一种移动机器人及其控制系统

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，具体为一种移动机器人及其控制系统。

背景技术

公知的，随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术逐步发展、以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，智能化搬运机器人作为联系和调节离散型物流管理系统使其作业连续化的必要自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展，智能化搬运机器人实现高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务。

如申请公布号为CN108974918A，申请公布日为2018.12.11，名称为《一种用于货物搬运的移动机器人》，其包括括移动机构和安装在所述移动机构上的搬运机构，所述搬运机构包括抓取机械臂，所述移动机构包括车箱，所述车箱的底端安装有四个呈矩形布置的驱动轮，所述驱动轮均为全向轮，每个所述驱动轮与驱动轮伺服电机连接，每个所述驱动轮上安装有行星轮减速器；所述车箱的顶端安装有两个抓取机械臂，所述抓取机械臂为关节型机器人，所述抓取机械臂的末端安装有夹持器。

又如授权公告号为CN105500333B，授权公告日为2017.06.09，名称为《基于移动机械臂的搬运机器人》，其包括包括MACNUM轮、车体底座、回转平台和机械臂，其中：所述MACNUM轮设置在所述车体底座的下部，所述MACNUM轮采用四个回转液压马达分别驱动，液压马达安装于所述车体底座内，其运动由位于所述回转平台内的电液比例控制中心控制；所述回转平台通过回转机构设置在所述车体底座的上部，所述回转机构的定座与所述车体底座固定连接，所述回转机构的回转轴与所述回转平台固定连接，所述回转机构的回转运动由采用PID动压反馈控制的液压马达来驱动的，该液压马达的运动也由位于所述回转平台内的电液比例控制中心控制。

现有技术中，搬运机器人均通过移动小车搭载机械臂实现货物进行搬运转移，但是如《一种用于货物搬运的移动机器人》申请，其通过机械臂对货物进行抓取然后配合移动小车进行移动实现货物转运，小车在移动时的稳定性差，又如《基于移动机械臂的搬运机器人》申请，其通过在移动小车尾端设置车斗，实现将机械臂抓取的货物放置在车头然后进行货物转运，其虽然可以提高移动小车移动的稳定性，但是显著增大移动小车的体积和长度，影响小车作业移动的安全性和便捷性。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动机器人及其控制系统，以解决现有技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种移动机器人，包括移动小车，所述移动小车上转动设置有转台，且转台上安装有搬运机械臂，还包括：承载机构，所述承载机构活动嵌设连接在移动小车的尾端；联动调节件，所述联动调节件嵌设安装在所述移动小车的底部并与所述转台连接；所述联动调节件与所述承载机构传动连接，当所述转台带动搬运机械臂转动朝向移动小车的尾端时，所述转台被动式带动联动调节件驱动承载机构滑动打开以承载货物。

作为上述技术方案的进一步描述：所述移动小车的底部开设有开口槽，所述联动调节件包括盘座，所述盘座转动嵌设在开口槽中并与转台同轴连接，所述开口槽一侧表面开设有凸轮调节槽，所述开口槽另一侧面开设有椭圆调节槽，且椭圆调节槽一端与凸轮调节槽的凸部朝向相同，所述凸轮调节槽的凸部朝向与搬运机械臂的朝向相同。

作为上述技术方案的进一步描述：所述承载机构包括移动架，所述移动架固定有承载托板，所述移动架上位于承载托板两侧上方对称固定有限位架，承载托板以及限位架均滑动嵌设在移动小车的尾端，所述承载托板的端头固定有L型调节杆，所述L型调节杆转动嵌设在凸轮调节槽中。

作为上述技术方案的进一步描述：所述承载托板上还固定有限位凸部，当所述承载托板滑动打开时，所述限位凸部抵接在所述开口槽边缘位置处。

作为上述技术方案的进一步描述：所述移动小车的两侧对称嵌入设置有码垛支撑机构，两个所述码垛支撑机构均与所述联动调节件传动连接；

当所述转台带动搬运机械臂转动朝向移动小车的两侧时，所述转台被动式带动联动调节件驱动码垛支撑机构滑动凸伸至移动小车的外侧并转动抵接地面。

作为上述技术方案的进一步描述：所述移动小车的两侧对称开设有矩形开口，且矩形开口与所述开口槽连通，所述矩形开口的内侧底部嵌入设置有齿条，其中齿条靠近矩形开口一侧区段设置有多个凸齿。

