一种基于双一线激光雷达自主导航机器人的制作方法

本发明涉及机器人导航技术领域，具体是一种基于双一线激光雷达自主导航机器人。

背景技术：

机器人作为现代人们文明的空前需求，其代替了手工业时代，将人类从手工业演变至现代化的工业时代，将低效率的生产作业发展至今的高效生产，很大一定程度上解决了工厂生产成本较大、生活作业繁琐等一系列的问题，现有的机器人如工业作业机器人、生活作业机器人、运输机器人、军事机器人等。然而，目前的机器人才用的自主导航实时性较差，由于现有的网络数据传输存在误差，gps和北斗导航卫星传输数据存在误差，对于先进的雷达和激光导航应用较少，现有的有些机器人即使采用了雷达和激光导航，但是在行走机构上存在着一定的问题，正常两支行走采用较为笨重的液压系统驱动，造价和作业负重均较大，能量耗损较大，行走的速率也较慢，自动导航准确度也有限，很不符合应用现代导航系统的机器人设计和需求。

在电力行业中变电站使用的机器人主要为轮式室外机器人或者室内轨道式机器人。轨道式机器人需要在室内布置轨道和相应的设备，这也限制其只能在特定区域执行任务。轮式机器人也是无法完成变电站的全覆盖，在野外恶劣道路环境更难移动，即使有先进的导航系统也不能有效移动。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于双一线激光雷达自主导航机器人，从根本上解决了现有自主导航机器人导航准确度较差、体型笨重、行走速率有限、越障碍较差等问题，其具有结构简单、智能化导航、行走便捷等优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于双一线激光雷达自主导航机器人，其包括行走机身、机身、颈部和头部，所述机身固定连接在所述行走机身的顶部，所述机身顶部中心转动地安装有颈部，所述颈部顶部固定连接有头部，所述机身设置为圆柱形并且在周向设有防撞击装置，所述机身内设有用于切换驱动所述颈部和防装置装置的切换驱动装置，所述头部在左端眼部设有双眼型的激光发射器，所述头部内设有雷达器，从而实现激光雷达双层次的高精准导航，所述行走机身前后端顶部设有相称的驱动轮毂一，所述行走机身前后端顶部相称设有在所述驱动轮毂一右端的定位轮毂，所述行走机身前后端相称设有与所述驱动轮毂一在同一侧的驱动轮毂二，所述驱动轮毂一和所述驱动轮毂二中心固定连接有伸进传动腔内的驱轴，所述驱轴伸进所述转动腔内端固定连接带轮一，同一侧所述带轮一通过皮带动力连接有设置在所述传动腔内的双驱机构，所述行走机身在所述定位轮毂同一侧设置有履带液压支撑变向机构；其中，所述双驱机构包括前后相称嵌设在所述传动腔内的发动机，所述发动机靠近所述传动腔的输出端固定连接有主动轴，所述主动轴上设有与所述皮带动力连接的带轮二，还包括通过电动推力带动前后驱动力联动的离合机构；其中，所述履带液压支撑变向机构包括铰接连接在所述行走机身上的转向支撑板以及用以驱动其转动的液压机构，所述转向支撑板远离所述行走机身端转动连接有轮毂；同一侧所述驱动轮毂一、驱动轮毂二、定位轮毂和轮毂上动力连接有履带，所述行走机身前后端相称设有用以顶压平衡履带的顶压推进轮机构。

具体地，所述离合机构包括固定连接在后端所述主动轴上的套接圆盘和与之套接并固定连接在前端所述主动轴上的插接圆盘，所述插接圆盘前端开凿有径向和轴向贯穿的滑槽一，所述滑槽一内滑动连接有左右对称的滑块一，前端所述主动轴上套接有轴套，所述轴套与所述滑块一之间铰接连接有连接杆，所述轴套上转动连接有连接板，所述连接板右端深入设置在传动腔右端的滑槽二内，所述滑槽二后端内壁与所述连接板之间固定连接有电动伸缩杆，便于实现双单驱动的切换，使装置动力十足以及便于转向。

具体地，所述液压机构包括开凿在所述行走机身右端端面内的滑槽三，所述滑槽三内滑动连接有滑块二，所述滑块与所述滑槽三顶部之间固定连接有液压伸缩杆，所述滑块二底部固定连接有顶推板，所述转向支撑板顶部开凿有过度槽，所述过度槽内贯通设有滑槽四，所述滑槽四内滑动连接有与所述顶推板铰接连接的滑块三，从而可便于无力的限制撑起装置整体。

