一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)，采用差速方式驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)包括機(jī)體、驅(qū)動裝置、永磁吸附裝置、防跌落裝置、避障裝置和導(dǎo)向輪；驅(qū)動裝置安裝于機(jī)體下方，用于驅(qū)動機(jī)器人底盤移動和轉(zhuǎn)向；永磁間隙吸附裝置安裝于機(jī)體底部，增大驅(qū)動輪與工作平面的附著力，增加機(jī)體穩(wěn)定性和防止驅(qū)動輪打滑；導(dǎo)向輪與驅(qū)動輪共同支撐機(jī)體平臺；避障裝置安裝于機(jī)體前方，用于檢測機(jī)體前方障礙物；防跌落裝置安裝于機(jī)體下方，防止機(jī)體從工作平面向下跌落。該裝置移動靈活，驅(qū)動和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)簡單，具有避障和防跌落功能。
【專利說明】一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，移動機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式有輪式、多足式、履帶式和混合式等多種。輪式移動機(jī)器人控制簡單，每運(yùn)動單位距離消耗的能量最小，通常比履帶式和多足式底盤機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度快，因此應(yīng)用最多。輪式移動機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)大體可分為:方向-驅(qū)動和差速驅(qū)動；在方向-驅(qū)動式移動底盤機(jī)構(gòu)上，方向的控制和驅(qū)動分別采用不同的電機(jī)驅(qū)動。對方向的控制和驅(qū)動可在相同的輪子上完成(如前輪驅(qū)動車)，但速度和方向是分別控制。差速驅(qū)動底盤機(jī)構(gòu)采用相同的輪子和驅(qū)動器來驅(qū)動和控制方向，運(yùn)動方向的改變是通過有比例地控制每個輪子的速度來實(shí)現(xiàn)。
[0003]目前，用于移動機(jī)器人的底盤機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上主要有三輪和四輪結(jié)構(gòu)。三輪式結(jié)構(gòu)最常見，其常用的結(jié)構(gòu)是利用兩個高精度的驅(qū)動輪和一個隨動輪結(jié)構(gòu)。兩驅(qū)動輪分別由兩個電機(jī)經(jīng)過減速器減速后進(jìn)行驅(qū)動，隨動輪可置于本體的前部或后部。底盤機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)向由兩個驅(qū)動輪的速度差決定，通過對兩個電機(jī)施加不同的速度控制量可以實(shí)現(xiàn)任意方向的運(yùn)動。也有采用前輪既是驅(qū)動輪也是舵輪，它需要兩個單獨(dú)的電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向和驅(qū)動控制。還有一種采用同步驅(qū)動方式，三個輪子均勻分布，用齒輪或鏈條將輪子與分別控制方向和驅(qū)動的電機(jī)相連，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動輪子運(yùn)動，轉(zhuǎn)向電機(jī)控制輪子轉(zhuǎn)向。四輪結(jié)構(gòu)也有類似三輪結(jié)構(gòu)的配置方式，如驅(qū)動-轉(zhuǎn)向綜合控制和單獨(dú)控制等。但是與采用三輪的移動機(jī)器人相比，四輪結(jié)構(gòu)雖然更穩(wěn)定，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，回轉(zhuǎn)半徑較大，轉(zhuǎn)向不靈活，因此采用四輪結(jié)構(gòu)的移動機(jī)器人并不多見。
