移动设备及控制移动设备移动的控制方法与流程

1.本发明涉及移动设备的重心调节领域，具体而言，涉及一种移动设备及控制移动设备移动的控制方法。


背景技术：

2.建筑移动设备在场地作业时或者移动设备在转场时，需要在有一定坡面的建筑场地移动。当移动设备在一定坡度上移动时，一般采用吊车或者插车移动设备带动移动设备移动，这样不仅耗时、耗力、增加成本，还对吊运设备要求较高。
3.现有技术中，移动设备依靠自身底盘的有限动力在具有一定坡度的建筑场地进行移动，这样，移动设备的重心不随建筑场地路面坡度改变而改变，即移动设备不能够很好地适应不同的路面，这样，移动设备在具有一定坡度的建筑场地上移动时容易发生倾覆或倾倒，从而导致移动设备移动时稳定性和可靠性较差的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种移动设备及控制移动设备移动的控制方法，该技术方案的移动设备在移动时具有较高的可靠性和稳定性。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种移动设备，包括：底盘装置，包括底盘；位姿检测部，设置于底盘，位姿检测部用于检测移动设备的运动姿态；机械臂，相对于底盘可转动地设置，机械臂的至少部分沿第一方向可伸缩地设置；控制系统，设置于底盘，位姿检测部和机械臂均与控制系统连接，控制系统根据位姿检测部传递的信号调整机械臂的伸缩长度和/或机械臂相对于水平面的倾角，以实时调整移动设备的重心位置。
6.进一步地，机械臂包括依次相连接的第一臂体、第二臂体和第三臂体，第二臂体相对于第一臂体可移动地设置，第三臂体相对于第二臂体可移动地设置，移动设备还包括设置在第三臂体的执行构件。
7.进一步地，移动设备还包括：第一驱动部，第一驱动部的固定端与第一臂体连接，第一驱动部的伸缩端与第二臂体连接，以驱动第二臂体相对于第一臂体移动；第二驱动部，第二驱动部的固定端与第二臂体连接，第二驱动部的伸缩端与第三臂体连接，以驱动第三臂体相对于第二臂体沿第一方向移动；其中，控制系统分别与第一驱动部和第二驱动部连接，以控制第一驱动部和/或第二驱动部的伸缩动作。
8.进一步地，移动设备还包括：连接件，连接件的一端与机械臂枢转连接；支撑结构，支撑结构的一端与底盘连接，支撑结构的另一端与连接件的另一端枢转连接，在外力的作用下，连接件带动机械臂绕支撑结构和连接件之间的枢转轴转动。
9.进一步地，移动设备还包括设置于支撑结构的驱动电缸，驱动电缸的伸缩端与机械臂枢转连接，驱动电缸的固定端与支撑结构枢转连接，以将驱动电缸的伸缩运动转化为机械臂相对于支撑结构的旋转运动；其中，控制系统与驱动电缸连接。
10.进一步地，底盘装置还包括：万向轮，设置于底盘的底部；两个驱动轮，设置于底盘的底部，两个驱动轮和万向轮形成三角形；移动设备还包括用于检测驱动轮的轮压的压力传感器，压力传感器设置在两个驱动轮之间的连接轴上。
11.根据本发明的另一方面，提供了一种控制移动设备移动的控制方法，控制方法包括：获取移动设备的各个组成部件的重心位置和质量的参数获取步骤；利用位姿检测部获取移动设备当前的运动姿态的运动姿态获取步骤；控制系统根据移动设备的运动姿态，调整移动设备的机械臂相对于水平面的倾角和/或机械臂的伸缩长度的调整步骤。
12.进一步地，在运动姿态获取步骤之后，控制方法还包括判断移动设备的当前运动姿态是否为平地运动的第一判断步骤，如果是，则执行缩回机械臂的第二臂体和/或第三臂体的缩回步骤；如果否，则执行调整步骤。
13.进一步地，调整步骤包括：调整移动设备的机械臂相对于水平面的倾角和伸出机械臂的至少部分臂体的第一调整步骤；以及调整移动设备的机械臂相对于水平面的倾角和缩回机械臂的至少部分臂体的第二调整步骤；在第一判断步骤之后，控制方法还包括判断位于底盘的驱动轮的轮压是否大于预设值的第二判断步骤，如果是，则执行使移动设备保持在当前运动姿态的第一保持步骤；如果否，则执行第一调整步骤或第二调整步骤。
14.进一步地，在第二判断步骤之后，控制方法还包括判断移动设备是否处于爬坡状态的第三判断步骤，如果是，则执行第一调整步骤；如果否，则执行第二调整步骤。
