[发明专利]一种具有目标跟踪和自动避障的载物爬楼机器人

摘要

本发明公开了一种具有目标跟踪和自动避障的载物爬楼机器人；包括壳体、车架机构、轮腿机构和控制系统；其中壳体上具有载物平台，车架机构包括第一车架和第二车架，轮腿机构包括第一轮腿组和第二轮腿组，控制系统包括供电电源、硬件电路、驱动电机、编码器、单片机、PC机、手机APP、4G通信模块、超声波距离传感器、激光雷达和摄像头；本发明提供的载物爬楼机器人具有自动避障、图像识别跟踪和手机APP远程控制功能，达到了高效爬楼和平稳送货的效果。

主权项

1.一种具有目标跟踪和自动避障的载物爬楼机器人，其特征在于：包括壳体(1)、车架机构(2)、轮腿机构(3)和控制系统；所述壳体(1)具有中空的内腔，并设置载物平台；所述壳体(1)空腔内安装有车架机构(2)；所述车架机构(2)包括所述第一车架(21)和第二车架(22)；所述第二车架(22)是一个矩形框；所述矩形框的长度方向记为X向，宽度方向记为Y向；X向是爬楼机器人的前进或后退的方向；所述第一车架(21)包括被支撑在第二车架(22)上方的横梁(211)和纵梁(212)；所述横梁(211)与纵梁(212)呈T形连接；所述横梁(211)平行于Y向，纵梁(212)平行于X向；在正常行驶时，纵梁(212)相对于横梁(211)，更靠近爬楼机器人的前进方向；所述轮腿机构(3)包括第一轮腿组和第二轮腿组；所述第一轮腿组包括两条轮腿Ⅰ(31)；所述轮腿I(31)包括伸缩腿Ⅰ(311)和万向轮(312)；所述伸缩腿Ⅰ(311)的上端固定在所述纵梁(212)上，下端与所述万向轮(312)连接；所述两条轮腿I(31)位于同一直线上，在正常行驶时，其中一条轮腿Ⅰ(31)相对于另一条轮腿Ⅰ(31)，更靠近爬楼机器人的前进方向；所述第一轮腿组相对于第二轮腿组，更靠近爬楼机器人的前进方向；所述第二轮腿组包括四条轮腿Ⅱ(32)；所述轮腿Ⅱ(32)包括伸缩腿Ⅱ(321)和驱动轮(322)；所述伸缩腿Ⅱ(321)的上端固定在所述第二车架(22)矩形框上，下端与所述驱动轮(322)连接；所述四条轮腿Ⅱ(32)呈矩形分布在所述第二车架(22)矩形框X向上，在正常行驶时，其中两条轮腿Ⅱ(32)相对于另外两条轮腿Ⅱ(32)，更靠近爬楼机器人的前进方向。所述控制系统包括供电电源、硬件电路、驱动电机、编码器、单片机、PC机、手机APP、4G通信模块、超声波距离传感器、激光雷达(4)和摄像头(5)；所述供电电源与单片机电连接；所述单片机具有北斗定位模块和指南针模块；所述北斗定位模块定位机器人的位置坐标；所述指南针模块反馈机器人的行进方向；所述单片机安装于所述壳体(1) 的空腔内；所述单片机接受来自于超声波距离传感器、编码器的信号并处理信号，根据处理结果产生控制命令到硬件电路进而控制驱动电机和轮腿机构(3)的伸缩腿；所述PC机通过4G通信模块实现远程接受手机APP的控制命令；所述的PC机通过USB实现与单片机的串口通信；所述PC机安装于所述壳体(1)的空腔内；所述的PC机接收激光雷达(4)的数据并通过避障算法处理，发出控制信号到单片机并控制电机驱动机器人实现避障；所述的PC机接收摄像头(5)的数据并通过跟踪算法处理，发出控制信号到单片机并控制电机驱动机器人实现对人的实时跟踪。所述驱动电机安装在所述驱动轮(322)的内部，驱动驱动轮(322)转动；所述驱动电机安装有编码器以检测电机转速；所述驱动电机与所述硬件电路连接；所述超声波距离传感器安装在所述驱动轮(322)和所述的万向轮(312)上；所述超声波距离传感器包括水平方向的超声波模块和垂直方向的超声波模块；所述水平方向的超声波模块测量距离楼梯台阶的水平距离；所述垂直方向的超声波模块测量楼梯台阶的高度并判断机器人轮腿的伸缩状态；所述激光雷达(4)安装于所述壳体(1)的顶面；所述摄像头(5)安装于所述壳体(1)的前侧面。