板；35、第二安装块；36、安装壳；37、控制面板；38、输送框；39、超声波传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种基于人工智能的工业生产用避障机器人，包括底盘1、安装板20、安装壳36和输送框38，底盘1的两端共同活动连接有安装梁2，安装梁2的内部转动安装有转动杆3，转动杆3的两侧均安装有移动轮4，转动杆3表面的上侧均设置有安装轴5，底盘1内部的一侧安装有第一驱动电机6，第一驱动电机6的动力输出端设置有第一传动齿7，底盘1内部的中间位置处转动安装有旋转杆8，旋转杆8外侧的底端安装有第一连接齿9，底盘1内部的另一侧转动安装有安装杆10，安装杆10的表面传动连接有履带11，安装杆10的一端安装有第二连接齿12，转动杆3外侧的两端均设置有连接轴13，安装轴5的相对一侧活动连接有第一连接滑块14，第一连接滑块14的相对一侧螺纹连接有第一旋转丝杆15，底盘1一端的一侧安装有单片机16，底盘1另一端的一侧安装有蓄电池17，底盘1的另一侧安装有报警器18，连接轴13的上侧对称设置有数量为两组的减震19，减震19的上端设置有安装板20，安装板20底端的两侧对称安装有承载梁21，承载梁21的底端旋转安装有第二驱动电机22，第二驱动电机22的动力输出端安装有第二传动齿23，减震19的上端设置有辅助轮24，旋转杆8的上端安装有旋转盘25，旋转盘25上端的一侧安装有第三驱动电机26，第三驱动电机26的动力输出端安装有第三传动齿27，旋转盘25上端的两侧对称安装有第一安装块28，第一安装块28的内部转动安装有第二旋转丝杆29，第二旋转丝杆29的相对一侧安装有第三连接齿30，第二旋转丝杆29表面的相反一侧滑动设置有第二连接滑块31，第二连接滑块31的两侧对称安装有固定杆32，固定杆32的相反一端安装有缓冲弹簧33，缓冲弹簧33的相反一端安装有触碰板34，第二旋转丝杆29中间位置处的底侧设置有第二安装块35，安装板20的上端安装有安装壳36，安装壳36的一侧设置有控制面板37，安装壳36的上端安装有输送框38，安装壳36的两端共同安装有超声波传感器39，控制面板37与第一驱动电机6、单片机16、蓄电池17、报警器18、第二驱动电机22、第三驱动电机26、第三传动齿27、超声波传感器39电连接。

作为本实施例的优选方案：底盘1的内部设置有与第一驱动电机6、第一传动齿7、旋转杆8、第一连接齿9、安装杆10、履带11和第二连接齿12相适配的凹槽，且底盘1的一侧设置有与第一连接滑块14和第一旋转丝杆15相适配的限定槽，有助于第一驱动电机6、第一传动齿7、旋转杆8、第一连接齿9、安装杆10、履带11和第二连接齿12的安装和稳定。

作为本实施例的优选方案：第一旋转丝杆15的两端均通过第一连接滑块14活动连接在连接轴13的相对一侧，且第一旋转丝杆15的两端表面均设置有与第一连接滑块14相适配的螺纹，使得连接轴13能够同时运行，提高移动轮4的灵活性。

作为本实施例的优选方案：第二驱动电机22通过承载梁21旋转安装在安装板20底端的两侧，且安装板20的内部设置有与辅助轮24相适配的滑槽，使得在移动轮4的转向时，能够保障第二传动齿23与转动杆3的持续连接。

作为本实施例的优选方案：第二旋转丝杆29通过第三连接齿30对称传动连接在第三传动齿27的两侧，且第二旋转丝杆29通过第一安装块28转动安装在旋转盘25的两侧，使得旋转盘25在转动时，通过第一安装块28带动第二旋转丝杆29进行旋转，从而改变触碰板34的方向。

作为本实施例的优选方案：第二旋转丝杆29通过第二安装块35滑动连接在安装板20的两侧，且安装板20的两侧设置有与第二安装块35相适配的卡槽，使得第二旋转丝杆29在进行旋转时提高第二旋转丝杆29的稳定性。