15.进一步地，在第一判断步骤之后，控制方法还包括判断机械臂的至少部分臂体是否处于缩回状态的第四判断步骤，如果是，则执行使机械臂保持在缩回状态的第二保持步骤，如果否，则执行缩回步骤。
16.应用本发明的技术方案，通过设置相对于底盘可转动的机械臂，上述机械臂的至少部分沿第一方向可伸缩地设置，并且，位姿检测部将检测到的移动设备的运动姿态的信号传递给控制系统，这样，控制系统可以根据位姿检测部检测的信号调整机械臂相对于水平面的倾角或者调整机械臂的伸缩长度，从而调节移动设备的重心，使移动设备无论在何种工况的建筑场地(即上坡或者下坡或者水平路面)都能够保证重心较低，提高移动设备移动时的抓地力，不容易发生倾倒，进而有利于提高移动设备处于爬坡或者平地移动或者下坡等工况下的适应性能，从而具有较高的可靠性和稳定性。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1示出了本发明的实施例的移动设备的结构示意图(其中，移动设备处于上坡运动的状态)；
19.图2示出了本发明的实施例的移动设备的结构示意图(其中，移动设备处于平地运动的状态)；
20.图3示出了本发明的实施例的控制移动设备移动的控制方法的一个流程图；以及
21.图4示出了本发明的实施例的控制移动设备移动的控制方法的另一个流程图。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.10、底盘；20、机械臂；21、第一臂体；22、第二臂体；23、第三臂体；24、执行构件；31、
第一驱动部；32、第二驱动部；41、连接件；43、支撑结构；50、驱动电缸；61、万向轮；62、驱动轮。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
25.需要说明的是，本发明的实施例的移动设备为机器人。优选为管道安装机器人，管道安装机器人用于抓取、移动以及举升消防管道或者通风管道或者给排水管道等，以减少人工高空作业的时间，从而减少人工安装的危险性。当然，在附图未示出的替代实施例中，移动设备可以是吊车或者行走机器人或者挖掘机等等。
26.需要说明的是，如图1所示，本发明的实施例中，第一方向是指机械臂20的轴线所在的方向。
27.需要说明的是，本发明的实施例中，检测移动设备的运动姿态是指检测移动设备处于上坡运动、下坡运动和平地运动中的哪一种运动状态。在相应的运动状态下，控制系统能够调整移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角和/或机械臂20的伸缩长度。其中，平地运动是指移动设备在水平面内进行的运动(包括平移和转弯)。
28.如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种移动设备。移动设备包括底盘装置、位姿检测部和机械臂。其中，底盘装置包括底盘10；位姿检测部设置于底盘10，位姿检测部用于检测移动设备的运动姿态；机械臂20相对于底盘10可转动地设置，机械臂20的至少部分沿第一方向可伸缩地设置；控制系统设置于底盘10，位姿检测部和机械臂20均与控制系统连接，控制系统根据位姿检测部传递的信号调整机械臂20的伸缩长度和/或机械臂20相对于水平面的倾角，以实时调整移动设备的重心位置。
29.上述技术方案中，通过设置相对于底盘10可转动的机械臂20，上述机械臂20的至少部分沿第一方向可伸缩地设置，并且，位姿检测部将检测到的移动设备的运动姿态的信号传递给控制系统，这样，控制系统可以根据位姿检测部检测的信号调整机械臂20相对于水平面的倾角或者调整机械臂20的伸缩长度，从而调节移动设备的重心，使移动设备无论在何种工况(即上坡或者下坡或者平地状态)下运动都能够保证重心较低，提高移动设备在移动时的抓地力，进而有利于提高移动设备对爬坡运动或者平地运动或者下坡运动的适应性能。优选地，本发明的实施例中，位姿检测部为惯性传感器。惯性传感器用于检测移动设备处于上坡运动、下坡运动和平地运动中的哪一种运动状态。
