运输机器人及其运输架水平度调节方法与流程

1.本技术涉及机器人领域，特别涉及一种运输机器人。本技术还涉及一种应用于运输机器人的运输架水平度调节方法。


背景技术：

2.随着机器人技术的发展，机器人尤其是运输机器人越来越多的应用于服务行业。以送餐机器人为例，其运输架也即托盘多数是固定在机身上。在机器人上下坡的时候，一般通过底盘悬挂系统来降低坡度对托盘的冲击，不仅成本高，而且最大上下坡角度受限，通常不超过10
°
，在有较陡斜坡使用时容易造成餐品倾洒、物品滑落等问题，严重影响客户体验和运输机器人的推广使用。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种运输机器人，该运输机器人能够自动调节运输架倾角，保持运输架水平，改善客户体验，扩大运输机器人的应用场景。本技术的另一目的是提供一种应用于该运输机器人的运输架水平度调节方法。
4.为实现上述目的，本技术提供一种运输机器人，包括行走机构和控制机构，所述行走机构设有运输架、调节电机和用于检测行走面的倾角的水平度检测机构，所述运输架固接调节轴，所述调节轴与所述调节电机传动连接，所述调节电机和所述水平度检测机构均与所述控制机构连接，所述控制机构用于根据检测的行走面的倾角控制所述调节电机带动所述调节轴旋转对应角度，以维持所述运输架水平。
5.可选地，所述行走机构包括底盘，所述底盘的上方固设支撑架，所述调节电机固定于所述支撑架。
6.可选地，所述支撑架包括以预设间距相对设置的左支架和右支架，所述调节电机包括设于所述左支架的第一调节电机和设于所述右支架的第二调节电机，所述调节轴的两端分别与第一调节电机和所述第二调节电机传动连接。
7.可选地，所述水平度检测机构为陀螺仪。
8.可选地，所述运输架上下设置为多层。
9.可选地，相邻层的所述运输架之间设有连杆，多组所述连杆的两端分别与相邻层所述运输架铰接。
10.可选地，还包括定位导航机构，所述定位导航机构连接所述控制机构，以使所述控制机构基于当前位置、斜坡位置和行走速度计算到达斜坡的预期时间并在所述预期时间小于设定时间时控制所述调节电机启动。
11.可选地，所述调节轴和所述调节电机通过减速器连接。
12.可选地，所述调节轴设有锁止槽，还包括连接所述控制机构的运动锁止件，所述运动锁止件运动用于朝向/远离所述调节轴运动，且所述运动锁止件顶入所述锁止槽时，所述调节轴锁死。
13.本技术还提供一种运输架水平度调节方法，应用于如上任一项所述的运输机器人，所述方法包括：
14.获取所述运输机器人的实时速度及所述运输机器人与斜坡的实时距离；
15.根据所述实时距离和所述实时速度计算所述运输机器人到达所述斜坡的预期时间；
16.当所述预期时间小于设定时间时控制所述调节机构启动；
17.通过所述水平度检测机构获取所述斜坡的倾角，并根据所述倾角控制所述调节机构驱动所述运输架保持水平。
18.可选地，所述根据所述倾角控制所述调节机构驱动所述运输架保持水平的步骤之前还包括：
19.当运输机器人在水平段行走时将所述运输架锁定；
20.在所述运输机器人与所述斜坡的实时距离小于设定距离时或所述预期时间小于所述设定时间时解锁所述运输架。
21.相对于上述背景技术，本技术所提供的运输机器人利用控制机构控制行走机构行走过程中，在经过斜坡时，能够利用水平度检测机构检测斜坡的实时坡度/地面倾角，并将实时坡度/地面倾角反馈给控制机构，由控制机构控制调节电机旋转，带动调节轴及与调节轴固连的运输架旋转对应角度，维持运输架始终处于水平状态。能够有效避免运输架倾斜，保持运输物品/餐品的完好性，改善客户体验，增大运输机器人的应用场景。且相对与设置悬架系统的机器人而言，调节范围更广，能够平稳经过较大坡度的斜坡，且成本较设置悬架系统的机器人而言更加具有优势。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