[0004]因此，綜上所述，之前所采用三輪結(jié)構(gòu)的底盤機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外形尺寸較大，在空間受限的平面上運(yùn)動靈活性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有輪式機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，提供一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)。該機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)運(yùn)動靈活，可實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)向半徑，結(jié)構(gòu)和控制簡單，同時，具有避障和防跌落功能。
[0006]本發(fā)明所述一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)，采用輪式差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)，包括機(jī)體、驅(qū)動裝置、導(dǎo)向輪、永磁吸附裝置、避障裝置和防跌落裝置，所述機(jī)體為所有裝置的安裝基礎(chǔ)；
所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動軸，驅(qū)動軸支座，驅(qū)動電機(jī)，減速器，主動齒輪，從動齒輪和驅(qū)動輪，兩驅(qū)動軸支座通過連接螺栓安裝于機(jī)體底部，驅(qū)動軸安裝于兩驅(qū)動軸支座之間，并用螺釘固定；兩驅(qū)動輪通過連接套安裝于驅(qū)動軸兩端；驅(qū)動電機(jī)采用步進(jìn)或伺服電機(jī)，通過電機(jī)連接塊與減速器相連，減速器與驅(qū)動軸支座通過連接螺釘相連；主動齒輪安裝于減速器的軸出軸上，從動齒輪通過一滾動軸承安裝于驅(qū)動軸上；驅(qū)動電機(jī)的運(yùn)動通過齒輪嚙合傳遞給驅(qū)動輪；
所述導(dǎo)向輪包括萬向球和絕緣套，采用螺栓安裝于機(jī)體前部，并通過絕緣套與機(jī)體絕緣，萬向球包括導(dǎo)向輪本體，鋼珠，壓蓋，彈性檔圈，鋼球；
所述永磁吸附裝置安裝于所述機(jī)體中部，包括磁鐵調(diào)節(jié)手柄、磁鐵凸輪軸、磁鐵凸輪軸套、磁鐵傳動板、磁座、永磁鐵、磁座軸承座、磁座軸；兩磁座軸承座通過螺栓與機(jī)體相連,磁座與兩個磁座軸承座通過兩個磁座軸相連，四個永磁鐵安裝在磁座中；磁鐵傳動板米用導(dǎo)磁材料制造，安裝于磁座上，用于固定永磁鐵，磁鐵凸輪軸套采用三個螺栓安裝于機(jī)體上，磁鐵凸輪軸安裝于磁鐵凸輪軸套內(nèi)，其軸一端安裝磁鐵調(diào)節(jié)手柄，另一端的凸輪與磁鐵傳動板下表面接觸，磁鐵調(diào)節(jié)手柄與磁鐵凸輪軸通過銷連接；
所述避障裝置由一超聲傳感器組成，安裝于所述機(jī)體前部，防跌落裝置由四個光電傳感器組成，安裝于所述機(jī)體四周；
移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)移動和轉(zhuǎn)向通過控制兩獨(dú)立的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)兩驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速相同時，機(jī)器人沿直線運(yùn)動；如需轉(zhuǎn)向，可控制兩驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速不同來實(shí)現(xiàn)；
當(dāng)避障裝置檢測到前方有障礙物時，超聲傳感器發(fā)信號給機(jī)器人控制器，然后控制器通過控制兩驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速來轉(zhuǎn)向避障，當(dāng)防跌落裝置檢測到前方無工件平面時，傳感器發(fā)信號給機(jī)器人控制器，然后控制器通過控制兩驅(qū)動電機(jī)使機(jī)器人底盤停止運(yùn)動；
