一种基于激光导航的搬运机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种基于激光导航的搬运机器人。

背景技术：

随着自动搬运技术的发展，以及自动搬运小车在各行业应用的深入和扩展，对搬运小车的灵活性和控制的精确性提出越来越高的要求，例如自动导引运输车(简称AGV)，其利用电磁或光学等自动导引装置，并沿规定的导引路径行驶完成搬运工作，具有行动快捷、可控性强和安全性好等优势。不过即使AGV提高了搬运的自动化程度，但是现有的AGV还需与多个机械手配套使用才能完成搬运。

首先，现有的机械手都是装在固定区域，只能在固定的范围内进行工作，因此为了完成货品的转运，需要在多个工位安装机械手，如利用一机械手抓取货品放到AGV上，然后AGV移动到货品放置的指定位置处，最后利用另一机械手将货物抓取放到指定位置，该过程需要配备两个机械手，由于机械手的安装位置是固定的，因此机械手的活动范围是有限，降低了使用效率，提高了使用成本。

另一方面，AGV是根据事先规划好的轨迹行走的，一旦行驶过程中遇到障碍物，就无法避开障碍物，完成搬运工作。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供了一种通过工控机和激光传感器配合进行地图设置、导航和壁障活动，因此不需要按照事先规划的地图行走的基于激光导航的搬运机器人。

本实用新型的另一目的是提供了一种基于激光导航的搬运机器人，其外壳上部设置有一个机械手，并通过该机械手抓取货品，增加了机械手抓取的活动范围，并降低了使用成本。

为达到以上目的，本实用新型提供了一种基于激光导航的搬运机器人，包括外壳，所述外壳的内部设置有控制主板和工控机，所述控制主板和所述工控机为通信连接；

所述控制主板接口连接有电源、电源管理模块和电机驱动模块，所述外壳侧面上分别设置有与所述电源、所述电源管理模块和所述电机驱动模块配合的插孔，其中所述电源、所述电源管理模块和所述电机驱动模块分别可拆卸安装在所述插孔内；

所述电机驱动模块还与至少两电机电连接，每一所述电机传动连接有一驱动轮，两所述驱动轮均位于所述外壳的下部；

所述工控机电连接有激光传感器和机械手，所述激光传感器安装在所述外壳的前侧，所述机械手通过机械手安装板固定在所述外壳的上部。

进一步，所述外壳的侧面设置有外设接口，所述外设接口与所述控制主板电连接，所述外设接口包括网口、程序烧写扣、USB、HDMI和/或手动充电口。

进一步，所述外壳的左右两侧还分别设置有灯带，所述灯带和所述控制主板电连接；

所述外壳上还设置有所述灯带安装的环形槽，所述环形槽呈方环形或圆环形。

进一步，所述外壳上设置有所述激光传感器固定的扫描槽，所述扫描槽两端分别从所述外壳的前侧延伸至所述外壳两侧所述环形槽的内部，且所述扫描槽呈C型，该开口朝向所述外壳后侧。

进一步，所述外壳的侧面还设置喇叭，所述喇叭与所述控制主板电连接。

进一步，所述外壳的侧面还设置有超声波传感器，所述超声波传感器和所述控制主板电连接。

进一步，所述外壳的下部设置有万向轮，所述万向轮的底部和所述驱动轮的底部齐平。

进一步，所述外壳的横截面呈方形，且圆弧过渡。

进一步，所述基于激光导航的搬运机器人还配备有一个充电座，所述外壳的下部设置有与所述充电座配合的取电座，通过所述充电座和所述取电座配合，实现对所述电源进行充电。

进一步，所述外壳的前侧设置有红外发射管，所述充电座上设置有与所述红外发射管配合的红外接收管。

根据优选实施例，本实用新型提供了如下优点：

(1)本实用新型的工控机和激光传感器配合进行地图设置、导航和壁障活动，因此不需要按照事先规划的地图行走，提高了机器人行走轨迹的灵活性。

(2)本实用新型的外壳上部设置有一个机械手，并通过该机械手抓取货品，增加了机械手抓取的活动范围，并降低了使用成本。

以下结合附图及实施例进一步说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型所述基于激光导航的搬运机器人的立体图；

图2为本实用新型所述基于激光导航的搬运机器人的后视图；

图3为本实用新型所述基于激光导航的搬运机器人的仰视图；

图4为本实用新型所述充电座的结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。

参阅附图1至图3，示出了根据本实用新型优选实施例所述的一种基于激光导航的搬运机器人，包括外壳3，外壳3的内部设置有控制主板14和工控机12，控制主板14和工控机12为通信连接，从而实现数据交换，其中控制主板14接口连接有电源10(电源10可为锂电池)、电源管理模块11和电机驱动模块15，其中电源管理模块11对电源10进行变压操作和提供电源保护，外壳3侧面上分别设置有与电源10、电源管理模块11和电机驱动模块15配合的插孔，其中电源10、电源管理模块11和电机驱动模块15分别可拆卸安装在插孔内，方便了电源10、电源管理模块11和电机驱动模块15的更换，电机驱动模块15还与至少两电机电连接，每一电机传动连接有一驱动轮17，两驱动轮17均位于外壳3的下部，工控机12电连接有激光传感器6和机械手1，激光传感器6安装在外壳3的侧面，机械手1通过机械手安装板2固定在外壳3的上部，且外壳3的上部可为放置货品的平台。

