本發(fā)明涉及機器人，尤其涉及一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人。

背景技術(shù)：

1、隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，對高效、準(zhǔn)確的物流服務(wù)需求日益增長。傳統(tǒng)的手動操作方式不僅效率低下且容易出錯，而且面臨勞動力成本上升的問題。現(xiàn)有的自動化解決方案雖然在一定程度上提高了工作效率，但在靈活性和適應(yīng)性方面仍有局限。因此，開發(fā)一種能夠靈活應(yīng)對在復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的貨物處理需求的物流機器人顯得尤為重要。然而，現(xiàn)有的物流機器人在復(fù)雜地形移動、障礙物翻越和快速抓取等方面仍存在不足，難以滿足實際需求。

2、現(xiàn)有物流機器人一般采用單一輪式或履帶式設(shè)計。輪式速度快，但地形適應(yīng)能力差；履帶式越障能力強，但能耗大且轉(zhuǎn)向困難。上述兩種機器人在復(fù)雜非結(jié)構(gòu)式地形中，如在松軟地面或嚴重崎嶇不平的地形上，其通過能力有限，容易陷入困境。

3、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，以適應(yīng)多樣化的復(fù)雜地形，快速、準(zhǔn)確與高效地完成物流分揀和裝運任務(wù)。因此我們提供一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：包括：復(fù)合物流機器人，所述復(fù)合物流機器人上設(shè)置有自由機械臂機構(gòu)；

3、自由機械臂機構(gòu)，包括可旋轉(zhuǎn)底盤，所述可旋轉(zhuǎn)底盤上設(shè)置有長u支架組合，所述長u支架組合遠離可旋轉(zhuǎn)底盤的一端設(shè)置有短支撐支架，所述短支撐支架遠離長u支架組合的一端設(shè)置有張合手爪，所述張合手爪的一側(cè)設(shè)置有大功率舵機。

4、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述復(fù)合物流機器人的兩端均設(shè)置有支撐輪腿機構(gòu)，所述支撐輪腿機構(gòu)包括膝關(guān)節(jié)，所述膝關(guān)節(jié)一端的外表面設(shè)置有踝關(guān)節(jié)，所述踝關(guān)節(jié)遠離膝關(guān)節(jié)的一端設(shè)置有滾輪。

5、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述支撐輪腿機構(gòu)由兩個直流電機分別驅(qū)動，定位到障礙物預(yù)測高度，帶動機器人運動。

6、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述復(fù)合物流機器人兩端的兩側(cè)均設(shè)置有變形履帶輪機構(gòu)，所述變形履帶輪機構(gòu)包括伸縮桿，所述伸縮桿的一端設(shè)置有支撐組件，所述支撐組件中設(shè)置有可變形圓輪，所述可變形圓輪的外表面設(shè)置有履帶組件。

7、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述復(fù)合物流機器人在輪動模式下，直接固定在柔性輪緣上，并隨輪緣的旋轉(zhuǎn)滾動；驅(qū)動電機安裝在支撐輪上，該支撐是可伸縮的，支撐的兩端與輪緣在直徑方向連接，當(dāng)輪緣被推時，支撐收縮；當(dāng)電機驅(qū)動輪胎旋轉(zhuǎn)時，四個小履帶輪快速旋轉(zhuǎn)；所述可變形履帶輪輪緣為四個首尾相接的半圓弧；所述可變形輪緣采用高度塑性和硬性的剛性材料制成，所述伸縮結(jié)構(gòu)為固定在所屬驅(qū)動電機外伸桿方向的伸縮桿，輪輻向內(nèi)收縮，四個半圓弧向內(nèi)凹陷，履帶緊貼外輪緣形成履帶形態(tài)。

8、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述復(fù)合物流機器人底部設(shè)置有升降機構(gòu)，所述升降機構(gòu)包括升降裝置，所述升降裝置上設(shè)置有輔助圓輪。

9、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述復(fù)合物流機器人包括車架主體、驅(qū)動裝置、6自由度抓取機械手臂、可變形履帶輪、多種傳感器、導(dǎo)航系統(tǒng)、平臺升降機構(gòu)和換位支撐輪腿；所述車架主體位于機器人正中心，配備球形攝像頭、激光發(fā)射儀、接收信號天線，驅(qū)動裝置內(nèi)置于車架之中，車體位于車架之上，配有6自由度抓取機械臂結(jié)構(gòu)，可變形履帶輪上置有推桿機構(gòu)，推動輪輻收縮擴張達到履帶輪變形的目的，升降機構(gòu)置于車的底部，由兩個主動輪和兩個從動輪組成，兩條支撐腿位于車架的兩側(cè)，可以進行伸長和收縮。