所述永磁間隙吸附裝置可實(shí)現(xiàn)吸附力可調(diào)節(jié)，具體工作原理是:移動機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)正常工作時，磁鐵凸輪軸的凸輪的基圓與磁鐵傳動板接觸，此時磁吸附裝置與導(dǎo)磁工件距離最小，磁吸附力最大，增加機(jī)器人驅(qū)動能力和穩(wěn)定性；當(dāng)轉(zhuǎn)動磁鐵調(diào)節(jié)手柄一定角度，磁鐵凸輪軸的凸輪向上頂起磁鐵傳動板，使磁座繞磁座軸轉(zhuǎn)動，從而使永磁鐵與導(dǎo)磁工件的距離增大，從而使磁吸附力減??；當(dāng)工作人員需要搬運(yùn)機(jī)器人時，可使磁鐵調(diào)節(jié)手柄轉(zhuǎn)動90度的角度，此時永磁鐵與導(dǎo)磁工件的距離最大，磁吸附力最小。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
采用兩輪差速驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn)原地360度轉(zhuǎn)向和移動，有效減少了工作空間的死角，控制簡單。
[0008]采用永磁間隙吸附裝置，附著力大，提高驅(qū)動力和穩(wěn)定性；同時，由于吸附力可調(diào)節(jié)，使機(jī)器人在搬運(yùn)過程中安全、省力。
[0009]采用超聲傳感器檢測機(jī)體前方障礙物，具有避障能力。
[0010]由于機(jī)體四周安裝了光電傳感器，可檢測機(jī)器人運(yùn)動環(huán)境，防止機(jī)器人跌落損壞。
[0011]外形尺寸小，可在空間受限的工作區(qū)間里靈活運(yùn)動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、機(jī)體2、驅(qū)動裝置3、永磁吸附裝置4、防跌落裝置 5、避障裝置 6、導(dǎo)向
輪；
圖2為本發(fā)明所述移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)中驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:21、驅(qū)動電機(jī)22、電機(jī)連接塊23、減速器24、連接螺釘25、驅(qū)動軸支座26、主動齒輪27、被動齒輪28、連接套29、驅(qū)動軸30、主動齒輪固定墊片31、驅(qū)動輪；
圖3為本發(fā)明所述移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)中導(dǎo)向輪的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中:32、絕緣套33、鋼珠34、導(dǎo)向輪本體35、彈性檔圈36、壓蓋37、鋼球 圖4為本發(fā)明所述移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)中永磁吸附裝置的示意圖；
圖5為本發(fā)明所述移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)中吸附力可調(diào)永磁間隙吸附裝置的仰視
圖；
圖中:41、磁座軸42、磁座軸承座43、磁座44、磁鐵凸輪軸45、磁鐵凸輪軸套46、磁鐵調(diào)節(jié)手柄47、磁鐵傳動板48、永磁鐵。
【具體實(shí)施方式】
[0013]結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
本發(fā)明所述一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)，采用輪式差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)，包括機(jī)體(I)、驅(qū)動裝置(2)、導(dǎo)向輪(6)、永磁吸附裝置(3)、避障裝置(5)和防跌落裝置(4);所述機(jī)體(I)為所有裝置的安裝基礎(chǔ)。
[0014]所述的驅(qū)動裝置(2)包括驅(qū)動軸(29)，驅(qū)動軸支座(25)，驅(qū)動電機(jī)(21)，減速器