23.图1为本技术一种实施例所提供的运输机器人的正视图；
24.图2为本技术另一种实施例所提供的运输机器人的侧视图；
25.图3为图2中运输机器人经过斜坡的示意图；
26.图4为本技术一种实施例所提供的运输架水平度调节方法的流程图；
27.图5为本技术另一种实施例所提供的运输架水平度调节方法的流程图。
28.其中：
29.1-行走机构、2-控制机构、3-支撑架、4-调节电机、5-调节轴、6-运输架、7-水平度检测机构、8-定位导航机构、9-路况识别机构、10-运动锁止件；
30.31-左支架、32-右支架；
31.41-第一调节电机、42-第二调节电机；
32.51-锁止槽；
33.61-连杆。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
36.请参考图1至图3，图1为本技术一种实施例所提供的运输机器人的正视图，图2为本技术另一种实施例所提供的运输机器人的侧视图，图3为图2中运输机器人经过斜坡的示意图。
37.本技术实施例提供一种运输机器人，该运输机器人能够根据行走时路面的实时坡度调节运输架6转动，使得运输架6始终保持水平，避免运输物品/餐品倾洒乃至滑落，改善客户体验，拓展运输机器人的应用场景。本技术中，行走面具体指运输机器人的行走机构移动经过的路面，该路面既包括相对水平面倾角小于设定值的水平路面/水平段，又包括相对水平面倾角大于设定值的倾斜路面/斜坡，如门槛、减速带或上下坡经过的坡面。
38.为实现上述目的，本技术实施例提供一种运输机器人，具体参考图1，该运输机器人包括行走机构1和控制机构2，控制机构2连接行走机构1并控制行走机构1按照预定路径行走，行走机构1和控制机构2可参考现有机器人，此处不再赘述。行走机构1包括底盘，运输机器人还包括用来检测地面的实时坡度/地面倾角的水平度检测机构7，垂直固定在底盘上方的支撑架3，连接支撑架3的调节电机4，与调节电机4的输出轴传动连接的调节轴5，以及和调节轴5固定连接的运输架6。其中，水平度检测机构7和调节电机4均与控制机构2连接，以便控制机构2根据检测的实时坡度控制调节电机4旋转。
39.其中，调节电机4安装固定在支撑架3上，调节电机4的输出轴和调节轴5均水平设置，调节轴5与运输架6可采用焊接或栓接等方式固连，确保调节轴5旋转时，运输架6能够跟随调节轴5同步旋转。调节电机4的输出轴与调节轴5的连接方式包括但不限于联轴器连接、齿轮传动连接、链条传动连接以及皮带传动等方式。作为优选地，为了提高调节精度，调节轴5和调节电机4的输出轴之间还可根据需要设置减速器，利用减速器对调节电机4的旋转角度成比例缩小，提高调节转旋转角度的控制精度。
40.进一步地，为提高运输架6的稳定性和调节的稳定性，支撑架3通常包括相对设置的左支架31和右支架32，调节电机4则包括固定在左支架31的第一调节电机41和固定在右支架32第二调节电机42，调节轴5的两端分别和第一调节电机41、第二调节电机42传动连接，第一调节电机41和第二调节电机42均与控制机构2连接，控制机构2根据检测的实时坡度控制第一调节电机41和第二调节电机42同步旋转相同的角度。在一实施例中，可以利用控制机器人行走的控制机构2同时控制调节电机4调节运输架6角度，有利于缩小机器人体积，降低成本。在具体实施时，也可额外设置控制机构2连接水平度检测机构7和调节电机4，此处不作限制。