作为上述技术方案的进一步描述：所述码垛支撑机构包括滑动嵌设在矩形开口中的U型铰接座，所述U型铰接座上通过调节轴转动连接有支撑座，调节轴中段位置处固定套接有配合齿条使用的环形齿圈，U型铰接座的后侧固定有L型传动杆，且L型传动杆转动嵌设在椭圆调节槽中。

作为上述技术方案的进一步描述：所述移动小车的侧边位于矩形开口的两侧对称活动设置有车轮限位组件，具有两个工作状态，第一工作状态，所述车轮限位组件嵌设在移动小车的底部，第二工装状态：所述车轮限位组件抵接在地面与移动小车底部滚轮之间的间隙位置处。

作为上述技术方案的进一步描述：所述车轮限位组件与所述码垛支撑机构传动连接，当所述码垛支撑机构抵接地面时，其被动式驱动车轮限位组件由第一工作状态切换至第二工作状态。

一种移动机器人控制系统，其基于上述的移动机器人，包括调度控制单元、车载控制单元以及安全检测单元；

所述调度控制单元与所述车载控制单元通讯连接，调度控制单元用于向车载控制单元传输移动调度信息，车载控制单元基于调度信息实现控制移动小车进行移动调度；

所述安全检测单元包括状态采集模块、数据采集模块以及整合分析模块；

所述状态采集模块用于采集当前移动小车的承载机构打开状态信息传输至整合分析模块；

所述数据采集模块用于采集当前移动小车移动调度信息中的时间信息、路径信息并传输至整合分析模块

所述整合分析模块基于移动小车的状态信息对其时间信息和路径信息进行安全检测分析，以判定移动小车是否能执行此移动调度。

在上述技术方案中，本发明提供的一种移动机器人及其控制系统，具备以下有益效果：通过在移动小车的尾端活动嵌设连接承载机构，且移动小车的底端设置有与搬运机械臂的转台连接的联动调节件，实现当转台带动搬运机械臂转动朝向移动小车尾端时，承载机构被动式打开以实现配合搬运机械臂将其抓取的货物放置在承载机构上，提高移动小车对货物进行转运移动的稳定性，当转台带动搬运机械臂转动朝向不是移动小车的尾端时，即此时承载机构不在需要放置货物，此时转台被动式带动联动调节件驱动承载机构收缩贴合在移动小车的尾端，显著降低移动小车的长度，提高移动小车作业的安全性和便捷性以及工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种移动机器人移动作业时的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种移动机器人的底部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种移动机器人的搬运作业时的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的联动调节件的两侧面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的码垛支撑机构的拆解结构示意图；

图6为本发明实施例提供的码垛支撑机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的车轮限位组件的安装结构示意图；

图8为本发明实施例提供的矩形滑孔的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的车轮限位组件的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的L型抵接杆的连接状态结构示意图。

附图标记说明：

1、移动小车；11、矩形开口；111、齿条；12、开口槽；13、滚轮；2、转台；3、搬运机械臂；4、移动架；41、承载托板；42、限位架；43、限位凸部；44、L型调节杆；5、码垛支撑机构；51、U型铰接座；511、楔形驱动面；52、调节轴；53、L型传动杆；54、环形齿圈；55、支撑座；6、联动调节件；61、盘座；62、凸轮调节槽；63、椭圆调节槽；7、车轮限位组件；71、矩形滑孔；711、楔形调节槽口；72、滑杆；721、第一支撑弹簧；722、楔形抵接面；73、L型抵接杆；731、限位抵接部；732、第二支撑弹簧。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

