模块化智能搬运机器人的制作方法

1.本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及模块化智能搬运机器人。


背景技术：

2.目前，应用于教学领域的搬运机器人多数是固定运动结构，而且以2驱和4驱橡胶轮为主，运动的结构形式单一，不利于科研和教学；其次，由于结构不可变性，造成功能单一，不能够适应多样化的教学过程。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术所提出的问题，本实用新型的目的是：旨在提供模块化智能搬运机器人。
4.为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.模块化智能搬运机器人，包括底盘模块，还包括工控机和单线激光雷达，所述底盘模块的动力输出端可拆卸的连接有若干种类可选的驱动轮，所述底盘模块的上表面通过安装架连接有视觉模块、显示模块和手臂执行模块；
6.所述视觉模块、显示模块和手臂执行模块依次位于安装架的前端、后端和中间位置，所述手臂执行模块的活动范围位于视觉模块一侧。
7.进一步限定，所述底盘模块包括锂电池、电机驱动板以及对应驱动轮数量的第一电机，这样的结构设计，通过第一电机向对应的驱动轮输出旋转动力，通过电机驱动板对第一电机供电并进行速度控制。
8.进一步限定，所述驱动轮的种类包括麦克纳姆轮、全向轮和橡胶轮中的一种或多种组合，这样的结构设计，当全部采用麦克纳姆轮时，实现多方位的运动，使得运动方式更加灵活，当全部采用橡胶轮，通过滑移形式转弯，转变半径较大，由于四个橡胶轮对地面的摩擦力较大，因此其承载能力也更大，当采用全向轮和橡胶轮的组合时，转弯半径较橡胶轮更小也更灵活，同时保留了一定的承载能力。
9.进一步限定，所述视觉模块包括前置定位相机、用于识别物体深度距离的深度相机以及位于手臂执行模块末端的手臂端相机，所述前置定位相机和手臂端相机选用单目广角相机，这样的结构设计，通过前置定位相机和手臂端相机来识别距离较近的物体以及二维码，通过深度相机来识别物体的平面图像和深度距离信息。
10.进一步限定，所述显示模块通过转动支架与安装架连接，所述转动支架包括限位螺栓、底座、与底座转动连接的转座，所述底座设有与转座旋转弧度适配的限位槽，所述限位螺栓穿过限位槽与转座螺纹连接，这样的结构设计，通过转动支架便于显示模块旋转展示角度，便于使用者观看，转座上的限位螺栓在限位槽中移动，由限位槽决定了最大偏转范围。
11.进一步限定，所述手臂执行模块包括旋转座、大臂、小臂、吸盘以及若干第二电机，这样的结构设计，通过大臂、小臂移动末端的吸盘来抓取物品，通过旋转座调整圆周方位，
通过第二电机进行驱动，具体的，通过手臂端相机识别到物体后，返回物体的相对于搬运机器人基座的坐标，从而控制手臂执行模块到相应位置完成抓取任务。
12.本实用新型的有益效果：
13.1.采用多种类型的驱动轮形成不同控制方式的运动形式，在教学时，通过不同的运动形式完成物流运输、定位导航、路径规划等课题，极大的丰富了教学演示内容，便于学生掌握不同轮系的控制方法以及了解各自的优势所在；
14.2.搬运机器人主要采用模块化的设计，教师可以根据场景和教学需求的不同在底盘模块上搭建所需的模块，结构的可变性，使得本实用新型的搬运机器人能够适应多样化的教学内容。
附图说明
15.本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
16.图1为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例为安装手臂执行模块时的结构示意图；
17.图2为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例以图1为原型的正对视觉模块的结构示意图；
18.图3为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例底盘模块的内部结构示意图；
19.图4为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例中手臂执行模块的结构示意图；
20.图5为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例中转动支架的结构示意图；
21.图6为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例全部采用麦克纳姆轮时的结构示意图；