30.如图1所示，本发明的实施例中，机械臂20包括依次相连接的第一臂体21、第二臂体22和第三臂体23。其中，第二臂体22相对于第一臂体21可移动地设置，第三臂体23相对于第二臂体22可移动地设置，移动设备还包括设置在第三臂体23的执行构件24。
31.通过上述设置，可以实现第二臂体22相对于第一臂体21沿第一方向伸缩，也可以实现第三臂体23相对于第二臂体22沿第一方向伸缩，从而可以使第二臂体22和第三臂体23沿第一方向伸缩，这样，可以控制系统可以根据位姿检测部传递的信号调节机械臂20的伸缩长度，从而当移动设备处于不同的运动姿态时，可以通过调整机械臂20的伸缩长度，降低移动设备的重心位置，增加移动设备的抓地力，使移动设备适应不同的路面，避免移动设备发生倾覆的问题。
32.具体地，本发明的实施例中，当移动设备处于上坡运动时，可以通过伸出机械臂20的第二臂体22和/或第三臂体23，增大机械臂20的长度，来降低移动设备的重心位置，以增加移动设备的抓地力，从而防止移动设备发生倾覆的问题；反之，当移动设备处于下坡运动时，可以通过缩回机械臂20的第二臂体22和/或第三臂体23，来降低移动设备的重心位置；如图2所示，当移动设备处于平地运动时，则缩回至少部分机械臂20的臂体，以减少机械臂20的变形量和运动过程中的动量冲击。
33.优选地，本发明的实施例中，执行构件24为夹爪，当然，在附图未示出的替代实施例中，执行构件24也可以为喷枪或者砂轮等等。
34.如图1所示，本发明的实施例中，移动设备还包括第一驱动部31和第二驱动部32。其中，第一驱动部31的固定端与第一臂体21连接，第一驱动部31的伸缩端与第二臂体22连接，以驱动第二臂体22相对于第一臂体21移动；第二驱动部32的固定端与第二臂体22连接，第二驱动部32的伸缩端与第三臂体23连接，以驱动第三臂体23相对于第二臂体22沿第一方向移动。
35.通过上述设置，可以通过第一驱动部31驱动第二臂体22沿第一方向相对于第一臂体21移动，通过第二驱动部32驱动第三臂体23相对于第二臂体22沿第一方向移动，从而可以实现机械臂20的至少部分沿第一方向伸缩运动，进而可以实现自动调节机械臂20的伸缩长度。
36.具体地，第一驱动部31和第二驱动部32均与控制系统连接。这样，控制系统接收位姿检测部传递的信号后可实时控制第一驱动部31和/或第二驱动部32，从而实现第二臂体和/或第三臂体的伸缩动作，进而实现实时调整移动设备重心的功能，使得移动设备能够更好地适应不同工况，提高移动设备移动时的可靠性和稳定性，方便工作人员操控。
37.优选地，本发明的实施例中，第一驱动部31和第二驱动部32均为直线电缸。当然，在附图未示出的替代实施例中，第一驱动部31和第二驱动部32也设置为油缸或者气缸，只要可以驱动第二臂体22和第三臂体23沿第一方向移动即可。
38.如图1所示，本发明的实施例中，移动设备还包括连接件41和支撑结构43。其中，连接件的一端与机械臂20枢转连接；支撑结构43的一端与底盘10连接，支撑结构43的另一端与连接件41的另一端枢转连接，在外力的作用下，连接件41带动机械臂20绕支撑结构43和连接件41之间的枢转轴转动。
39.通过上述设置，在外力的作用下，连接件41可以带动支撑结构43绕连接件41和支撑结构43之间的枢转轴转动，使得机械臂20沿顺时针或者逆时针方向转动，从而调整机械臂20相对于水平面的倾角，以使得移动设备的整体重心较低，增加移动设备的抓地力，避免移动设备在运动过程中发生倾覆。
40.具体地，本发明的实施例中，当移动设备处于上坡运动时，可以通过减小移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角，来降低移动设备的重心位置，以增加移动设备的抓地力，从而防止移动设备发生倾覆的问题；反之，当移动设备处于下坡运动时，可以通过增大移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角，来降低移动设备的重心位置；如图2所示，当移动设备处于平地运动时，则使移动设备的机械臂20与水平面平行，以减少机械臂20变形量和运动过程中的动量冲击。
