[发明专利]一种自主移动机器人平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够自主运动的智能移动机器人平台，属于智能机器人技术领域。

背景技术

随着社会的进步与科学技术的发展，机器人技术领域的研究方兴未艾。人们在关注机器人多用途的同时也在研究机器人本身的发展，例如机器人的运动形式、机器人的感知方式等。目前机器人的运动方式都还局限在常规的运动方式范围内，例如常见的轮式或者履带式，这些常规运动方式在平直道路环境下能够很好地工作，但如果遇到复杂的运动环境，例如宽度变化好大的移动通道，就不能再打到稳定平顺的运动状态，因而需要对机器人的运动平台及其控制系统做出改进以适应更为复杂的运动环境。

发明内容

本发明所提出的一种自主移动机器人平台通过摆动腿臂机构，利用腿臂机构上的反偏向轮与地面或者空间中媒质的作用力来实现机器人的平稳运动。

一种自主移动机器人平台，其特征在于包括运动驱动系统、环境感知系统、平台控制系统，其中：

运动驱动系统包括腿臂机构、腿臂驱动模块、支撑平台、方向舵轮、方向舵轮驱动模块，其中：

腿臂机构包括反偏向轮、腿臂支架、反偏向轮调节装置；其中腿臂支架一端安装反偏向轮调节装置与反偏向轮，另一端通过腿臂旋转固定轴安装于支撑平台，并可绕支撑平台上的腿臂固定轴自由摆动；反偏向轮通过反偏向轮调节装置与腿臂支架固定连接，反偏向轮包括轮架、轮子、倾斜转轴，其中轮子与轮架固定安装，轮子可自由转动，且轮架能够绕倾斜转轴自由转动；由于倾斜转轴的作用，轮子在腿臂机构摆动的过程中与倾斜转轴之间会产生夹角，进而轮子与地面之间会产生抑制夹角生成的摩擦力，摩擦力在自主移动机器人平台运动方向上的分力可驱动自主移动机器人平台向前运动。根据驱动与任务需要，所述的运动驱动系统中可以存在若干个腿臂机构。所述的倾斜转轴的作用，也可通过在轮架与腿臂支架之间加入回力弹簧等方式实现，其目的是阻碍轮子与腿臂支架间出现方向夹角。

腿臂驱动模块包括腿臂驱动电机和腿臂驱动传动系统，其中，腿臂驱动电机装配有减速箱与编码器，腿臂驱动电机通过齿轮机构与腿臂驱动传动系统连接，腿臂驱动传动系统的主要作用是实现驱动力传递，即将驱动电机的驱动力传递给腿臂机构，带动腿臂机构绕腿臂旋转固定轴摆动。所述的腿臂驱动模块也可以包含若干个腿臂驱动电机，对腿臂机构的驱动可由单个驱动电机实现，也可由多个驱动电机协作实现；同时，单个驱动电机通过腿臂驱动传动系统也可以实现对多个腿臂机构的同步驱动。

方向舵轮包括轮子、轮架、方向轴；所述轮子与轮架活动连接，轮子可自由旋转；轮架接收平台主控制模块的指令，能够对轮子进行制动操作；轮架通过方向轴安装于支撑平台，轮架与方向轴可相对于支撑平台旋转。

方向舵轮驱动模块包括方向舵轮驱动电机、方向舵轮传动系统，其中，方向舵轮驱动电机装配有减速箱与编码器，方向舵轮驱动电机通过齿轮机构与方向舵轮传动系统连接，方向舵轮传动系统的主要作用是实现驱动力传递，即将驱动电机的驱动力传递给方向舵轮，带动方向舵轮旋转，实现移动机器人平台的方向变化。

环境感知系统包括摄像头、测距传感器、流速传感器、定位传感器、传感器数据处理模块，同时，还能够根据任务需要增装其他种类传感器，其中：

摄像头安装于移动机器人平台上，采集机器人平台环境信息数据并将数据传输给传感器数据处理模块。

测距传感器分布安装于支撑平台与腿臂机构，采集机器人平台的环境距离信息数据，将数据传输给传感器数据处理模块。

流速传感器安装于支撑平台前端，检测机器人平台行进过程中环境中空气或液体等的流速数据，将数据传输给传感器数据处理模块。

定位传感器安装于移动机器人支撑平台，检测机器人平台的位置信息与姿态信息，将数据传输给传感器数据处理模块。

传感器数据处理模块具有可扩展的传感器接口，能够根据任务需要接入其他类型传感器数据，传感器数据处理模块采集传感器数据并进行处理，对机器人平台的运行环境信息进行认知。

平台控制系统包括平台主控制模块、腿臂控制模块、舵机控制模块、电源管理模块、无线通讯模块，其中：