10、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述機械手結(jié)構(gòu)包含可旋轉(zhuǎn)底盤、關(guān)節(jié)機械臂、張合手爪，并且每個關(guān)節(jié)都由獨立的伺服電機驅(qū)動，還配備有位置編碼器，用于實時反饋關(guān)節(jié)的位置信息，所述底盤可使機械臂和手爪繞豎直軸旋轉(zhuǎn)，機械臂可調(diào)整抓手的高低位置，方便抓取不同方位的目標(biāo)物體，手爪可調(diào)整其抓取裝置的展角，方便其在盡量保證目標(biāo)物體完整性的條件下抓取。

11、作為一種優(yōu)選的實施方式，所述可旋轉(zhuǎn)底盤提供繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)運動，使機械手能夠覆蓋較大的工作范圍，長u支架組合提供俯仰運動，使機械手能夠上下移動，短支撐支架組合提供附加的旋轉(zhuǎn)運動，使機械手能夠靈活調(diào)整抓取角度，所述張合手爪通過舵機角度轉(zhuǎn)動，帶動主旋轉(zhuǎn)手爪伸出，副旋轉(zhuǎn)手爪通過齒輪傳動協(xié)同伸出，實現(xiàn)較高精度的抓取和分揀。

12、作為一種優(yōu)選的實施方式，包括距離感知系統(tǒng)、導(dǎo)航通信系統(tǒng)和關(guān)節(jié)力/位感知系統(tǒng)，所述距離感知系統(tǒng)包括深度相機和激光雷達，所述導(dǎo)航通信系統(tǒng)包括gps，所述關(guān)節(jié)力/位感知系統(tǒng)包括多個編碼器和力矩傳感器。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

14、1、本發(fā)明中，通過各構(gòu)件之間的配合，利用伸縮桿和腿式結(jié)構(gòu)的靈活組合裝配，可提高復(fù)合式物流機器人對不同物流地形需求的適應(yīng)性，改善機器人前行移動的動作靈敏性，實現(xiàn)安全靈活前往任務(wù)場地，可變形履帶輪結(jié)構(gòu)上設(shè)計有四個首尾相接的半圓弧，圓形輪變形為履帶，提供更好的抓地力和穩(wěn)定性，可提高復(fù)合式物流機器人對柔軟土地或崎嶇不平地形需求的適應(yīng)性，崎嶇地形時輪緣重新配置為類似履帶的結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合式物流機器人對障礙物和崎嶇地形的導(dǎo)航和攀爬能力。

15、2、本發(fā)明中，機械臂有6個自由度，可實現(xiàn)大范圍運動和精細操作，能夠在三維空間內(nèi)靈活移動，適應(yīng)各種復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，充分考慮四輪式機器人在運動過程中的主體車架安全，增加自適應(yīng)平臺升降調(diào)節(jié)裝置，并配備深度相機實時捕獲前方地形狀況。