优选地技术方案，所述顶压推进轮机构包括开凿在所述行走机身前后端相称的滑槽五，所述滑槽五内滑动连接有顶推滑块，所述顶推滑块顶部固定连接有顶推弹簧，所述顶推滑块远离所述行走机身端上固定连接有固定支撑板，所述固定支撑板底部靠近所述行走机身端通过销轴铰接连接有平衡架，所述平衡架两端转动连接有与所述履带动力连接的平衡轮毂，所述固定支撑板两端与所述平衡架之间铰接连接有相称的弹性伸缩杆，可跟随履带的变化自适应的变化支撑，极大的提高稳定性能。

优选地技术方案，所述行走机身内设有控制组件和侦测装置，控制组件与装置的其他动力组件连接，便于控制行走越过障碍物，侦测装置可辅助侦测前方障碍物，防止撞击。

优选地技术方案，所述防撞击装置包括开凿在所述机身周向内的多个滑槽六，所述滑槽六顶部连通设有圆环槽，所述圆环槽左端相通设有传动腔一，所述滑槽六内滑动连接有载动块，所述载动块顶部设有第一螺旋纹，所述载动块内设有滑槽七，所述滑槽七内滑动连接有滑块四，所述滑块四靠近中心端与所述滑槽七内壁之间固定连接有推力弹簧，所述滑块四远离中心端固定连接有伸出外部的支撑板，所述支撑板末端固定连接有橡胶包，所述圆环槽内转动地安装有与所述载动块动力配合连接的外齿圆环，所述外齿圆环底部设有用于与所述第一螺旋纹配合连接的第二螺旋纹，所述传动腔一顶部转动连接有第一转动轴，所述第一转动轴底部末端固定连接有用于与所述外齿圆环固定连接的第一齿转轮，从而实现不同程度的平衡、防撞击缓冲。

优选地技术方案，所述切换驱动装置包括设置在所述机身内的传动腔二，所述颈部底部伸进所述传动腔二内并且固定连接有第二齿转轮，所述第一转动轴顶部伸进所述传动腔二内并且固定连接有第三齿转轮，所述传动腔二后端相通连接有滑槽八，所述滑槽八内滑动连接有滑块五，所述滑块五左端固定连接有嵌设在所述滑槽八左端内壁内的推动器，所述滑块五前端伸进所述传动腔二内，所述滑块五内设有传动腔三，所述传动腔三内转动连接有上下贯穿的第二转动轴，所述第二转动轴上下端末端固定连接有用于与所述第二齿转轮齿合连接的第四齿转轮和用于与所述第三齿转轮齿合连接的第五齿转轮，所述第二转动轴上设有位于所述传动腔内的第六齿转轮，所述传动腔三底部内壁内嵌设有马达，所述马达顶部输出轴末端固定连接有用于与所述第六齿转轮齿合连接的第七齿转轮。

本发明的有益效果是：本发明的机器人结构简单，操作便利，人工智能化，通过采用人形态的机器人更便利，减少人工成本，人工操作复杂，工作效率低等问题，工作出错率较高的问题，在此基础上设置了激光和雷达双层技术的导航，精准导航，行走定位精准，在需要高度准确的电厂，使用极为便利，安全性较高，在机身上还设置可以防止撞击的防撞击装置，可以缓解各种意外情况的撞击，进一步提升安全性，二者之间采用同一动力源操作，减少加装较多的动力组件，增加制造陈本，另外有在底部行走机身上采用履带行走，履带式行走通过在行走机身上安装左右对称的驱动轮毂一、驱动轮毂二、定位轮毂和履带液压支撑变向机构，在驱动轮毂一、驱动轮毂二、定位轮毂和履带液压支撑变向机构之间动力连接有履带，实现履带无缝连接，最大可能的越过高度小于本装置的障碍物，又在行走机身内设置带动驱动轮毂一和驱动轮毂二的双驱机构，保证有足够的动力行走，还在双驱机构内设置离合双驱机构的离合机构，便于需要转向时自动完成，此外还设置有控制组件和侦测装置以及在行走机身两侧对称的顶压推进轮机构，这样，顶压推进轮机构在履带越过障碍物或爬楼梯时，在中间平衡支撑，增加受力面积防止打滑，同时控制组件和侦测装置均智能控制驱动机构自动启动做相应的驱动工作和安全侦测工作，以使履带式特种机器人的结构紧凑以及安全性能高，体积得到大大缩小；另外，在履带式机器人右端设置履带液压支撑变向机构，便于在在不同路况的行走，越障能力强，保持平衡能力较强。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的一种基于双一线激光雷达自主导航机器人非工作时结构示意图；