(23),主動齒輪(26)，從動齒輪(27)和驅(qū)動輪(21 )，兩驅(qū)動軸支座(25)通過連接螺栓安裝于機(jī)體(I)后部，驅(qū)動軸(29)安裝于兩驅(qū)動軸支座(25)之間，并用螺釘固定；兩驅(qū)動輪(31)通過連接套(28 )安裝于驅(qū)動軸兩端；所述驅(qū)動電機(jī)(21)采用步進(jìn)或伺服電機(jī)，通過電機(jī)連接塊(22 )與減速器(23 )相連，減速器(23 )與驅(qū)動軸支座(25 )通過連接螺釘(24 )相連；所述的主動齒輪(26)安裝于減速器(23)的軸出軸上，從動齒輪(27)通過一滾動軸承安裝于驅(qū)動軸(29)上；所述驅(qū)動電機(jī)(21)的運(yùn)動通過齒輪嚙合傳遞給驅(qū)動輪(31)。
[0015]所述的導(dǎo)向輪(6)包括萬向球和絕緣套(32)，采用螺栓安裝于機(jī)體前部，并通過絕緣套(I)與機(jī)體(I)絕緣；所述的萬向球包括導(dǎo)向輪本體(34)，鋼珠(33)，壓蓋(36)，彈性檔圈(35)，鋼球(37)。
[0016]所述的永磁吸附裝置(3)安裝于所述機(jī)體(I)中部，包括磁鐵調(diào)節(jié)手柄(46)、磁鐵凸輪軸(44 )、磁鐵凸輪軸套(45 )、磁鐵傳動板(47 )、磁座(43 )、永磁鐵(48 )、磁座軸承座
(42)、磁座軸(41);兩磁座軸承座(42)通過螺栓與機(jī)體(I)相連；所述的磁座(43)與兩個磁座軸承座(42)通過兩個磁座軸(41)相連，四個永磁鐵(48)安裝在磁座中；所述磁鐵傳動板(47)米用導(dǎo)磁材料制造,安裝于磁座(43)上,用于固定永磁鐵(48);所述的磁鐵凸輪軸套(45)采用三個螺栓安裝于機(jī)體(I)上；所述的磁鐵凸輪軸(44)安裝于磁鐵凸輪軸套
(45)內(nèi)，其軸一端安裝磁鐵調(diào)節(jié)手柄(46)，另一端的凸輪與磁鐵傳動板(47)下表面接觸；所述的磁鐵調(diào)節(jié)手柄(46)與磁鐵凸輪軸(44)通過銷連接。
[0017]所述的避障裝置(5)由一超聲傳感器組成，安裝于所述機(jī)體(I)前部；所述的防跌落裝置(4)由四個光電傳感器組成，安裝于所述機(jī)體(I)四周。
[0018]本發(fā)明所述移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)工作過程如下:
所述的移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)移動和轉(zhuǎn)向通過控制兩獨(dú)立的驅(qū)動電機(jī)(21)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)兩驅(qū)動電機(jī)(21)轉(zhuǎn)速相同是，機(jī)器人沿直線運(yùn)動；如需轉(zhuǎn)向，可控制兩驅(qū)動電機(jī)
(21)轉(zhuǎn)速不同來實(shí)現(xiàn)。
[0019]當(dāng)所述的避障裝置(5)檢測到前方有障礙物時，超聲傳感器發(fā)信號給機(jī)器人控制器，然后控制器通過控制兩驅(qū)動電機(jī)(21)轉(zhuǎn)速來轉(zhuǎn)向避障。當(dāng)所述的防跌落裝置(4)檢測到前方無工件平面時，傳感器發(fā)信號給機(jī)器人控制器，然后控制器通過控制兩驅(qū)動電機(jī)(21)使機(jī)器人底盤停止運(yùn)動。
[0020]所述的永磁間隙吸附裝置可實(shí)現(xiàn)吸附力可調(diào)節(jié)，具體工作原理是:移動機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)正常工作時，磁鐵凸輪軸(44)的凸輪的基圓與磁鐵傳動板(47)接觸，此時磁吸附裝置與導(dǎo)磁工件距離最小，磁吸附力最大，增加機(jī)器人驅(qū)動能力和穩(wěn)定性；當(dāng)轉(zhuǎn)動磁鐵調(diào)節(jié)手柄(46 ) —定角度，磁鐵凸輪軸(43 )的凸輪向上頂起磁鐵傳動板(47 )，使磁座(43 )繞磁座軸
(41)轉(zhuǎn)動,從而使永磁鐵(48)與導(dǎo)磁工件的距離增大,從而使磁吸附力減小。當(dāng)工作人員需要搬運(yùn)機(jī)器人時，可使磁鐵調(diào)節(jié)手柄(46)轉(zhuǎn)動90度的角度，此時永磁鐵(48)與導(dǎo)磁工件的距離最大，磁吸附力最小。
【權(quán)利要求】