41.在本技术一实施例中，进一步参考图2和图3，运输机器人采用多层运输架6，以图示的三层为例，三层运输架6沿着支撑架3的高度方向布置，通过设置多层运输架6，提高运输机器人的运输效率。每层运输架6均配置调节轴5，每层运输架6的调节轴5可以分别连接
调节电机4，即调节电机4也沿支撑架3的高度方向设置为三组，每组至少包括第一调节电机41，也可根据需要每组同时设置第一调节电机41和第二调节电机42。当仅包括第一调节电机41时，调节轴5的一端与第一调节电机41的输出轴连接，另一端与支撑架3转动连接，支撑架3对应设置轴孔并在轴孔内设置支撑调节轴5的轴承；调节轴5还可以采用两端均与支撑架3转动连接，调节轴5上固设齿轮等传动件，调节电机4通过传动件驱动调节轴5带动运输架6转动，以维持水平。
42.进一步地，为了降低设备成本和调节成本，运输架6设置为多层时，以图2所示三层为例，调节电机4可仅设置一组，一组调节电机4可以设置在第二层的运输架6处，上下相邻层的运输架6通过多组连杆61连接，连杆61可设置在运输架6的周部，连杆61通过垂直贯穿连杆61的螺栓或销轴与每层运输架6均转动连接，通过相邻层的运输架6和至少两组连杆61形成平行四边形构型，由其中一层运输架6通过连杆61带动其它层的运输架6同步旋转相同的角度。当第二层的运输架6连接调节电机4时，其调节轴5设有诸如齿轮等传动件，其它层的运输架6固连的调节轴5与支撑架3转动连接即可，无需设置传动件。
43.当运输架6设置为多组时，支撑架3通常设置为左支架31和右支架32配合的形式；左支架31和右支架32以预设间距相对设置，该预设间距可以参考运输物体的大小、配送托盘的大小、实际需要的大小等进行设置。当多层运输架6中仅一组运输架6设置调节电机4时，调节电机4通常包括第一调节电机41和第二调节电机42。
44.在本技术一实施例中，如图1所示，运输机器人设置定位导航机构8，定位导航机构8与控制机构2连接，以便控制机构2根据预设行走路线中的斜坡位置信息、定位导航机构8的定位信息计算当前位置与斜坡位置的实时距离，并根据实时距离和当前的行走速度计算达到斜坡的预期时间，当预期时间小于设定时间如5s时，控制机构2控制调节电机4进行启动，以便在运输机器人行走至斜坡时，及时调整运输架6倾角，维持运输架6水平。定位导航机构8可以设置在运输机器人的机身上、头部或者行走机构上。
45.又一实施例中，运输机器人还可设置路况识别机构9，路况识别机构9用来识别斜坡位置和确认斜坡位置与运输机器人的实时距离，以便根据实时距离和当前的行走速度计算达到斜坡的预期时间，控制调节电机4及时启动。路况识别机构9可以采用激光雷达、摄像装置、深度相机等。
46.在上述实施例中，水平度检测机构7具体可采用陀螺仪等，陀螺仪可固定在底盘上，通过检测底盘的倾角确认斜坡的实时倾角，反馈给控制机构2控制调节电机4旋转。如图3所示，以上坡角度α，下坡角度β，坡顶水平的理想斜坡为例：上坡过程中，水平检测机构检测到底盘倾角为α，反馈给控制机构2，控制机构2控制调节电机4旋转驱动调节轴5带动运输架6旋转α，保持运输架6水平；行至坡顶时，底盘水平，控制机构2控制调节电机4旋转驱动调节轴5恢复初始位置，运输架6恢复水平；下坡过程中，水平度检测机构7检测到底盘倾角为β，反馈给控制机构2，控制机构2控制调节电机4反向(相对上坡时调节电机4的旋转方向)旋转驱动调节轴5带动运输架6旋转β，运输架6仍保持水平，下坡后驱动调节轴5复位即可。