41.如图1所示，本发明的实施例中，移动设备还包括设置于支撑结构43的驱动电缸
50，驱动电缸50的伸缩端与机械臂20枢转连接，驱动电缸50的固定端与支撑结构43枢转连接，以将驱动电缸50的伸缩运动转化为机械臂20相对于支撑结构43的旋转运动。
42.上述技术方案中，通过设置可伸缩运动的驱动电缸50，驱动电缸50的伸缩端相对于驱动电缸50的固定端做伸缩运动，从而使驱动电缸50的伸缩端带动机械臂20绕连接件41和支撑结构43之间的枢转轴转动，进而可以实现自动调整机械臂20相对于水平面的角度。
43.具体地，控制系统与驱动电缸50连接。这样，控制系统可以根据位姿检测部传递的信号控制驱动电缸50的伸缩，以控制机械臂20相对于底盘的转动角度，从而调整移动设备的重心位置，使移动设备的驱动轮与地面充分接触，提高抓地力，同时提高移动设备移动时的可靠性和稳定性。
44.优选地，本发明的实施例中，驱动电缸50为直线电缸。当然，在附图未示出的替代实施例中，驱动电缸50也可以设置为油缸或者气缸。
45.如图1所示，本发明的实施例中，底盘装置还包括万向轮61和两个驱动轮62。其中，万向轮61设置于底盘10的底部；两个驱动轮62设置于底盘10的底部，两个驱动轮62和万向轮61形成三角形。
46.上述技术方案中，通过设置两个驱动轮62和一个万向轮61，并且两个驱动轮62采用双轮差速控制，这样，可以使移动设备转向更加顺畅，从而移动设备可以在狭小的空间进行运动。
47.本发明的实施例中，移动设备还包括用于检测驱动轮62的轮压的压力传感器，压力传感器设置在两个驱动轮62之间的连接轴上。
48.上述技术方案中，当压力传感器检测出驱动轮62对地面的压力最大时，两个驱动轮62之间的连接轴发生的向下变形量较大，此时，可以认为移动设备的重心位置最低，这样，驱动轮62与路面充分接触，移动设备具有最优的运动性能。
49.需要说明的是，本发明的实施例中，驱动轮62的轮压是指驱动轮62对地面的压力，即两个驱动轮62之间的连接轴因移动设备的重心下移而发生变形所受到的力。
50.优选地，本发明的实施例中，移动设备还包括可拆卸设置的配重部，配重部设置于第一臂体21。通过拆卸配重部，可以改变移动设备整体的重心位置，保证移动设备处于不同的运动姿态时，移动设备的重心位置均较低，进而避免倾倒问题，提高了移动设备移动时的可靠性和稳定性。
51.优选地，本发明的实施例中，移动设备还包括设置于部分支撑结构43的电池组件，电池组件用于给驱动轮62、第一驱动部31、第二驱动部32和驱动电缸50供电。
52.如图3所示，本发明的实施例还提供了一种控制移动设备移动的控制方法，上述控制方法可对上述的移动设备进行控制。控制方法包括：获取移动设备的各个组成部件的重心位置和质量的参数获取步骤；利用位姿检测部获取移动设备当前的运动姿态的运动姿态获取步骤；控制系统根据移动设备的运动姿态，调整移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角和/或机械臂20的伸缩长度的调整步骤。
53.上述技术方案中，通过在移动设备装配前获取移动设备的各个组成部件的重心位置和质量，在移动设备装配后，可以计算出整个移动设备的重心位置，并且若改变移动设备的机械臂20的状态(即调整移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角和/或机械臂20的伸缩长度)，即可以改变移动设备的重心位置，从而通过利用位姿检测部实时获取移动设备当
前的运动姿态，根据检测信号实时调整机械臂20相对于水平面的倾角和/或机械臂20的伸缩长度，就可以使移动设备的重心处于较低位置，从而保证移动设备具有最优的抓地性能。
54.需要说明的是，本发明的实施例中，上述获取移动设备的各个组成部件的重心位置和质量是指在组装移动设备前获取移动设备的各个组成部件(即底盘装置、支撑结构43、连接件41、机械臂20、执行构件24、第一驱动部31、第二驱动部32和驱动电缸等等)的质量与重心位置。