1.一種移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)，其特征是:所述底盤機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)包括，機(jī)體、驅(qū)動裝置、導(dǎo)向輪、永磁吸附裝置、避障裝置和防跌落裝置，所述機(jī)體為所有裝置的安裝基礎(chǔ)； 所述驅(qū)動裝置包括驅(qū)動軸，驅(qū)動軸支座，驅(qū)動電機(jī)，減速器，主動齒輪，從動齒輪和驅(qū)動輪，兩驅(qū)動軸支座通過連接螺栓安裝于機(jī)體底部，驅(qū)動軸安裝于兩驅(qū)動軸支座之間，并用螺釘固定；兩驅(qū)動輪通過連接套安裝于驅(qū)動軸兩端；驅(qū)動電機(jī)采用步進(jìn)或伺服電機(jī)，通過電機(jī)連接塊與減速器相連，減速器與驅(qū)動軸支座通過連接螺釘相連；主動齒輪安裝于減速器的輸出軸上，從動齒輪通過一滾動軸承安裝于驅(qū)動軸上；驅(qū)動電機(jī)的運(yùn)動通過齒輪嚙合傳遞給驅(qū)動輪； 所述導(dǎo)向輪包括萬向球和絕緣套，采用螺栓安裝于機(jī)體前部，并通過絕緣套與機(jī)體絕緣，萬向球包括導(dǎo)向輪本體，鋼珠，壓蓋，彈性檔圈，鋼球； 所述永磁吸附裝置安裝于所述機(jī)體中部，包括磁鐵調(diào)節(jié)手柄、磁鐵凸輪軸、磁鐵凸輪軸套、磁鐵傳動板、磁座、永磁鐵、磁座軸承座、磁座軸；兩磁座軸承座通過螺栓與機(jī)體相連,磁座與兩個磁座軸承座通過兩個磁座軸相連，四個永磁鐵安裝在磁座中；磁鐵傳動板米用導(dǎo)磁材料制造，安裝于磁座上，用于固定永磁鐵，磁鐵凸輪軸套采用三個螺栓安裝于機(jī)體上，磁鐵凸輪軸安裝于磁鐵凸輪軸套內(nèi)，其軸一端安裝磁鐵調(diào)節(jié)手柄，另一端的凸輪與磁鐵傳動板下表面接觸，磁鐵調(diào)節(jié)手柄與磁鐵凸輪軸通過銷連接； 所述避障裝置由一超聲傳感器組成，安裝于所述機(jī)體前部，防跌落裝置由四個光電傳感器組成，安裝于所述機(jī)體四周； 移動焊接機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)移動和轉(zhuǎn)向通過控制兩獨(dú)立的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)兩驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速相同是，機(jī)器人沿直線運(yùn)動；如需轉(zhuǎn)向，可控制兩驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速不同來實(shí)現(xiàn)； 當(dāng)避障裝置檢測到前方有障礙物時，超聲傳感器發(fā)信號給機(jī)器人控制器，然后控制器通過控制兩驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速來轉(zhuǎn)向避障，當(dāng)防跌落裝置檢測到前方無工件平面時，傳感器發(fā)信號給機(jī)器人控制器，然后控制器通過控制兩驅(qū)動電機(jī)使機(jī)器人底盤停止運(yùn)動； 所述永磁間隙吸附裝置可實(shí)現(xiàn)吸附力可調(diào)節(jié)，具體工作原理是:移動機(jī)器人底盤機(jī)構(gòu)正常工作時，磁鐵凸輪軸的凸輪的基圓與磁鐵傳動板接觸，此時磁吸附裝置與導(dǎo)磁工件距離最小，磁吸附力最大，增加機(jī)器人驅(qū)動能力和穩(wěn)定性；當(dāng)轉(zhuǎn)動磁鐵調(diào)節(jié)手柄一定角度，磁鐵凸輪軸的凸輪向上頂起磁鐵傳動板，使磁座繞磁座軸轉(zhuǎn)動，從而使永磁鐵與導(dǎo)磁工件的距離增大，從而使磁吸附力減??；當(dāng)工作人員需要搬運(yùn)機(jī)器人時，可使磁鐵調(diào)節(jié)手柄轉(zhuǎn)動90度的角度，此時永磁鐵與導(dǎo)磁工件的距離最大，磁吸附力最小。
【文檔編號】B25J5/00GK103495968SQ201310426514
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】張華 , 熊德琛, 葉艷輝, 陳慶東, 高延峰, 葛斯嘉, 王帥 申請人:吉首沃華德機(jī)器人科技有限責(zé)任公司