一种工业机器人及其工业机器人避障系统技术方案

本发明专利技术属于工业机器人技术领域，尤其是一种工业机器人及其工业机器人避障系统，包括脚掌、机械腿、机身、机械臂以及用于周向转动扫描的机头；脚掌的顶部与机械腿的底部铰接后实现行走；机械腿的顶部与机身的底部铰接后实现机器人的起身或坐立。本发明专利技术充分利用雷达扫描成像的特性，将机器人的前方障碍物通过雷达扫描显示出来轮廓形状，这样，将障碍物轮廓形状外的区域就是机器人的无障碍物可行走的区域；不仅可以针对具有实体的障碍物，还能够针对不平地面或坑洼之地进行雷达探测，实现机器人能够适应不同环境中的货物搬运动作，消除人工搬运易燃易爆物品所带来的安全隐患。易燃易爆物品所带来的安全隐患。易燃易爆物品所带来的安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
一种工业机器人及其工业机器人避障系统


[0001]本专利技术涉及工业机器人
，尤其涉及一种工业机器人及其工业机器人避障系统。

技术介绍

[0002]工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
[0003]在现有的工业机器人中，尤其是应用在无人车间或环境较为恶劣的情况下；不仅需要固定式的机器人即单纯的机械臂固定在底座上使用的工业机器人，这种工业机器人只需要单纯的或简单的程序指令即可按照预设的动作进行反复操作；而且还需要用于搬运一些不利于人工搬运的较为危险或有损人身健康的货物，例如化学药剂、具有一定放射性的矿物质、高温的锻压产品等易燃易爆的物品，此时，单纯的依靠固定式的工业机器人搬运显然是不可行的，尤其在遇到故障物的时候或者在新的环境中，工业机器人会很难识别搬运途中的障碍物并及时做出预警或避让动作。

