[发明专利]一种可定位并操作目标物的多轨机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于包括中控部分、超声发射单元、受控单元、机器手、滑轨、电动滑轮，受控单元置于目标物内部或固定于目标物表面，机器手借助安装于基部的电动滑轮，可沿安装于天花板、墙壁、地面或其它平面上的滑轨移动，机器手、超声发射单元、电动滑轮分别与中控部分电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于中控部分包含微处理器和微控制器中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于中控部分与受控单元之间可进行无线通信，无线通信的方式包括但不限于红外通信、蓝牙通信、射频通信中的一种或多种，无线通信的内容包括但不限于系统的时钟同步信号、受控单元的实时测量数据。

4.根据权利要求3所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于每个超声发射单元内部集成了多个超声发射装置，这些超声发射装置同时发射的超声信号覆盖系统要求的控制区域，本发明包括三个或三个以上的超声发射单元，这些超声发射单元被固定在空间的不同位置，并且至少有一个超声发射单元与其余超声发射单元在三维空间不共线，不同的超声发射单元经过固定的时间间隔相继发射超声信号，受控单元、机器手都包含超声信号接收部件，接收超声信号后根据接收时间计算自身位置并分别发给中控部分。

5.根据权利要求4所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于机器手采用可伸缩式、可旋转式、具有一个或一个以上自由度三种设计方式中的一种或多种，在中控部分的指令下，可通过电动滑轮，沿安装于天花板、墙壁、地面或其它平面上的滑轨移动，并在一定范围内的三维空间内定位、移动或操作目标物。

6.根据权利要求5所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于受控单元包含微处理器和微控制器中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于两根或两根以上滑轨平行固定于天花板、墙壁、地面或其它平面上，这些互相平行的滑轨暂时称为X轴滑轨，另有一根或互相平行的多根滑轨（这里暂时称为Y轴滑轨），在与X轴滑轨垂直的方向，通过电动滑轮附着在X轴滑轨上，并可沿X轴滑轨在X轴方向上往复滑动；机器手通过电动滑轮附着在Y轴滑轨上，机器手可在与X轴、Y轴所在平面的垂直方向，即Z轴方向，通过可伸缩、具有一个或一个以上自由度、可旋转三种特质中的一种或多种实现伸缩或摆动，这样，在主控部分的控制下，机器手可在一定范围内的三维空间内定位、移动或操作目标物。

8.根据权利要求1～权利要求7所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于受控单元包含储能电池以及接触式充电接口，在受控单元所对应的目标物闲置时，机器手在中控部分的控制下，可移动其至指定充电区域与充电电极可靠接触，进行电能补充，所采用的储能电池类型包括但不限于镍氢电池、锂电池、铁锂电池、铅酸蓄电池、液流储能电池、飞轮储能电池，接触式充电接口与中控部分电气连接。

9.根据权利要求1～权利要求7所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于包含储能电池以及充电线圈，储能电池类型包括但不限于镍氢电池、锂电池、铁锂电池、铅酸蓄电池、液流储能电池、飞轮储能电池，充电线圈与中控部分电气连接，中控部分通过电力电子开关器件对充电线圈的电压波形进行脉冲宽度调制，受控单元部分包含的受电感应线圈，在靠近充电线圈的一定范围内，可通过电磁感应为受控单元内部蓄电池充电。

10.根据权利要求1～权利要求7所述的一种可定位并操作目标物的多轨机器人，其特征在于定位算法中采用极坐标系、直角坐标系中的一种或两种，在采用两种坐标系相结合进行计算分析的情况，定位参数可在两种坐标系之间转化，便于机器人的运动控制。