实施例二

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种基于人工智能的工业生产用避障机器人，包括底盘1、安装板20、安装壳36和输送框38，底盘1的两端共同活动连接有安装梁2，安装梁2的内部转动安装有转动杆3，转动杆3的两侧均安装有移动轮4，转动杆3表面的上侧均设置有安装轴5，底盘1内部的一侧安装有第一驱动电机6，第一驱动电机6的动力输出端设置有第一传动齿7，底盘1内部的中间位置处转动安装有旋转杆8，旋转杆8外侧的底端安装有第一连接齿9，底盘1内部的另一侧转动安装有安装杆10，安装杆10的表面传动连接有履带11，安装杆10的一端安装有第二连接齿12，转动杆3外侧的两端均设置有连接轴13，安装轴5的相对一侧活动连接有第一连接滑块14，第一连接滑块14的相对一侧螺纹连接有第一旋转丝杆15，底盘1一端的一侧安装有单片机16，底盘1另一端的一侧安装有蓄电池17，底盘1的另一侧安装有报警器18，连接轴13的上侧对称设置有数量为两组的减震19，减震19的上端设置有安装板20，安装板20底端的两侧对称安装有承载梁21，承载梁21的底端旋转安装有第二驱动电机22，第二驱动电机22的动力输出端安装有第二传动齿23，减震19的上端设置有辅助轮24，旋转杆8的上端安装有旋转盘25，旋转盘25上端的一侧安装有第三驱动电机26，第三驱动电机26的动力输出端安装有第三传动齿27，旋转盘25上端的两侧对称安装有第一安装块28，第一安装块28的内部转动安装有第二旋转丝杆29，第二旋转丝杆29的相对一侧安装有第三连接齿30，第二旋转丝杆29表面的相反一侧滑动设置有第二连接滑块31，第二连接滑块31的两侧对称安装有固定杆32，固定杆32的相反一端安装有缓冲弹簧33，缓冲弹簧33的相反一端安装有触碰板34，第二旋转丝杆29中间位置处的底侧设置有第二安装块35，安装板20的上端安装有安装壳36，安装壳36的一侧设置有控制面板37，安装壳36的上端安装有输送框38，安装壳36的两端共同安装有超声波传感器39，控制面板37与第一驱动电机6、单片机16、蓄电池17、报警器18、第二驱动电机22、第三驱动电机26、第三传动齿27、超声波传感器39电连接。

作为本实施例的优选方案：底盘1的内部设置有与第一驱动电机6、第一传动齿7、旋转杆8、第一连接齿9、安装杆10、履带11和第二连接齿12相适配的凹槽，且底盘1的一侧设置有与第一连接滑块14和第一旋转丝杆15相适配的限定槽，有助于第一驱动电机6、第一传动齿7、旋转杆8、第一连接齿9、安装杆10、履带11和第二连接齿12的安装和稳定。

作为本实施例的优选方案：第二传动齿23的底侧啮合在转动杆3的上侧，且转动杆3的上侧设置有与第二传动齿23相适配的齿纹，有助于第二传动齿23与转动杆3的正常连接。

作为本实施例的优选方案：第一旋转丝杆15的两端均通过第一连接滑块14活动连接在连接轴13的相对一侧，且第一旋转丝杆15的两端表面均设置有与第一连接滑块14相适配的螺纹，使得连接轴13能够同时运行，提高移动轮4的灵活性。

作为本实施例的优选方案：安装杆10和第一旋转丝杆15通过履带11相连接，且安装杆10和第一旋转丝杆15的表面分别设置有与履带11相适配的皮带轮，使得在使用时提高安装杆10和第一旋转丝杆15的连接稳定性。

作为本实施例的优选方案：第一传动齿7和第二连接齿12对称啮合在第一连接齿9的底侧，使得第一传动齿7和第二连接齿12通过第一连接齿9相连接。

作为本实施例的优选方案：第二驱动电机22通过承载梁21旋转安装在安装板20底端的两侧，且安装板20的内部设置有与辅助轮24相适配的滑槽，使得在移动轮4的转向时，能够保障第二传动齿23与转动杆3的持续连接。

作为本实施例的优选方案：第二旋转丝杆29通过第三连接齿30对称传动连接在第三传动齿27的两侧，且第二旋转丝杆29通过第一安装块28转动安装在旋转盘25的两侧，使得旋转盘25在转动时，通过第一安装块28带动第二旋转丝杆29进行旋转，从而改变触碰板34的方向。

作为本实施例的优选方案：第二旋转丝杆29通过第二安装块35滑动连接在安装板20的两侧，且安装板20的两侧设置有与第二安装块35相适配的卡槽，使得第二旋转丝杆29在进行旋转时提高第二旋转丝杆29的稳定性。