技术实现思路

[0004]基于现有的工业机器人在搬运易燃易爆等物品时很难识别搬运途中的障碍物并及时做出预警或避让动作的技术问题，本专利技术提出了一种工业机器人及其工业机器人避障系统。
[0005]本专利技术提出的一种工业机器人及其工业机器人避障系统，包括脚掌、机械腿、机身、机械臂以及用于周向转动扫描的机头；脚掌的顶部与机械腿的底部铰接后实现行走；机械腿的顶部与机身的底部铰接后实现机器人的起身或坐立，相邻机械腿以及与机身底部的铰接处均通过铰接安装的直线液压缸实现机械腿起身或坐立动作的驱动；机身的两侧顶部分别与两个机械臂转动安装后实现拿放物品；机头由安装在机身上表面中部的伺服电机控制转动后实现对机器人周边环境的扫描动作；机身的正前方表面还设有用于扫描前方呈立体锥形状区域的障碍物专用扫描雷达。
[0006]优选地，脚掌与机械腿铰接处还设有用于限位脚掌的限位块。
[0007]通过上述技术方案，限位块能够防止机械腿抬起行走时，脚掌的两端端面与地面接触而造成机器人倾倒的问题发生。
[0008]优选地，伺服电机的输出轴顶部沿其径向固定安装有U型块，U型块的两侧内壁通过轴承转动安装有支撑轴，支撑轴的中部表面固定安装有环境扫描雷达，伺服电机转动带
动环境扫描雷达做周向转动扫描。
[0009]通过上述技术方案，环境扫描雷达能够被伺服电机带动做周向转动，增加水平方向上的扫描面积，随时对机器人左右的周边环境进行实时扫描监控，及时作出规避或预警动作。
[0010]优选地，伺服电机的输出轴外表面同心设置有活动导电机构；活动导电机构包括与伺服电机同轴心的接电环，接电环的上端面环形开设有用于安装导电环的环槽，环槽的内壁转动插接有与环槽内壁相适配的弧形通电板，弧形通电板沿环槽的内壁滑动的同时与导电环表面滑动接触通电；弧形通电板通过连杆与U型块的下表面固定连接后接通环境扫描雷达的电源接入端，接电环沿其径向的外表面固定连接有L型杆，之后L型杆的底端与机身的上表面固定连接支撑起接电环，电源线穿过L型杆和接电环后与导电环固定实现通电。
[0011]通过上述技术方案，能够实现对伺服电机输出轴上的用电设备进行实时供电，防止伺服电机转动时，拉扯电线。
[0012]优选地，环境扫描雷达的背面还设有调节仰角的仰角调节机构；仰角调节机构包括仰角弧形液压缸，仰角弧形液压缸的缸体与伺服电机的输出轴固定连接，仰角弧形液压缸的活塞杆顶部与环境扫描雷达的背面顶部固定连接，仰角弧形液压缸启动后带动环境扫描雷达以支撑轴的轴心线为转动中心线实现仰角的转动调节，仰角弧形液压缸的电源通过活动导电机构实现连续供电。
[0013]通过上述技术方案，仰角弧形液压缸能够带动环境扫描雷达做仰角方向上的扫描调整，增加仰角方向上的扫描面积，随时对机器人上下的周边环境进行实时扫描监控，及时作出规避或预警动作。
[0014]优选地，伺服电机的外表面还设有控制环境扫描雷达周向转动扫描角度的扫描限位机构，扫描限位机构与伺服电机使用同一电源；扫描限位机构包括竖向安装在伺服电机外壳的微型液压缸，微型液压缸的活塞杆顶部固定连接有与伺服电机同轴线两个背向固定连接的限位弧形液压缸，两个限位弧形液压缸的活塞杆均固定安装有行程开关，U型块的两端下表面固定连接有呈对称分布的触块，两个行程开关与伺服电机电连接后通过与触块接触控制伺服电机的正反转，通过限位弧形液压缸的伸缩控制伺服电机正反转的行程。
[0015]通过上述技术方案，能够根据机器人的实际工作环境和需求，对环境扫描雷达的周向转动动作进行介入限定，在不需要环境扫描雷达做整个圆周方向上的扫描时，通过微型液压缸向上顶起扫描限位机构，使得环境扫描雷达不再做整个圆周方向上的转动扫描，而是实现左右摇摆的扫描动作，增加机器人前方的扫描秒频率，增加数据的精准度跟实时性；同时通过限位弧形液压缸的伸缩，可精确控制环境扫描雷达左右摇摆扫描的区域。
[0016]优选地，障碍物专用扫描雷达的背部中心处转动铰接在机身的正面，机身的正面顶部固定安装有俯角弧形液压缸，俯角弧形液压缸的活塞杆底部与障碍物专用扫描雷达的背部边沿处表面固定连接；俯角弧形液压缸启动后驱动障碍物专用扫描雷达转动以实现其俯角的调节。
[0017]通过上述技术方案，能够精准的控制障碍物专用扫描雷达对俯角和水平前方方向上的扫描，帮助脚掌前进过程中地面上的障碍物进行扫描规避。