在其它实施例中，机械手安装板2通过紧固件安装在外壳3上，且外壳3上设置有与紧固件配合的安装孔，该安装孔可为螺纹孔，因此机械手1拆卸时，只需分开机械手安装板2和外壳3连接，就可将机械手1整体移走，便于机械手1的安装和拆卸，另外通过外壳3上安装孔，可以安装其他型号的机械手，增加了安装的灵活性。

在本实施例中，控制主板14可为STM32控制主板。

在其它实施例中，机械手1可为UR3机械手，UR3机械手是一种结构紧凑且体积小的机械手，自重仅为11Kg，但是有效负载却高达3Kg，其关节可360度旋转，除了完成装配、抛光、涂胶及拧螺钉作业外，还能轻松的完成零部件的抓取、装配和放置作业。

在本实施例中，电源管理模块11和电机驱动模块15均位于电源10下侧，且电源管理模块11和电机驱动模块15呈水平排列，控制主板14和工控机12也呈水平排列，且位于电源管理模块11或电机驱动模块15下侧。

在本实施例中，所述基于激光导航的搬运机器人还包括一盖板，盖板与外壳3扣合连接，用以遮挡外露的插孔。

在其它实施例中，盖板的一侧与外壳3铰接，盖板的另一侧与外壳3扣合连接。

在本实施例中，外壳3的侧面设置有外设接口13，外设接口13与控制主板14电连接，外设接口13包括网口、程序烧写扣、USB、HDMI和/或手动充电口等，优选地，外设接口13和盖板位于外壳3的同一侧，且外设接口13位于盖板的下侧。

在本实施例中，外壳3的横截面呈方形，且圆弧过渡。

在本实施例中，盖板位于外壳3的后侧，激光传感器6位于外壳3前侧，外壳3的左右两侧还分别设置有灯带，灯带和控制主板14电连接，灯带可为彩色灯带，可通过显示不同颜色表示机器人的不同状态，例如充电状态、正常行驶状态、故障状态或低电状态等。

外壳3上还可设置有灯带安装的环形槽9，其环形槽9呈方环形，即灯带沿着方环形的环形槽9排列形成方环形的灯带。

在其它实施例中，环形槽9呈圆环形。

在本实施例中，外壳3的前侧设置有激光传感器6固定的扫描槽5，扫描槽5两端分别从外壳3的前侧延伸至外壳3两侧环形槽9的内部，其中扫描槽5呈C型，该开口朝向外壳3后侧，因此激光传感器6可顺着该扫描槽5扫描外壳3前侧和外壳3两侧的环境，从而进行导航和壁障。

在本实施例中，外壳3的侧面还设置喇叭4，喇叭4与控制主板14电连接，喇叭4位于外壳3的前侧，且位于扫描槽5上侧，该喇叭4可发出音乐和报警声音，例如当电源10电量不足等时发出报警声音。

在本实施例中，外壳3的侧面还设置有超声波传感器8，超声波传感器8和控制主板14电连接，超声波传感器8主要起到辅助壁障的作用，当超声波传感器8扫描到障碍物时，通过控制主板14执行机器人绕开障碍物行驶。

优选地，超声波传感器8的数量为八个，且横截面呈方形的外壳3的每个侧边均设置有两个超声波传感器8，八个超声波传感器8均位于同一水平线上，且位于扫描槽5的上侧。

在本实施例中，外壳3的下部设置有四个万向轮18，四个万向轮18的底部和驱动轮17的底部齐平，具体地，其中两个万向轮18位于驱动轮17第一侧，另两个万向轮18位于驱动轮17第二侧。

参见图4所示，所述基于激光导航的搬运机器人还配备有一个充电座20，外壳3的底部设置有与充电座20配合的取电座19，通过充电座20和取电座19配合，实现对电源10进行充电，具体技术方案可参照中国专利(CN201621057115.5)。

外壳3的前侧设置有红外发射管7，红外发射管7位于扫描槽5的下侧，充电座20上设置有与红外发射管7配合的红外接收管16。在具体操作中，当控制主板检测到机器人电量低，利用激光传感器导航到充电座20附近，并利用红外发射管7和红外接收管16进行充电座20和取电座19辅助对准操作，当充电座20铜片和取电座19上的铜片碰触后实现对电源10的充电，在充电完成后，机器人会自动退出，实现充电座20和取电座19的分离。

下面介绍本实施例中的基于激光导航的搬运机器人的工作原理：

机械手抓取货品放到外壳的上部，然后根据工控机预先设置好的行走地图进行导航到需要放货品的地方，然后机械手从外壳的上部抓取货品放在指定的位置，之后机器人可重复上述动作完成货品的搬运。本实用新型的工控机和激光传感器配合配合进行地图设置、导航和壁障活动，因此不需要按照事先规划的地图行走，提高了机器人行走轨迹的灵活性，另外机械手是安装在外壳上的，使得机器人的操作覆盖范围广，且降低了使用成本。

以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围采用，即凡依本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。