请参阅图1-10，本发明实施例提供一种技术方案：一种移动机器人，包括移动小车1，移动小车1上转动设置有转台2，转台2上安装有电机，电机用于驱动其转动，且转台2上安装有搬运机械臂3，即通过转台2带动搬运机械臂3转动，搬运机械臂3的端头具有货物抓手，实现对货物进行抓取，还包括：承载机构，承载机构活动嵌设连接在移动小车1的尾端；承载机构具有两个工作状态，第一工作状态，承载机构贴合在移动小车1的尾部，此时移动小车1整体长度较短，第二工作状态，承载机构从移动小车1尾端滑动抽出以实现承载货物，此时移动小车1整体长度较长；

联动调节件6，联动调节件6嵌设安装在移动小车1的底部并与转台2连接；联动调节件6与承载机构传动连接，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的尾端时，转台2被动式带动联动调节件6驱动承载机构滑动打开以承载货物。即实现当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1尾端时，承载机构被动式打开以实现配合搬运机械臂3将其抓取的货物放置在承载机构上，提高移动小车1对货物进行转运移动的稳定性，(需要说明的是，移动小车1尾端承载机构上承载货物进行移动时，此时搬运机械臂3朝向移动小车1的尾端，当对移动小车1尾端承载机构上的货物搬运转移时，搬运机械臂3从移动小车1两侧进行搬运转移，当小车空载返回时，此时搬运机械臂3收缩折叠朝向移动小车1前侧)，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向不是移动小车1的尾端时，即此时承载机构不在需要放置货物，此时转台2被动式带动联动调节件6驱动承载机构收缩贴合在移动小车1的尾端，显著降低移动小车1的长度。

本实施例提供一种移动机器人，通过在移动小车的尾端活动嵌设连接承载机构，且移动小车1的底端设置有与搬运机械臂3的转台2连接的联动调节件，实现当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1尾端时，承载机构被动式打开以实现配合搬运机械臂3将其抓取的货物放置在承载机构上，提高移动小车1对货物进行转运移动的稳定性，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向不是移动小车1的尾端时，即此时承载机构不在需要放置货物，此时转台2被动式带动联动调节件6驱动承载机构收缩贴合在移动小车1的尾端，显著降低移动小车1的长度，提高移动小车作业的安全性和便捷性以及工作效率。

移动小车1的底部开设有开口槽12，开口槽12为圆形凹槽结构，且其靠近移动小车1尾端区域开始有矩形缺口，联动调节件6包括盘座61，盘座61转动嵌设在开口槽12中，且盘座61的圆心位置处通过连接轴与转台2同轴连接，即转台2转动时可以通过连接轴带动盘座61同步转动，开口槽12一侧表面开设有凸轮调节槽62，凸轮调节槽62为整体呈凸轮状结构的槽体，凸轮调节槽62的凸部朝向与搬运机械臂3的朝向相同，开口槽12另一侧面开设有椭圆调节槽63，且椭圆调节槽63一端与凸轮调节槽62的凸部朝向相同，承载机构包括移动架4，其中，移动小车1的底部四个拐角位置处设置有滚轮13，移动架4的底部两侧也设置有滚轮13，移动架4固定有承载托板41，移动架4上位于承载托板41两侧上方对称固定有限位架42，承载托板41配合两侧的移动架4组成一个货物放置空间，实现在货物运输移动时进行放置货物，承载托板41以及限位架42均滑动嵌设在移动小车1的尾端，承载托板41的端头固定有L型调节杆44，L型调节杆44转动嵌设在凸轮调节槽62中。具体的，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1尾端时，此时转台2同步带动盘座61转动，盘座61表面凸轮调节槽62凸部凹槽区域转动朝向移动小车1的尾端，从而通过凸轮调节槽62配合L型调节杆44驱动承载托板41从移动小车1尾端滑动凸伸，承载机构被动式打开以实现配合搬运机械臂3将其抓取的货物放置在承载机构上，提高移动小车1对货物进行转运移动的稳定性，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向不是移动小车1的尾端时，此时凸轮调节槽62配合L型调节杆44驱动承载托板41收缩贴合在移动小车1的尾端，显著降低移动小车1的长度，提高移动小车移动作业的安全性和便捷性以及工作效率。