图2为图1中a-a的截面图；

图3为图1中c的放大示意图；

图4为图1中b-b的截面图；

图5为本发明的载动块分布和顶部结构示意图；

图6为本发明的一种基于双一线激光雷达自主导航机器人工作时结构示意图。

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

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-6，一种基于双一线激光雷达自主导航机器人，其包括行走机身1、机身41、颈部54和头部55，机身41固定连接在行走机身1的顶部，机身41顶部中心转动地安装有颈部54，颈部54顶部固定连接有头部55，机身41设置为圆柱形并且在周向设有防撞击装置，机身41内设有用于切换驱动颈部54和防装置装置的切换驱动装置，头部55在左端眼部设有双眼型的激光发射器57，头部55内设有雷达器56，从而实现激光雷达双层次的高精准导航，行走机身1前后端顶部设有相称的驱动轮毂一4，行走机身1前后端顶部相称设有在驱动轮毂一4右端的定位轮毂23，行走机身1前后端相称设有与驱动轮毂一4在同一侧的驱动轮毂二7，驱动轮毂一4和驱动轮毂二7中心固定连接有伸进传动腔5内的驱轴3，驱轴3伸进转动腔内端固定连接带轮一，同一侧带轮一通过皮带6动力连接有设置在传动腔5内的双驱机构，行走机身1在定位轮毂23同一侧设置有履带2液压支撑变向机构；其中，双驱机构包括前后相称嵌设在传动腔5内的发动机40，发动机40靠近传动腔5的输出端固定连接有主动轴31，主动轴31上设有与皮带6动力连接的带轮二32，还包括通过电动推力带动前后驱动力联动的离合机构；其中，履带2液压支撑变向机构包括铰接连接在行走机身1上的转向支撑板16以及用以驱动其转动的液压机构，转向支撑板16远离行走机身1端转动连接有轮毂17；同一侧驱动轮毂一4、驱动轮毂二7、定位轮毂23和轮毂17上动力连接有履带2，行走机身1前后端相称设有用以顶压平衡履带2的顶压推进轮机构。

离合机构包括固定连接在后端主动轴31上的套接圆盘38和与之套接并固定连接在前端主动轴31上的插接圆盘39，插接圆盘39前端开凿有径向和轴向贯穿的滑槽一36，滑槽一36内滑动连接有左右对称的滑块一35，前端主动轴31上套接有轴套33，轴套33与滑块一35之间铰接连接有连接杆34，轴套33上转动连接有连接板30，连接板30右端深入设置在传动腔5右端的滑槽二27内，滑槽二27后端内壁与连接板30之间固定连接有电动伸缩杆29，便于实现双单驱动的切换，使装置动力十足以及便于转向。

液压机构包括开凿在行走机身1右端端面内的滑槽三21，滑槽三21内滑动连接有滑块二20，滑块与滑槽三21顶部之间固定连接有液压伸缩杆22，滑块二20底部固定连接有顶推板19，转向支撑板16顶部开凿有过度槽18，过度槽18内贯通设有滑槽四15，滑槽四15内滑动连接有与顶推板19铰接连接的滑块三14，从而可便于无力的限制撑起装置整体。

顶压推进轮机构包括开凿在行走机身1前后端相称的滑槽五26，滑槽五26内滑动连接有顶推滑块24，顶推滑块24顶部固定连接有顶推弹簧25，顶推滑块24远离行走机身1端上固定连接有固定支撑板11，固定支撑板11底部靠近行走机身1端通过销轴铰接连接有平衡架12，平衡架12两端转动连接有与履带2动力连接的平衡轮毂179，固定支撑板11两端与平衡架12之间铰接连接有相称的弹性伸缩杆10，可跟随履带2的变化自适应的变化支撑，极大的提高稳定性能。

