一種麥克納姆輪全向移動搬運機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機器人，屬于智能搬運輸送裝置領域，特別是一種麥克納姆輪全向移動搬運機器人。
【背景技術】
[0002]隨著制造業的不斷發展，自動化搬運輸送設備將得到大量使用并逐步朝著智能化和信息化方向邁進。目前使用的搬運裝置多數采用傳統的輪式底盤結構結合機身安裝的執行裝置實現搬運功能。
[0003]申請號為201210500740的專利申請(何守印，電力庫房智能搬運機器人)，公開了一種電力庫房智能搬運機器人，包括底盤、車體，底盤設有兩個驅動輪和至少一個導向輪，車體的前部設有伸縮機構，伸縮機構上設有升降機構，升降機構上設有三自由度手爪，車體上還設有機器人控制平臺，機器人控制平臺與遠程計算機無線控制平臺無線連接。
[0004]申請號為201520094412的專利申請(重慶交通大學，搬運機器人)，公開了一種搬運機器人，它包括控制系統、設有移動機構的車體和至少一個連接于車體的機械手;機械手包括用于夾持物體的夾爪機構和用于將夾爪機構移動到所需位置的伸展機構;夾爪機構包括連接在伸展機構末端的爪盤及至少兩個設在爪盤上并形成夾持結構的機械手指，機械手指包括至少三個依次鉸接的機械指節。
[0005]以上專利申請公開的裝置均使用普通的輪式底盤，在狹小或需要頻繁轉向的空間內運動靈活性較低;完成物體抓取的執行機構自由度相對較少，難以應對較復雜的工作環境。因而在一定程度上限制了其推廣應用。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種麥克納姆輪全向移動搬運機器人，該麥克納姆輪全向移動搬運機器人具備全向移動能力，能夠在平面靈活地實現前后、左右方向運動以及任意旋轉半徑的運動，并且能在復雜的工作環境中自主完成物體的抓取和轉移任務。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
[0008]—種麥克納姆輪全向移動搬運機器人，包括六自由度機械手、全向移動底盤、雙目視覺裝置、主控盒和遠程監控裝置；
[0009]全向移動底盤包括車架和設置在車架下方的若干個麥克納姆輪，每個麥克納姆輪均為驅動輪；
[0010]六自由度機械手固定設置在車架頂部;雙目視覺裝置固定設置在車架的前側；主控盒設置在車架底部；
[0011]六自由度機械手、全向移動底盤、雙目視覺裝置均與主控盒相連接，主控盒與遠程監控裝置無線連接。
[0012]所述車架的四周設置有若干個測距傳感器，每個測距傳感器均與主控盒相連接。
[0013]每個所述麥克納姆輪均通過獨立懸掛模塊與車架固定連接。
[0014]每個所述獨立懸掛模塊均包括兩根相互平行設置的懸臂、固定連接兩根懸臂的連接板和減震器;減震器的一端與連接板連接，減震器的另一端與車架相連接;兩根懸臂的其中一端均通過帶座軸承與套裝有麥克納姆輪的傳動軸相連接。
[0015]兩根所述懸臂的另一端均固定連接在光軸上，光軸的兩端均通過帶座軸承與車架相連接。
[0016]所述減震器與連接板和車架之間各設置有一個支架，減震器與支架轉動連接。
[0017]每個所述麥克納姆輪均連接一個傳動裝置，每個傳動裝置均包括無刷直流電機和蝸輪蝸桿減速器，蝸輪蝸桿減速器的一端與無刷直流電機相連接，蝸輪蝸桿減速器的另一端與套裝有麥克納姆輪的傳動軸相連接。
[0018]所述主控盒內置有雙目視覺控制板、全向底盤控制板和機械臂位姿控制板，雙目視覺控制板能采集雙目視覺裝置提供的雙目視覺信號，并處理后發送至遠程監控裝置;全向底盤控制板能對所有麥克納姆輪的轉速與轉向進行協同控制;機械臂位姿控制板能對六自由度機械手的位姿進行控制。
[0019]所述雙目視覺控制板、全向底盤控制板和機械臂位姿控制板通過CAN總線相連接。
[0020]每個所述麥克納姆輪均包括兩個輪轂圓盤、輥子和輥子芯軸，輥子同軸固定套裝在輥子芯軸的外周，套裝有輥子的輥子芯軸兩端均以轉動副連接并分布在輪轂圓盤的圓周。
[0021]本發明采用上述結構后，具有如下有益效果:
[0022]1、上述麥克納姆全向輪的設置，不需要專門為輪子設計轉向機構，而只需利用各輪之間轉速與轉向的相互配合就可實現移動平臺在平面內任意方向的運動，尤其是其具有實現橫向側移、原地旋轉(零轉彎半徑)等獨特優點，使得整個搬運裝置的運動靈活性得到明顯地提尚。