本发明提供的再一个实施例中，承载托板41上还固定有限位凸部43，当承载托板41滑动打开时，限位凸部43抵接在开口槽12边缘位置处。通过在承载托板41上设置有限位凸部43，使得承载托板41在完全打开状态时可以通过限位凸部43抵接开口槽12边缘实现对承载托板41以及移动架4进行牵引，降低移动牵引时L型调节杆44受力，防止其变形，提高稳定性。

本发明提供的再一个实施例中，移动小车1的两侧对称嵌入设置有码垛支撑机构5，两个码垛支撑机构5均与联动调节件6传动连接；码垛支撑机构5用于移动小车1上的搬运机械臂3在对货物进行搬运码垛时对移动小车1进行辅助支撑，防止由于搬运机械臂3在货物进行搬运时导致重心变化影响移动小车1的稳定性，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的两侧时，转台2被动式带动联动调节件6驱动码垛支撑机构5滑动凸伸至移动小车1的外侧并转动抵接地面。当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的前端或尾端时，转台2被动式带动联动调节件6驱动码垛支撑机构5收缩嵌入在移动小车1的两侧。从而不会对移动小车1移动时造成影响。

本实施例提供一种移动机器人，通过在移动小车1的两侧对称嵌入设置码垛支撑机构5，且码垛支撑机构5与联动调节件6传动连接，实现当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的两侧进行搬运码垛货物时，转台2被动式带动联动调节件6驱动码垛支撑机构5滑动凸伸至移动小车1的外侧并转动抵接地面，实现从移动小车1的两侧辅助对其进行支撑，显著提高提高移动小车搬运作业的安全性和稳定性，同时当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的前端或尾端，此时移动小车进行移动作业时，被动式带动码垛支撑机构5收缩嵌入在移动小车1的两侧。从而不会对移动小车1移动时造成影响，提高小车移动作业的便捷性。

本发明提供的再一个实施例中，移动小车1的两侧对称开设有矩形开口11，且矩形开口11与开口槽12连通，矩形开口11的内侧底部嵌入设置有齿条111，其中齿条111靠近矩形开口11一侧区段设置有多个凸齿，码垛支撑机构5包括滑动嵌设在矩形开口11中的U型铰接座51，U型铰接座51上通过调节轴52转动连接有支撑座55，调节轴52中段位置处固定套接有配合齿条111使用的环形齿圈54，U型铰接座51的后侧固定有L型传动杆53，且L型传动杆53转动嵌设在椭圆调节槽63中。具体的，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的两侧进行搬运码垛货物时，此时转台2同步带动盘座61转动，盘座61表面的椭圆调节槽63的两端转动朝向移动小车1的两侧，此时椭圆调节槽63配合L型传动杆53驱动移动小车1两侧U型铰接座51向移动小车1外侧凸伸，当U型铰接座51凸伸至进接近矩形开口11开口位置时，此时齿条111上的凸齿与调节轴52上的环形齿圈54啮合，实现U型铰接座51在移动时同步带动支撑座55转动，最终使得支撑座55支撑抵接在地面。同样的，当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的前端或尾端时，被动时驱动码垛支撑机构5内置收缩在矩形开口11中，实现对码垛支撑机构5进行上升和收缩调节，在移动小车正常移动时不会造成任何影响。

本发明提供的再一个实施例中，移动小车1的侧边位于矩形开口11的两侧对称活动设置有车轮限位组件7，其中，车轮限位组件7共设置有两组，两组车轮限位组件7位于移动小车1两侧，具有两个工作状态，第一工作状态，车轮限位组件7嵌设在移动小车1的底部，第二工装状态：车轮限位组件7抵接在地面与移动小车1底部滚轮13之间的间隙位置处，即位于矩形开口11两侧对称设置在车轮限位组件7分别抵接在移动小车1前后两个滚轮13的内侧，实现对移动小车1的滚轮13进行限位锁死。

车轮限位组件7与码垛支撑机构5传动连接，当码垛支撑机构5抵接地面时，其被动式驱动车轮限位组件7由第一工作状态切换至第二工作状态。即当转台2带动搬运机械臂3转动朝向移动小车1的两侧进行搬运码垛货物时，转台2被动式带动联动调节件6驱动码垛支撑机构5滑动凸伸至移动小车1的外侧并转动抵接地面，实现从移动小车1的两侧辅助对其进行支撑，此时码垛支撑机构5同步驱动车轮限位组件7抵接在地面与移动小车1底部滚轮13之间的间隙位置处，实现对移动小车1的滚轮13进行限位锁死，防止在搬运货物是移动小车1出现滑动，进一步提高搬运货物时的稳定性和安全性。