行走机身1内设有控制组件和侦测装置，控制组件与装置的其他动力组件连接，便于控制行走越过障碍物，侦测装置可辅助侦测前方障碍物，防止撞击。

防撞击装置包括开凿在机身41周向内的多个滑槽六48，滑槽六48顶部连通设有圆环槽42，圆环槽42左端相通设有传动腔一51，滑槽六48内滑动连接有载动块44，载动块44顶部设有第一螺旋纹72，载动块44内设有滑槽七45，滑槽七45内滑动连接有滑块四47，滑块四47靠近中心端与滑槽七45内壁之间固定连接有推力弹簧46，滑块四47远离中心端固定连接有伸出外部的支撑板49，支撑板49末端固定连接有橡胶包53，圆环槽42内转动地安装有与载动块44动力配合连接的外齿圆环43，外齿圆环43底部设有用于与第一螺旋纹72配合连接的第二螺旋纹，传动腔一51顶部转动连接有第一转动轴52，第一转动轴52底部末端固定连接有用于与外齿圆环43固定连接的第一齿转轮50，从而实现不同程度的平衡、防撞击缓冲。

切换驱动装置包括设置在机身41内的传动腔二60，颈部54底部伸进传动腔二60内并且固定连接有第二齿转轮58，第一转动轴52顶部伸进传动腔二60内并且固定连接有第三齿转轮68，传动腔二60后端相通连接有滑槽八71，滑槽八71内滑动连接有滑块五64，滑块五64左端固定连接有嵌设在滑槽八71左端内壁内的推动器70，滑块五64前端伸进传动腔二60内，滑块五64内设有传动腔三65，传动腔三65内转动连接有上下贯穿的第二转动轴62，第二转动轴62上下端末端固定连接有用于与第二齿转轮58齿合连接的第四齿转轮59和用于与第三齿转轮68齿合连接的第五齿转轮67，第二转动轴62上设有位于传动腔65内的第六齿转轮63，传动腔三65底部内壁内嵌设有马达66，马达66顶部输出轴末端固定连接有用于与第六齿转轮63齿合连接的第七齿转轮61。

本发明的机器人具体操作步骤：

s1：在初始状态时，头部55朝向正左侧，载动块44位于滑槽六48最里端，滑块四47位于滑槽七45最外侧，此时，滑块五64位于滑槽八71最左端，第四齿转轮59与第二齿转轮58完全脱离，第五齿转轮67与第三齿转轮68齿合连接，履带2上下端水平状态位于地面上，平衡架12水平状态，转向支撑板16水平状态，液压伸缩杆22收缩至最短状态，滑块三14位于滑槽四15最左端，电动伸缩杆29处于最长的状态，插接圆盘39与套接圆盘38分离状态，滑块一35位于滑槽一36内。

s2：当自主导航移动时，启动马达66带动第七齿转轮61转动，通过第七齿转轮61与第六齿转轮63齿合连接，由于第五齿转轮67与第三齿转轮68啮合，进而带动第一齿转轮50齿合连接，由于第一齿转轮50与外齿圆环43啮合连接，外齿圆环43转动时，由于其通过第二螺旋纹和第一螺旋纹72的连接，从而使载动块44向外移动直至调节至最稳定的状态，然后启动推动器70推动滑块五64移动至滑槽八71的最左端第四齿转轮59与第二齿转轮58齿合连接从而带动颈部54转动，此时，开启激光发射器57和雷达器56，进行双一线的激光雷达导航，配合马达66的启动可无限的进行转向识别导航。导航时装置需要行走时，启动两个发动机40同时转动，带动带轮转动，而带轮通过皮带6带动驱轴3转动进而使驱动轮毂一4转动，从而带动履带2转动开始直线行走，若需要向后转动，关闭后侧发动机40只启动前端发动机带动即可转向，若需要向前转动，关闭前侧发动机40只启动后端发动机带动即可转向，当需要双缸的高动力带动装置移动时，启动电动伸缩杆29收缩，使连接板30向后端移动，然后由于滑块一35的相互远离直至与套接圆盘38内部接触连成一体，从而形成双动力行走。

s3：在行走时遇到陡坡或障碍物时，为了保持导航的精准度，因此需要保持装置机身41的水平，履带2的总长不变，在一定倾斜度的陡坡上时，启动液压伸缩杆22推动滑块二20下移，由于滑块三14在滑槽四15内移动，从而使平衡板16倾斜，带动轮毂17移动，从而使履带2保持与倾斜面一致的坡度，即可完成整个机身保持不倾斜的导航工作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。