[发明专利]搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台及其控制系统

说明书

本发明涉及全方位移动平台技术领域，具体是搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台，车体外壳两侧对称设置有四个麦克纳姆轮，轮毂表面中部设置有辊子，与轮毂通过六角螺母连接，辊子两端分别活动连接有第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，镜像主轴上装有圆锥滚子轴承、轴套、轴承室、轴承室盖、轴用弹性挡圈，轴承室和轴承室盖贴合在一起，电机减速器轴端跟镜像主轴通过两个圆锥滚子轴承配合在一起，电机减速器周围带有孔结构，所述四轮式全方位麦克纳姆轮移动平台的分层结构包括顶层支架、第二层支架和第一层支架；所述第一层支架放置微控制器芯片，第二层支架放置激光雷达，分层式顶层支架放置两个双目视觉传感器。

技术领域

本发明涉及全方位移动平台技术领域，尤其是搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台。

背景技术

麦克纳姆轮是一种可全方位移动的全向轮，简称麦轮，由轮毂和围绕轮毂的辊子组成，麦轮辊子轴线和轮毂轴线夹角成45°。在轮毂的轮缘上斜向分布着许多小轮子，即辊子，故轮子可以横向滑移。辊子是一种没有动力的小滚子，小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。

全方位麦克纳姆轮移动平台不仅应用在军事上，日常生活上，同时也可以用于卫星零部件装配中。卫星部件装配过程中，卫星装配的部件种类多、工作空间狭窄、工人劳动强度大，因此亟需搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台及其控制系统，搭载七自由度机械臂到达工人指定的位置，之后同工人协同完成卫星零部件装配工作。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的在于解决全方位移动平台在承载方面的能力和搭载七自由度机械臂到指定的位置，随后让机械臂协同工人完成卫星零部件装配的能力，从而提供一种承载能力强、越障性能好、控制简单的四轮式全方位移动平台。

(二)技术方案

本发明的技术方案：搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台，所述移动平台包括车体外壳、车顶盖、法兰装置、双目视觉传感器、麦克纳姆轮、第一轮体、第二轮体、第三轮体、第四轮体、主轴、第一角接触球轴承、辊子、第二角接触球轴承、镜像主轴以及采用三层式的分层结构，旨在使全方位麦克纳姆轮移动平台的空间更广泛，所述车体外壳上部车顶盖设置有法兰装置，所述车体外壳两侧对称设置有四个麦克纳姆轮，分别为左后螺旋前端设置的第一轮体、左前螺旋后端设置的第二轮体、右后螺旋前端设置的第三轮体和右前螺旋后端设置的第四轮体，所述四个麦克纳姆轮结构相同，包括主轴、第一角接触球轴承、辊子、第二角接触球轴承、六角螺母和轮毂，所述轮毂侧面设置有主轴，轮毂表面中部设置有辊子，与轮毂通过六角螺母连接，辊子两端分别活动连接有第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，所述移动平台还包括四个镜像主轴，所述镜像主轴设置有六个孔，通过六角头螺栓及六角薄螺母与四个麦克纳姆轮相配合；所述镜像主轴上装有圆锥滚子轴承、轴套、轴承室、轴承室盖、轴用弹性挡圈，其中，轴承室和轴承室盖贴合在一起，电机减速器轴端跟镜像主轴通过两个圆锥滚子轴承配合在一起，电机减速器周围带有孔结构，孔结构用十字槽圆柱头螺钉进行配合。所述四轮式全方位麦克纳姆轮移动平台的分层结构包括顶层支架、第二层支架和第一层支架；所述第一层支架放置微控制器芯片(优选型号为stm32f407，具备良好的具有浮点运算能力)，第二层支架放置激光雷达，该激光雷达用于导航定位的作用。分层式顶层支架放置两个双目视觉传感器，主要是用来反馈机械臂夹取卫星零部件的某个瞬间动作的图像信息。

进一步地，所述法兰装置直径为180mm，用于连接移动平台和七自由度机械臂。

进一步地，搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台的平台主体(即车顶盖)长宽尺寸为850mm×425mm，宽度为长度的一半，用于分析全方位移动平台的运动学和动力学的计算更为简单。全方位移动平台的高度h设置在340mm左右，是为了配合机械臂在完成卫星零部件进行工作时避免因移动平台高度不适当的问题而干扰其正常工作。此移动平台的高度指的是移动平台车盖到麦克纳姆轮与地面接触点之间的距离。