22.图7为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例全部采用橡胶轮的结构示意图；
23.图8为本实用新型模块化智能搬运机器人实施例混合使用橡胶轮和全向轮时的结构示意图；
24.主要元件符号说明如下：
25.底盘模块1、第一电机11、锂电池12、驱动轮13；
26.安装架2；
27.单线激光雷达3；
28.工控机4；
29.视觉模块5；
30.转动支架6、底座61、限位槽611、转座62、限位螺栓63；
31.显示模块7；
32.手臂执行模块8、旋转座81、大臂82、小臂83、第二电机84、吸盘85。
具体实施方式
33.为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。
34.如图1-8所示，本实用新型的模块化智能搬运机器人，包括底盘模块1，还包括工控机4和单线激光雷达3，底盘模块1的动力输出端可拆卸的连接有若干种类可选的驱动轮13，
底盘模块1的上表面通过安装架2连接有视觉模块5、显示模块7和手臂执行模块8；
35.视觉模块5、显示模块7和手臂执行模块8依次位于安装架2的前端、后端和中间位置，手臂执行模块8的活动范围位于视觉模块5一侧。
36.本实施例中，驱动轮13可拆卸的与底盘模块1的动力输出端连接，驱动轮13的种类可选，不限于现有的橡胶轮，主要还包括麦克纳姆轮、全向轮，通过多种轮系的搭配，形成不同控制方式的运动形式，在上述前提下，在教学时，通过不同的运动形式完成物流运输、定位导航、路径规划等课题，极大的丰富了教学演示内容，便于学生掌握不同轮系的控制方法以及了解各自的优势所在；
37.此外，搬运机器人主要采用模块化的设计，教师可以根据场景和教学需求的不同在底盘模块1上搭建所需的模块，比如，可以通过搭建视觉模块5、显示模块7和手臂执行模块8来进行货物的抓取、搬运、识别等操作，结构的可变性，使得本实用新型的搬运机器人能够适应多样化的教学内容；
38.最后，工控机4用于快速处理图像、定位和导航等算法，提高运行速度；采用单线激光雷达3对搬运机器人周边的障碍物进行扫描，并返回当前场景下的点云数据，作为原始数据供建图、定位、导航、避障等算法进行应用，提高定位导航的精度。
39.优选，底盘模块1包括锂电池12、电机驱动板以及对应驱动轮13数量的第一电机11，这样的结构设计，通过第一电机11向对应的驱动轮13输出旋转动力，通过电机驱动板对第一电机11供电并进行速度控制。实际上，也可以根据具体情况具体考虑底盘模块1其它的结构形状。
40.优选，驱动轮13的种类包括麦克纳姆轮、全向轮和橡胶轮中的一种或多种组合，这样的结构设计，当全部采用麦克纳姆轮时，实现多方位的运动，使得运动方式更加灵活，当全部采用橡胶轮，通过滑移形式转弯，转变半径较大，由于四个橡胶轮对地面的摩擦力较大，因此其承载能力也更大，当采用全向轮和橡胶轮的组合时，转弯半径较橡胶轮更小也更灵活，同时保留了一定的承载能力。实际上，也可以根据具体情况具体考虑驱动轮13其它的种类。
41.优选，视觉模块5包括前置定位相机、用于识别物体深度距离的深度相机以及位于手臂执行模块8末端的手臂端相机，前置定位相机和手臂端相机选用单目广角相机，这样的结构设计，通过前置定位相机和手臂端相机来识别距离较近的物体以及二维码，通过深度相机来识别物体的平面图像和深度距离信息。实际上，也可以根据具体情况具体考虑视觉模块5其它的结构形状。
42.优选，显示模块7通过转动支架6与安装架2连接，转动支架6包括限位螺栓63、底座61、与底座61转动连接的转座62，底座61设有与转座62旋转弧度适配的限位槽611，限位螺栓63穿过限位槽611与转座62螺纹连接，这样的结构设计，通过转动支架6便于显示模块7旋转展示角度，便于使用者观看，转座62上的限位螺栓63在限位槽611中移动，由限位槽611决定了最大偏转范围。实际上，也可以根据具体情况具体考虑显示模块7其它的安装结构。
43.优选，手臂执行模块8包括旋转座81、大臂82、小臂83、吸盘85以及若干第二电机84，这样的结构设计，通过大臂82、小臂83移动末端的吸盘85来抓取物品，通过旋转座81调整圆周方位，通过第二电机84进行驱动，具体的，通过手臂端相机识别到物体后，返回物体的相对于搬运机器人基座的坐标，从而控制手臂执行模块到相应位置完成抓取任务。实际
上，也可以根据具体情况具体考虑手臂执行模块8其它的结构形状。
44.上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。