多功能移动机器人平台的制作方法

本实用新型涉及自动化设备领域，特别是涉及一种多功能移动机器人平台。

背景技术：

随着科技的进步，机器人已不再局限于在工厂固定的范围内重复同样的任务。各种各样的移动机器人相继出现在人们日常生活的其他领域中，比较突出的是巡逻机器人与服务机器人，这类机器人的基本结构是在一套可以在平面上移动的底盘上加装其他的功能模块，然后在特定的工作区域采用巡线或者避障等方式来回移动。

但是，对于传统的这类机器人，其底盘上的功能模块只能实现水平二维平面内的动作，制约了机器人的应用范围，难以满足人们日益增长的各种生产和生活要求。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种能在多维方向上运动的多功能移动机器人平台。

一种多功能移动机器人平台，包括：

可移动底盘；

主升降机构和导向机构，均安装在所述可移动底盘上并能够实现同步上下伸缩运动；

升降平台，用于安装不同功能的机械手，所述升降平台与所述主升降机构和导向机构的执行端连接；以及

控制系统，与所述可移动底盘和主升降机构电连接。

在其中一个实施例中，所述可移动底盘上设置有旋转模块，所述旋转模块包括旋转平台，所述主升降机构、导向机构均安装在所述旋转平台上。

在其中一个实施例中，所述旋转模块还包括用于检测旋转平台角位移的电机编码器，所述旋转平台上设置有对其进行初定位和校准所述电机编码器读数的接近传感器。

在其中一个实施例中，所述可移动底盘上还设置有副升降机构，所述升降平台顶部开设有供所述副升降机构的执行端穿过的通孔。

在其中一个实施例中，所述主升降机构、副升降机构均为在竖直方向上平行设置的多级油缸或多级气缸，所述导向机构为多级导向缸，所述副升降机构位于所述主升降机构和导向机构之间。

在其中一个实施例中，所述可移动底盘上安装有检测其实时运动速度的底盘编码器和检测障碍物的超声波雷达传感器。

在其中一个实施例中，所述可移动底盘为轮式驱动或履带式驱动。

在其中一个实施例中，所述升降平台上设置有检测其上升高度的拉线式编码器和限制其安全行程的接近开关。

本实用新型提供的多功能移动机器人平台，由于主升降机构和导向机构的执行端与升降平台连接，在主升降机构和导向机构的同步驱动下，升降平台除了跟随可移动底盘相对水平方向产生运动外，还可以在垂直方向上做上下往复运动，增加了升降平台运动的自由度，从而拓宽了升降平台上机械手的应用范围。

附图说明

图1为升降平台处于未升高状态下的机器人平台的整体装配结构示意图；

图2为升降平台处于升高状态下的某一视角机器人平台的整体装配结构示意图；

图3为升降平台处于升高状态下的另一视角机器人平台的整体装配结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

同时参阅图1至图3，该多功能移动机器人平台包括可移动底盘100，主升降机构500和导向机构700，主升降机构500和导向机构700的执行端与升降平台400连接，在两者的共同作用下可以驱动升降平台400上下运动。

具体的，主升降机构500为双作用多级油缸510，当然也可以为多级气缸和丝杆调节机构，导向机构700为多级导向缸710，多级油缸510和多级导向缸710的外形尺寸完全相同。

该多级油缸510连通液压回路，但多级导向缸710不与液压回路连通，也就是说，多级导向缸710不由液压力驱动，这样也可以起到简化液压回路的作用，多级导向缸710通过多级油缸510带动，一起实现同步伸缩运动；多级油缸510为多级导向缸710的运动提供动力，多级导向缸710起到导向作用，确保多级油缸510的运动平稳可靠，可以理解，多级导向缸710也可以连通液压回路，由液压力驱动。

在多级油缸510和导向缸的同步作用下，升降平台400除了跟随可移动底盘100相对水平方向产生运动外，还可以在垂直方向上做上下往复运动，增加了升降平台400运动的自由度，继而拓宽了升降平台400上机械手的应用范围。