技術(shù)特征：

1.一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于，包括：復(fù)合物流機器人(1)，所述復(fù)合物流機器人(1)上設(shè)置有自由機械臂機構(gòu)(2)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述復(fù)合物流機器人(1)的兩端均設(shè)置有支撐輪腿機構(gòu)(3)，所述支撐輪腿機構(gòu)(3)包括膝關(guān)節(jié)(33)，所述膝關(guān)節(jié)(33)一端的外表面設(shè)置有踝關(guān)節(jié)(32)，所述踝關(guān)節(jié)(32)遠離膝關(guān)節(jié)(33)的一端設(shè)置有滾輪(31)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述支撐輪腿機構(gòu)(3)由兩個直流電機分別驅(qū)動，定位到障礙物預(yù)測高度，帶動機器人運動。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述復(fù)合物流機器人(1)兩端的兩側(cè)均設(shè)置有變形履帶輪機構(gòu)(4)，所述變形履帶輪機構(gòu)(4)包括伸縮桿(43)，所述伸縮桿(43)的一端設(shè)置有支撐組件(44)，所述支撐組件(44)中設(shè)置有可變形圓輪(42)，所述可變形圓輪(42)的外表面設(shè)置有履帶組件(41)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述復(fù)合物流機器人(1)在輪動模式下，直接固定在柔性輪緣上，并隨輪緣的旋轉(zhuǎn)滾動；驅(qū)動電機安裝在支撐輪上，該支撐是可伸縮的，支撐的兩端與輪緣在直徑方向連接，當(dāng)輪緣被推時，支撐收縮；當(dāng)電機驅(qū)動輪胎旋轉(zhuǎn)時，四個小履帶輪快速旋轉(zhuǎn)；所述可變形履帶輪輪緣為四個首尾相接的半圓弧；所述可變形輪緣采用高度塑性和硬性的剛性材料制成，所述伸縮結(jié)構(gòu)為固定在所屬驅(qū)動電機外伸桿方向的伸縮桿(43)，輪輻向內(nèi)收縮，四個半圓弧向內(nèi)凹陷，履帶緊貼外輪緣形成履帶形態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述復(fù)合物流機器人(1)底部設(shè)置有升降機構(gòu)(5)，所述升降機構(gòu)(5)包括升降裝置(51)，所述升降裝置(51)上設(shè)置有輔助圓輪(52)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述復(fù)合物流機器人(1)包括車架主體、驅(qū)動裝置、6自由度抓取機械手臂、可變形履帶輪、多種傳感器、導(dǎo)航系統(tǒng)、平臺升降機構(gòu)(5)和換位支撐輪腿；所述車架主體位于機器人正中心，配備球形攝像頭、激光發(fā)射儀、接收信號天線，驅(qū)動裝置內(nèi)置于車架之中，車體位于車架之上，配有6自由度抓取機械臂結(jié)構(gòu)，可變形履帶輪上置有推桿機構(gòu)，推動輪輻收縮擴張達到履帶輪變形的目的，升降機構(gòu)(5)置于車的底部，由兩個主動輪和兩個從動輪組成，兩條支撐腿位于車架的兩側(cè)，可以進行伸長和收縮。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述機械手結(jié)構(gòu)包含可旋轉(zhuǎn)底盤(25)、關(guān)節(jié)機械臂、張合手爪(21)，并且每個關(guān)節(jié)都由獨立的伺服電機驅(qū)動，還配備有位置編碼器，用于實時反饋關(guān)節(jié)的位置信息，所述底盤可使機械臂和手爪繞豎直軸旋轉(zhuǎn)，機械臂可調(diào)整抓手的高低位置，方便抓取不同方位的目標(biāo)物體，手爪可調(diào)整其抓取裝置的展角，方便其在盡量保證目標(biāo)物體完整性的條件下抓取。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：所述可旋轉(zhuǎn)底盤(25)提供繞垂直軸的旋轉(zhuǎn)運動，使機械手能夠覆蓋較大的工作范圍，長u支架組合(24)提供俯仰運動，使機械手能夠上下移動，短支撐支架(23)組合提供附加的旋轉(zhuǎn)運動，使機械手能夠靈活調(diào)整抓取角度，所述張合手爪(21)通過舵機角度轉(zhuǎn)動，帶動主旋轉(zhuǎn)手爪伸出，副旋轉(zhuǎn)手爪通過齒輪傳動協(xié)同伸出，實現(xiàn)較高精度的抓取和分揀。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，其特征在于：包括距離感知系統(tǒng)、導(dǎo)航通信系統(tǒng)和關(guān)節(jié)力/位感知系統(tǒng)，所述距離感知系統(tǒng)包括深度相機和激光雷達，所述導(dǎo)航通信系統(tǒng)包括gps，所述關(guān)節(jié)力/位感知系統(tǒng)包括多個編碼器和力矩傳感器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種面向復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的復(fù)合式物流機器人，涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，包括：復(fù)合物流機器人，所述復(fù)合物流機器人上設(shè)置有自由機械臂機構(gòu)。本發(fā)明，通過各構(gòu)件之間的配合，利用伸縮桿和腿式結(jié)構(gòu)的靈活組合裝配，可提高復(fù)合式物流機器人對不同物流地形需求的適應(yīng)性，改善機器人前行移動的動作靈敏性，實現(xiàn)安全靈活前往任務(wù)場地，可變形履帶輪結(jié)構(gòu)上設(shè)計有四個首尾相接的半圓弧，圓形輪變形為履帶，提供更好的抓地力和穩(wěn)定性，可提高復(fù)合式物流機器人對柔軟土地或崎嶇不平地形需求的適應(yīng)性，崎嶇地形時輪緣重新配置為類似履帶的結(jié)構(gòu)，提高復(fù)合式物流機器人對障礙物和崎嶇地形的導(dǎo)航和攀爬能力。

技術(shù)研發(fā)人員：潘紅斌,鄭坤明,孟鈞,顧文俊
受保護的技術(shù)使用者：江蘇佳利達國際物流股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28