55.如图4所示，本发明的实施例中，在运动姿态获取步骤之后，控制方法还包括判断移动设备的当前运动姿态是否为平地运动的第一判断步骤，如果是，则执行缩回机械臂20的第二臂体22和/或第三臂体23的缩回步骤；如果否，则执行调整步骤。
56.通过上述技术方案，当移动设备处于平地运动的运动姿态时，可以收回机械臂20，以减少机械臂20的变形量和运动过程中的动量冲击，当移动设备处于上坡运动或者下坡运动时，可以实时调整移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角和机械臂20的伸缩长度，以使移动设备的重心位置较低，使移动设备更稳定地运动。
57.如图4所示，本发明的实施例中，调整步骤包括调整移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角和伸出机械臂20的至少部分臂体的第一调整步骤和调整移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角和缩回机械臂20的至少部分臂体的第二调整步骤；在第一判断步骤之后，控制方法还包括判断位于底盘10的驱动轮62的轮压是否大于预设值的第二判断步骤，如果是，则执行使移动设备保持在当前运动姿态的第一保持步骤；如果否，则执行第一调整步骤或第二调整步骤。
58.通过上述技术方案，通过判断驱动轮62的轮压是否大于预设值，可以实时对移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角和机械臂20的伸缩长度进行调整，防止移动设备在上坡运动或者下坡运动时发生倾覆。
59.需要说明的是，本发明的实施例中，预设值是指移动设备即将发生倾覆时的驱动轮62的轮压值。
60.如图4所示，本发明的实施例中，在第二判断步骤之后，控制方法还包括判断移动设备是否处于爬坡状态的第三判断步骤，如果是，则执行第一调整步骤；如果否，则执行第二调整步骤。
61.上述技术方案中，当判断移动设备处于上坡运动时，可以通过减小移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角，并且伸出机械臂20的第二臂体22和第三臂体23，来降低移动设备的重心位置，以增加移动设备的抓地力，从而防止移动设备发生倾覆的问题；反之，当移动设备处于下坡运动时，可以通过增大移动设备的机械臂20相对于水平面的倾角，并且缩回机械臂20的第二臂体22和第三臂体23，来降低移动设备的重心位置，从而使移动设备更加平稳地运动。
62.如图4所示，本发明的实施例中，在第一判断步骤之后，控制方法还包括判断机械臂20的至少部分臂体是否处于缩回状态的第四判断步骤，如果是，则执行使机械臂20保持在缩回状态的第二保持步骤，如果否，则执行缩回步骤。
63.上述技术方案中，可以根据实际工况，实时调整机械臂20的伸缩长度，这样，当移动设备在平地运动时，要确保机械臂20的至少部分臂体始终处于缩回状态，从而确保移动设备的重心处于较低位置；如果机械臂20的臂体未缩回，则可以根据实际情况执行缩回机
械臂20的第二臂体和/或第三臂体的步骤，进而能够提高移动设备运动的可靠性和稳定性。
64.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过设置相对于底盘可转动的机械臂，并且上述机械臂的至少部分沿第一方向可伸缩地设置，并且，位姿检测部将检测到的机器人的运动姿态的信号传递给控制系统，这样，控制系统可以根据位姿检测部检测的信号调整机械臂相对于水平面的倾角或者调整机械臂的伸缩长度，从而调节机器人的重心，使机器人无论在何种工况的建筑场地(即上坡或者下坡或者水平路面)都能够保证重心处于较低位置，提高机器人移动时的抓地力，进而有利于提高机器人爬坡或者平地移动或者下坡的适应性能。进一步地，控制机器人移动的控制方法可以实时对机器人进行控制，从而实时调整机器人的重心位置，保证机器人稳定运动。
65.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。