进一步的，可移动底盘100上设置有副升降机构600，副升降机构600同样优选为双作用多级油缸510，外形尺寸与主升降机构500和导向机构700相同，副升降机构600与液压回路连通，升降平台400顶部开设有供副升降机构600的执行端穿过的通孔410。优选的，副升降机构600位于主升降机构500和导向机构700之间，当然，也可以使主升降机构500和导向机构700位于副升降机构600的同侧。在本实施例中，副升降机构600和主升降机构500的数量优选为一个，当然也可以设为两个甚至更多。

具体的，用作主升降机构500和副升降机构600的多级油缸510的运动是相互独立的，当主升降机构500做伸缩运动时，副升降机构600可以不工作，也可以连通液压回路与主升降机构500以相同或不同的速度运动，副升降机构600的执行端用来安装轻型的传感监控设备，或者其执行端伸出升降平台400上与之相对应的通孔410，并继续向上运动直至与建筑物的天花板抵接并适当压紧，这样，整个移动机器人平台就可靠的固定在某一空间位置，为升降平台400上机械手的顺利工作创造良好条件，机械手在操作过程中，不会因移动机器人平台的晃动而影响其正常工作。

多级油缸510由液压系统300驱动，液压系统300包括油箱，液压泵，电磁换向阀，液压冷却器以及电接点压力表，液压泵埋入大容量油箱中以减小液压系统300的体积，提高移动机器人平台的紧凑性，减少占用空间，方便移动和存储，电磁换向阀控制主升降机构500和副升降机构600的升降，液压冷却器用于降低液压油的温度，防止液压系统300和多级油缸510反复动作造成过热，使液压油粘度降低，增加液压系统300的泄露，电接点压力表可以监控液压系统300的压力值，对液压系统300起到良好的过载保护作用。

进一步的，可移动底盘100上可以设置旋转模块，旋转模块包括电机和由电机驱动的旋转平台200，旋转平台200可以逆时针转动或顺时针转动，电机可以选择伺服电机或者步进电机，主升降机构500、副升降机构600、导向机构700和液压系统300均安装在旋转平台200上，电机采用步进电机或伺服电机，电机上带有电机编码器，用于检测旋转平台200所转动的角度，旋转平台200中采用大负载的转动轴承用以承载较大的重量。旋转平台200的中间留有一个大直径圆孔，用于实现机器人平台上各元件的电线网络的通过。旋转平台200上有布置了三个接近传感器，用于实现旋转平台200的初定位以及较准电机编码器的读数。

旋转平台200转动时，升降平台400跟随旋转平台200转动，自然又增加了升降平台400运动的自由度，进一步增强了移动机器人平台的应用范围。

在本实施例中，可移动底盘100优选为轮式驱动，包括但不限于两轮驱动，三轮驱动、四轮驱动和全向轮驱动，还可以选择履带式驱动，在室内最好选择轮式驱动，野外作业则选择履带式驱动为最佳。采用四轮驱动时，其中两轮采用直流电机驱动，另外两轮则通过链传动的方式带动，直流电机自带离合器，可以自由切断直流电机的动力输出，进而控制可移动底盘100的启停。

可移动底盘100还上安装有检测其实时运动速度的底盘编码器，以及检测障碍物的超声波雷达传感器，有利于实现机器人平台的自动避障功能，更加提升其整体智能化水平。

升降平台400上可以配备有不同功能的机械手，根据机械手功能的不同而完成不同的任务，成为不同的专用机器人，例如巡逻机器人和搬运机器人等，升降平台400上设置有检测其上升高度的拉线式编码器，以及限制其安全行程的接近开关，确保升降平台400的升降高度合理可控。

控制系统800安装在旋转平台200上，包括电控平台接口820和电控箱810，用于控制可移动底盘100，主升降机构500、副升降机构600和液压系统300等，电控平台接口820安装在电控箱810上，用于提供适用升降平台400上所安装不同功能机械手的电源以及通信接口。

参阅图1，移动机器人平台中的主升降机构500和副升降机构600未展开时，其尺寸为0.9*0.75*1.2m，具有较小的体积，但具有较大的工作范围，参阅图2和图3，主升降机构500和副升降机构600在垂直方向上的工作行程可达2m，升降平台400可以承受机械手的总重量达60kg。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。