[发明专利]倒置滚轮式定位移动机器人

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机器人技术领域的装置，具体是一种倒置滚轮式定位移动机器人。

背景技术

一般移动机器人运动方式分为轮式或腿式。轮式机构一般具有非完整约束，即在某一方向的运动受到限制，不能全向移动，而使用轮式机构实现全向运动的系统大多有多个轮子协调运动实现。这种结构增加了系统的复杂度，而且由于多个轮子的传动误差，提高了协调运动的难度，给实现真正意义上的全向运动带来困难。而且，对于机器人而言，采用多轮驱动时，通过机器人轮子上编码器进行机器人定位精度，其定位精度很难满足要求。而腿式机器人模拟生物运动方式，通常采用压电驱动材料，可以实现高精度定位，但其运行速度相对较慢，效率低。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号为：200580003210.5，名称为：腿式机器人以及腿式机器人的行走控制，该专利包括：躯体、可摆动地连接在躯体上的腿联合体、腿部步态数据的存储装置、躯体步态数据的存储装置、检测实际的躯体运动的躯体运动检测装置、计算目标躯体运动与实际的躯体运动之间的偏差的偏差的计算装置及修正装置，该专利计算出腿式机器人的目标躯体运动与实际的躯体运动的偏差，并根据计算出的偏差对所述目标躯体运动进行修正。该专利模拟生物运动方式，有腿、躯干等结构，工艺难度较大，为了使机器人两条腿行走，并保持平衡，使用了一些检测装置及反馈控制，体积较大，实行复杂，移动速度也比较慢，且没有定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种倒置滚轮式定位移动机器人，使其能够满足不同任务对机器人的需求，即全向要求，速度需求和精度需求，并能实现10um级定位，特别适合在微小尺寸限制的条件下实现无回转半径的高精度全方位移动。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：三个倒置滚轮装置、一个光电定位装置、机器人本体，其中：三个倒置滚轮装置等间距地设置在机器人本体的边缘上，光电定位装置位于机器人本体的底部。

所述倒置滚轮装置，包括球形滚轮、第一驱动滚轴、第二驱动滚轴、第一普通滚轴、第二普通滚轴、第一伺服电机、第二伺服电机、第一码盘、第二码盘、第一传动带、第二传动带、三个传动球，其中：

第一驱动滚轴和第二驱动滚轴相互垂直，第一普通滚轴和第二普通滚轴也相互垂直，并均平行于机器人本体表面且与球形滚轮接触，三个传动球固定于球形滚轮上方呈对称分布，并均与球形滚轮接触，第一传动带一端与第一伺服电机转动轴相连，另一端与第一驱动滚轴相连，与第一传动带相连，第一码盘设置在第一伺服电机转动轴上；

第二伺服电机和第一伺服电机的转动轴相互垂直，第二传动带一端与第二伺服电机转动轴相连，另一端与第二驱动滚轴相连，与第二传动带相连，第二码盘设置在第二伺服电机转动轴上。

所述倒置滚轮装置，还包括：第一松紧控制轮、第二松紧控制轮，第一松紧控制轮设置在第一伺服电机转动轴和第一驱动滚轴之间，第二松紧控制轮设置在第二伺服电机转动轴和第二驱动滚轴之间。

所述机器人本体为一圆形底板。

所述光电定位装置，位于机器人本体的中心位置。

所述的光电定位装置，包括发光二极管、透镜组件、光学引擎以及控制芯片，其中：发光二极管发出的光透过透镜组件到达光学引擎，光学引擎位于机器人本体的底部中心位置，其表面与机器人本体的底部平面平行，光学引擎与控制芯片通过电线相连。

所述的透镜组件，包括两面反光镜和一个凸透镜，两面反光镜用来反射发光二级管的光线，其位置可调，只要能够照亮机器人本体底部中心地面，凸透镜位于光学引擎正下方，使机器人本体底部中心地面在光学引擎上成像，从而使光学引擎接收并纪录图像。

所述光学引擎，在机器人移动时拍摄记录一系列的移动轨迹的连贯图像，并将图像传输给控制芯片。

所述控制芯片，接收光学引擎的一系列图像，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，得到机器人的移动方向和移动距离，并控制三个倒置滚轮装置的运动状态。

本发明移动时，倒置滚轮装置的运动是由两个伺服电机提供动力，伺服电机通过传动带带动两根驱动滚轴，驱动滚轴与球形滚轮紧密接触，使球形滚轮运动起来。两根驱动滚轴是两个垂直方向的，使得球形滚轮在平面内有两个驱动方向，实现了全方位运动。码盘可以用来精确反馈控制电机，从而实现平面内全方位高精度运动。