一种基于人工智能的工业生产用避障机器人的使用方法，其使用步骤如下：

一、当使用前，通过控制面板37打开第一驱动电机6、单片机16、报警器18、第二驱动电机22、第三驱动电机26和超声波传感器39，并将货物放置在输送框38内部，使得第二驱动电机22通过第二传动齿23同时带动转动杆3转动，进而移动轮4带动装置进行移动；

二、当在移动时遇到可跨越障碍时，超声波传感器39将障碍的大小与装置的距离通过电信号传递给单片机16，单片机16通过电信号对第二驱动电机22进行限速；

三、当在移动时遇到墙壁时，超声波传感器39将信号传递给单片机16，单片机16将电信号传递给第一驱动电机6，使之第一驱动电机6启动，第一传动齿7通过第一连接齿9带动第二连接齿12转动，安装杆10通过履带11带动第一旋转丝杆15转动，第一旋转丝杆15两端的第一连接滑块14进行相对移动或者相反移动，使得第一连接滑块14通过连接轴13带动转动杆3以安装梁2为中心进行相对移动或者相反移动，使得移动轮4发生转向，并且使得旋转杆8带动旋转盘25旋转，使得旋转盘25带动触碰板34转动，触碰板34的旋转方向与移动轮4的转动方向相反；

四、同时当移动时遇到墙壁，并且移动轮4转向后无法带动装置躲避障碍时，超声波传感器39将障碍信息持续传递给单片机16，单片机16通过电信号传递给报警器18并发出响声，同时单片机16通过电信号带动第三驱动电机26启动，使得第三传动齿27通过第三连接齿30带动第二旋转丝杆29旋转，第二连接滑块31带动触碰板34相反移动，使得触碰板34接触到障碍物，并推动移动轮4远离障碍物，此时单片机16通过电信号第一驱动电机6再次启动，第一驱动电机6通过第一传动齿7再次带动第一连接齿9转动，使得旋转杆8带动旋转盘25旋转，触碰板34通过拨动障碍使得装置进行反向旋转，同时安装杆10通过履带11带动第一旋转丝杆15再次转动，使得移动轮4和触碰板34的旋转方向相反，进而使得装置偏离障碍物；

五、随后第三驱动电机26带动触碰板34复位，第二驱动电机22带动转动杆3持续转动，移动轮4带动装置进行移动。

综上所述：在使用前对蓄电池17充电并带动第一驱动电机6、单片机16、蓄电池17、报警器18、第二驱动电机22、第三驱动电机26、第三传动齿27、超声波传感器39和控制面板37电连接，通过控制面板37打开第一驱动电机6、单片机16、报警器18、第二驱动电机22、第三驱动电机26和超声波传感器39，并将货物放置在输送框38内部，通过控制面板37控制第二驱动电机22使得第二传动齿23同时带动转动杆3转动，进而移动轮4带动装置进行移动，当遇到障碍时，超声波传感器39将障碍的大小与装置的距离通过电信号传递给单片机16，单片机16通过电信号对第二驱动电机22进行限速，并且单片机16通过电信号带动第一驱动电机6启动，使之第一驱动电机6启动，第一传动齿7通过第一连接齿9带动第二连接齿12转动，安装杆10通过履带11带动第一旋转丝杆15转动，第一旋转丝杆15两端的第一连接滑块14进行相对移动或者相反移动，使得第一连接滑块14通过连接轴13带动转动杆3以安装梁2为中心进行相对移动或者相反移动，使得移动轮4发生转向，继而带动装置绕过障碍物，同时第二驱动电机22以承载梁21为中心发生旋转，保障第二传动齿23与转动杆3的传动连接，同时转动杆3通过安装轴5带动减震19移动，减震19通过辅助轮24在安装板20内部移动，当移动时遇到墙壁，并且移动轮4转向后无法带动装置躲避障碍时，单片机16通过电信号带动第三驱动电机26启动，使得第三传动齿27通过第三连接齿30带动第二旋转丝杆29旋转，第二连接滑块31带动触碰板34相反移动，使得触碰板34接触到障碍物，并推动移动轮4带动装置远离障碍物，此时单片机16通过电信号第一驱动电机6再次启动，第一驱动电机6通过第一传动齿7再次带动第一连接齿9转动，使得旋转杆8带动旋转盘25旋转，同时安装杆10通过履带11带动第一旋转丝杆15再次转动，使得移动轮4和触碰板34的旋转方向相反，使得触碰板34通过拨动障碍物使得装置进行方向转动，进而改变装置的移动方向，尔后移动轮4继续带动装置移动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220v市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。