进一步的，车轮限位组件7包括开设在移动小车1上位于矩形开口11两侧的矩形滑孔71以及滑杆72，所述矩形滑孔71靠近移动小车1端头位置顶部开设有楔形调节槽口711，(其中，楔形调节槽口711越靠近滚轮13其高度越低)，且矩形滑孔71相对楔形调节槽口711底部为敞口状态，所述滑杆72滑动嵌设在矩形滑孔71中，且滑杆72一端延伸至矩形开口11的内侧，滑杆72位于矩形开口11内侧一端开设有楔形抵接面722，所述U型铰接座51两侧架端头开设有配合楔形抵接面722使用的楔形驱动面511，滑杆72另一端通过第一支撑弹簧721与矩形滑孔71连接，且第一支撑弹簧721的弹力用于驱动滑杆72向矩形开口11一端移动，所述滑杆72上滑动嵌设有L型抵接杆73，L型抵接杆73水平区段端头固定有限位抵接部731，且L型抵接杆73竖直区段底端抵接在楔形调节槽口711，且L型抵接杆73与滑杆72之间连接有第二支撑弹簧732，第二支撑弹簧732的弹力用于驱动L型抵接杆73上移。

显然的，移动小车1的底盘高于地面，在通过底面与滚轮13之间的间隙对滚轮13进行限位时，车轮限位组件7具有两个工作行程，第一工作行程，车轮限位组件7下移贴合至底面，第二工作行程，车轮限位组件7平移抵接在滚轮13与地面之间的间隙位置处，具体的，当码垛支撑机构5中U型铰接座51在矩形开口11中向外侧滑动凸伸时，此时U型铰接座51两侧架端头的楔形驱动面511抵接在滑杆72端头的楔形抵接面722驱动滑杆72在矩形滑孔71上向滚轮13一侧移动，此时滑杆72带动L型抵接杆73同步向滚轮13一侧移动，此时矩形滑孔71上开设的楔形调节槽口711抵接L型抵接杆73的顶端并驱动其下移，从而实现带动L型抵接杆73上限位抵接部731抵接在地面与移动小车1底部滚轮13之间的间隙位置处，实现对移动小车1的滚轮13进行限位锁死，当U型铰接座51收缩至矩形开口11内侧不在抵接滑杆72端头时，此时在第一支撑弹簧721作用下滑杆72平移复位同时带动L型抵接杆73平移复位，同时第二支撑弹簧732驱动L型抵接杆73上移复位，以实现对滚轮13解锁。

本发明实施例提供另一种技术方案：一种移动机器人控制系统，其基于上述的移动机器人，包括调度控制单元、车载控制单元以及安全检测单元；调度控制单元与车载控制单元通讯连接，调度控制单元用于向车载控制单元传输移动调度信息，车载控制单元基于调度信息实现控制移动小车1进行移动调度；安全检测单元包括状态采集模块、数据采集模块以及整合分析模块；状态采集模块和数据采集模块输出端均与整合分析模块输入端电性连接，状态采集模块用于采集当前移动小车1的承载机构打开状态信息并传输至整合分析模块；数据采集模块用于采集当前移动小车1移动调度信息中的时间信息、路径信息并传输至整合分析模块；整合分析模块基于移动小车1的状态信息对其时间信息和路径信息进行安全检测分析，以判定移动小车1是否能执行此移动调度，即根据路径信息和时间信息计算移动小车1速度信息，然后基于移动小车1在不同状态下速度的阈值(即移动小车1承载机构打开状态时速度阈值以及移动小车1承载机构收缩时速度阈值，)进行进行对比分析，以判定移动小车1是否能执行此移动调度。该移动机器人控制系统实现根据移动小车状态信息基于路径信息和时间信息进行整合对比安全检测，提高检测的准确性和针对性。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。