[0018]优选地，包括如下步骤；S1、在机身的内部设置用于控制机械腿、机械臂、机头、障碍物专用扫描雷达和俯角弧形液压缸的控制器，控制器内部含有可编程或输入程序的主控芯片，机身的背部表面还设有显示障碍物专用扫描雷达和环境扫描雷达扫描结果的雷达显示屏；S2、机器人在搬运物品后向前方行走时，障碍物专用扫描雷达和环境扫描雷达对仰角方向、正前方或俯角方向进行扫描，将扫描的结果传输至控制器内并同时在雷达显示屏上显示出来，由控制器内的主控芯片进行计算；S3、由主控芯片根据其计算的结果再结合机器人本身的长宽高进行计算是否符合继续前进的条件；S4、若符合继续前进的条件，则机器人继续前进，若不符合，根据计算的结果数据控制机器人停止前进，并根据雷达显示屏上障碍物扫描面积控制机器人向最小扫描面积的一侧方向上移动，若机器人向最小扫描面积的一侧方向上移动后的扫描面积超过预设扫描面积的自动累加阈值时，再控制机器人向另一侧继续移动扫描避障，直至避让掉前方障碍物到达预设地点或达到机器人预设的停止阈值时，机器人自动停止并启动设置在机身表面的无线报警器报警；S5、机器人避障系统运行结束后停止雷达扫描，等待进一步指令。
[0019]优选地，S2中包括S21、障碍物包括具有具体高度的物体、呈一定分布规律的格子网状物体以及与地面形成高度差的坑洼地貌；S22、对仰角方向、正前方或俯角方向进行的扫描结果遇到相同扫描物体形状的，在雷达显示屏上重合显示。
[0020]通过上述技术方案，能够对机器人的前上方、正前方和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业机器人，其特征在于：包括脚掌(1)、机械腿(2)、机身(3)、机械臂(4)以及用于周向转动扫描的机头(5)；所述脚掌(1)的顶部与所述机械腿(2)的底部铰接后实现行走；所述机械腿(2)的顶部与所述机身(3)的底部铰接后实现机器人的起身或坐立，相邻所述机械腿(2)以及与所述机身(3)底部的铰接处均通过铰接安装的直线液压缸(6)实现所述机械腿(2)起身或坐立动作的驱动；所述机身(3)的两侧顶部分别与两个所述机械臂(4)转动安装后实现拿放物品；所述机头(5)由安装在所述机身(3)上表面中部的伺服电机(51)控制转动后实现对机器人周边环境的扫描动作；所述机身(3)的正前方表面还设有用于扫描前方呈立体锥形状区域的障碍物专用扫描雷达(7)。2.根据权利要求1的一种工业机器人，其特征在于：所述脚掌(1)与所述机械腿(2)铰接处还设有用于所述限位脚掌(1)的限位块(11)。3.根据权利要求1的一种工业机器人，其特征在于：所述伺服电机(51)的输出轴顶部沿其径向固定安装有U型块(52)，所述U型块(52)的两侧内壁通过轴承转动安装有支撑轴(53)，所述支撑轴(53)的中部表面固定安装有环境扫描雷达(54)，所述伺服电机(51)转动带动所述环境扫描雷达(54)做周向转动扫描。4.根据权利要求3的一种工业机器人，其特征在于：所述伺服电机(51)的输出轴外表面同心设置有活动导电机构；所述活动导电机构包括与所述伺服电机(51)同轴心的接电环(511)，所述接电环(511)的上端面环形开设有用于安装导电环的环槽(512)，所述环槽(512)的内壁转动插接有与环槽(512)内壁相适配的弧形通电板(513)，所述弧形通电板(513)沿环槽(512)的内壁滑动的同时与所述导电环表面滑动接触通电；所述弧形通电板(513)通过连杆(514)与所述U型块(52)的下表面固定连接后接通所述环境扫描雷达(54)的电源接入端，所述接电环(511)沿其径向的外表面固定连接有L型杆(515)，之后所述L型杆(515)的底端与所述机身(3)的上表面固定连接支撑起所述接电环(511)，电源线穿过所述L型杆(515)和所述接电环(511)后与所述导电环固定实现通电。5.根据权利要求4的一种工业机器人，其特征在于：所述环境扫描雷达(54)的背面还设有调节仰角的仰角调节机构；所述仰角调节机构包括仰角弧形液压缸(541)，所述仰角弧形液压缸(541)的缸体与所述伺服电机(51)的输出轴固定连接，所述仰角弧形液压缸(541)的活塞杆顶部与所述环境扫描雷达(54)的背面顶部固定连接，所述仰角弧形液压缸(541)启动后带动所述环境扫描雷达(54)以支撑轴(53)的轴心线为转动中心线实现仰角的转动调节，所述仰角弧形液压缸(541)的电源通过活动导电机构实现连续供电。6.根据权利要求4的一种工业机器人，其特征在于：所述伺服电机(51)的外表面还设有控制所述环境扫描雷达(54)周向转动扫描角度的扫描限位机构，所述扫描限位机构与所述伺服电机(51)使用同一电源；所述扫描限位机构包括竖向安装在伺服电机(51)外壳的微型液压缸(542)，所述微型液压缸(542)的活塞杆顶部固定连接有与所述伺服电机(51)同轴线两个背向固定连接的限
位弧形液压缸(543)，两个所述限位弧形液压缸(543)的活塞杆均固定安装有行程开关(544)，所述U型块(52)的两端下表面固定连接有呈对称分布的触块(545)，两个所述行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，王飞宇，田亮亮，
申请(专利权)人：南京驭逡通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：