47.基于上述方案，能够理解的是，水平度检测机构7既可以设置在底盘上，通过检测底盘倾角反馈实时坡度，进而控制运输架6旋转；亦可以设置在运输架6上，通过检测运输架6倾角的变化，控制运输架6恢复水平状态。还可以在底盘上设置水平度检测机构7，在运输架6的底部设置水平仪，综合利用水平度检测的实施坡度和水平仪的反馈的运输架6状态信
息共同控制调节电机4驱动调节轴5带动运输架6旋转。
48.在本技术一实施例中，为了提高运输架6的稳定性，运输机器人还设有运动锁止件10，运动锁止件10连接控制机构2，调节轴5上开设与运动锁止件10配合的锁止槽51，当运输机器人在水平段行走时，运动锁止件10能够运动至锁止槽51内将调节轴5锁死。具体而言，运动锁止件10开设采用图1所示的、固定在底盘上的电动推杆，调节轴5的圆周面的下方开设锁止槽51，运输机器人在水平段行走且运输架6保持水平时，电动推杆能够上升并抵贴在锁止槽51内，将调节轴5锁死。
49.在以上实施例的教导下，可以想到的是，运动锁止件10还可设置在支撑架3上并能够沿调节轴5的轴向伸缩，锁止槽51可以偏心开设在调节轴5的端部或者设置在运输架6上。当控制机构2确认到达斜坡的预期时间小于设定时间或者在控制调节电机4启动之前，控制运动锁止件10从锁止槽51收回。
50.本技术还公开一种运输架水平度调节方法，应用于运输机器人，在一种实施例中，如图4所示，包括以下步骤：
51.步骤s10：获取运输机器人与斜坡的实时距离；
52.步骤s20：根据实时距离和运输机器人的实时速度计算到达斜坡的预期时间；
53.步骤s30：当预期时间小于时间时控制用于调节运输架6的水平度的调节机构启动；
54.步骤s40：获取斜坡的倾角，并根据所述倾角控制调节机构驱动运输架6保持水平。
55.步骤s10获取运输机器人与斜坡的实施距离可以根据存储在控制机构2的地图信息、行走路径以及机器人定位导航机构8的定位的当前位置确认当前位置与斜坡位置的实施距离，还可以利用激光雷达等路况识别机构9实时检测定位与斜坡的实时距离；步骤s20为控制机构2根据运输机器人的实时速度计算和步骤s10获取的实时距离计算运输机器人到达斜坡位置的预期时间，应当注意的是，该预期时间仅为初步估算的时间；步骤s30则为调节机构的启动控制，在预期时间小于设定时间将调节机构及时启动，保证运输机器人到达斜坡时即能进行运输架6水平度调整，调节机构可参考上述运输机器人的调节电机4和调节轴5；步骤s40获取斜坡的倾角，根据斜坡的倾角控制调节机构带动运输架6旋转对应角度并保持水平。其中获取斜坡的倾角既包括在行走至斜坡时利用水平度检测机构7实时检测斜坡的实时角度，又包括存储在控制机构2的地图信息中对应位置处斜坡的倾角，此处不作具体限制。且步骤s20和步骤s30可等效为步骤s23，当运输机器人与斜坡的实时距离小于设定距离时，控制机构2控制调节机构启动。
56.在本技术另一种实施例，如图5所示，运输架水平度调节方法在步骤s40之前还包括步骤s00运输机器人在水平段行走的过程中将所述运输架6锁定，以及步骤s01在运输机器人与斜坡的实时距离小于设定距离时或预期时间小于设定时间时解锁所述运输架6。在水平段行走时将调节轴5或运输架6锁定有利于保持运输架6的稳定性，同时在机器人接近斜坡时将调节轴5或运输架6解锁又不影响调节机构对运输架6的水平度进行调节。运输架6或调节轴5锁定及解锁的控制可参考上述实施例。
57.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
58.以上对本技术所提供的运输机器人及其运输架水平度调节方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。