[0023]2、通過雙目視覺裝置引導機器人進行移動和物體搬運輸送任務，全程由機器人自主完成，智能化程度較高。
[0024]3、遠程監控裝置支持人工手動操作，程序界面能實時反饋雙目視覺裝置采集的圖像信號，具有較好的人機交互。
[0025]4、上述獨立懸掛模塊的設置，在遇到地面不平整時，除能對車體起到緩沖減震的作用外，還能保證輪子與地面之間的充分接觸。與剛性體懸架相比，能明顯提高平臺運動的穩定性。另外在運行過程中，整車的輪距、軸距變化極小，保證了該種類型平臺運動的控制精度。
[0026]5、上述蝸輪蝸桿減速器的設置，能使無刷直流電機和傳動軸垂直放置。另外，主控盒及電池組安裝在車架的固定腔內，從而使得全向移動平臺整體結構更加緊湊。
【附圖說明】
[0027]圖1顯示了本發明麥克納姆輪全向移動搬運機器人的主視圖；
[0028]圖2顯示了本發明麥克納姆輪全向移動搬運機器人的左視圖；
[0029]圖3顯示了本發明麥克納姆輪全向移動搬運機器人的仰視圖；
[0030]圖4顯示了本發明麥克納姆輪全向移動搬運機器人的軸測圖；[0031 ]圖5顯示了本發明獨立懸架模塊軸測圖；
[0032]圖6顯示了本發明麥克納姆輪的爆炸圖；
[0033]圖7顯示了本發明麥克納姆輪全向移動搬運機器人控制系統組成框圖。
[0034]圖中:
[0035]1.全向移動底盤；
[0036]2.獨立懸掛模塊；
[0037]21.懸臂;22.連接板;23.帶座軸承;24.光軸;25.支架;26.減震器；
[0038]3.麥克納姆輪；
[0039]31.輪轂圓盤;32.中心連接件;33.輥子;34.輥子芯軸；
[0040]4.傳動裝置；
[0041 ]41.蝸輪蝸桿減速器;42.無刷直流電機；
[0042]5.車架；
[0043]6.雙目視覺裝置；
[0044]7.測距傳感器；
[0045]8.主控盒；
[0046]9.電池組；
[0047]10.六自由度機械手。
【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖和具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0049]如圖1、圖2、圖3和圖4所不，一種麥克納姆輪全向移動搬運機器人，包括六自由度機械手10、全向移動底盤1、雙目視覺裝置6、主控盒8、電池組9和遠程監控裝置。
[0050]全向移動底盤1包括車架5和設置在車架5下方的若干個麥克納姆輪3。4個麥克納姆輪3分布在車架5下方的四個邊角處。麥克納姆輪3的數量也可以根據需要，設置為多個，也均在本發明的保護范圍之內。
[0051]六自由度機械手10固定設置在車架5頂部;雙目視覺裝置6固定設置在車架5的前側。
[0052]每個麥克納姆輪3均為驅動輪，每個麥克納姆輪3均連接一個傳動裝置4。
[0053]如圖5所示，每個傳動裝置4均包括無刷直流電機42和蝸輪蝸桿減速器41，蝸輪蝸桿減速器41的一端與無刷直流電機42相連接，蝸輪蝸桿減速器41的另一端與麥克納姆輪3內套裝的傳動軸相連接。無刷直流電機42的軸線與傳動軸的軸線相垂直。這種設置方式，和常見的行星輪減速相比，能使得移動平臺結構更加緊湊，也便于裝配。
[0054]車架5優選為角鋼焊接式車架，強度高，重量輕，平臺的負載能力強。
[0055]車架5底部中心優選設置有固定腔，主控盒8和電池組9均安裝在該固定腔內。一方面提高了空間利用率，另一方面也起到了一定的保護作用。
[0056]上述電池組9能為本發明搬運機器人的控制系統進行供電。
[0057]上述主控盒8對應為本發明搬運機器人的控制系統，六自由度機械手10、全向移動底盤1、雙目視覺裝置6均與主控盒8相連接，主控盒8優選通過WIFI與遠程監控裝置無線連接。
[0058]如圖7所示，主控盒內置有雙目視覺控制板、全向底盤控制板和機械臂位姿控制板。
[0059]雙目視覺裝置通過兩路攝像頭采集全向移動底盤前方的實時圖像并輸送到圖像處理控制板;雙目視覺控制板采集雙目視覺裝置提供的雙目視覺信號，并處理后發送至遠程監控裝置。
[0060]遠程監控裝置優選為PC上位機，通過