技术领域
[0001] 本发明的实施例涉及AGV机器人领域，并且更具体地，涉及一种AGV机器人及其实施方法。
相关背景技术
[0002] 目前AGV(Automated Guided Vehicle，自动导航车)机器人主要应用于工厂生产的物料搬运上，AGV机器人可以在工厂生产中高效、准确、灵活的完成物料搬运的任务。AGV机器人作为基础搬运工具，应用领域非常广泛，例如：生产加工、家电生产、电子制造、智能仓储、快递物流等多个行业，其中生产加工和快递物流目前是AGV应用最广泛的领域。
[0003] 现有的AGV机器人主要以固定高度的轮式结构为主，具有移动灵活、方便控制等特点；但是这种AGV机器人的环境适应能力一般，越障能力较差，无法跨越台阶，甚至无法上下较大坡度的斜坡。
具体实施方式
[0057] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0058] 另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0059] 下面参照图1至图7来描述本发明的实施方式的AGV机器人及其实施方法。
[0060] 如图1所示，本实施方式的AGV机器人包括：车架100、舵轮机构200、减震机构300、升降机构400和驱动轮机构500。
[0061] 车架100具有多个向垂直于AGV机器人的行进方向延伸的横梁110、多个向AGV机器人的行进方向延伸的纵梁120，车架100通过横、纵梁110、120与舵轮机构200、连接于升降机构400的驱动轮机构500连接固定。其中，以AGV机器人直线运动的方向为行进方向。车架100的侧边部由上边框、下边框和多个向竖直方向延伸的支撑杆构成，上边框围绕构成车架100上端的左右两侧边和后侧边，下边框围绕构成车架100下端的四边。多个支撑杆设置在上边框与下边框之间，并分别与多个横梁110的两端连接固定。
[0062] 舵轮机构200连接设置在减震机构300之下，通过将减震机构300与车架100连接固定从而将舵轮机构200固定于车架100，使舵轮机构200的底端低于车架100下边框的底端，驱动AGV机器人行进和转向，并通过减震机构300减轻行进过程中舵轮机构200在不平整路面上引起的机器人振动。舵轮机构200固定于车架100下方，沿AGV机器人的行进方向设置有多组，每组设置多个且在AGV机器人的行进方向中心线两侧排列。多个减震机构300分别设置在每个舵轮机构200与车架100之间，从而舵轮机构200通过减震机构300与车架100连接。本实施方式中，舵轮机构200设置为4个，沿AGV机器人的行进方向设置两组，每组两个舵轮机构200分别设置在AGV机器人的行进方向中心线两侧两个，减震机构300对应舵轮机构200设置为4个。
[0063] 驱动轮机构500连接设置在升降机构400之下，通过将升降机构400与车架100连接固定从而将驱动轮机构500固定于车架100，并通过升降机构400使驱动轮机构500向车架100的下方伸出一定高度或者缩回车架100内。驱动轮机构500处于收车架100内的状态时，驱动轮机构500的底端高于舵轮机构200的底端；驱动轮机构500处于伸出的状态时，驱动轮机构500的底端低于舵轮机构200的底端，驱动AGV机器人至少能够行进。
[0064] 升降机构400设置为多个，沿AGV机器人的行进方向与舵轮机构200间隔排布。本实施方式中，两升降机构400与两组舵轮机构200沿行进方向交替布置，形成舵轮机构200、升降机构400、舵轮机构200、升降机构400的构成。驱动轮机构500设置在升降机构400的下端，每个升降机构400的下端设置两个驱动轮机构500，两个驱动轮机构500分别设置于AGV机器人的行进方向中心线两侧。
[0065] 减震机构300固定于车架100相邻的两个横梁110，升降机构400固定于车架100的两纵梁120，纵梁120所在平面高于横梁110所在平面。从而，与减震机构300连接的舵轮机构200、与升降机构400连接的驱动轮机构500连接在车架100的内部，并向下突出于车架100。
并且，升降机构400与车架100的连接位置高于减震机构200，使驱动轮机构500处于收车架
100内的状态时，驱动轮机构500的底端能够不低于舵轮机构200的底端，避免正常行驶的过程中驱动轮机构500阻碍舵轮机构200的移动。
[0066] 如图2、3所示，舵轮机构200包括行进电机和转向电机，分别控制AGV机器人行进和转向。减震机构300的上固定板310固定于车架100的横梁110，下活动板320平行设置于上固定板310下方，下活动板320的中部设置有与舵轮机构200的安装板321，安装板321的两侧对称设置有条形板322，安装板321固定于两条形板322的上端面，舵轮机构200固定于安装板321的下端。上固定板310与下活动板320之间设置四个导杆330，四个导杆330绕舵轮机构
200的周向均匀分布，分别设置于上固定板310、下活动板320的四个角，导杆330的上端与上固定板310活动设置，导杆330的下端与条形板322固定连接，向竖直方向延伸。
[0067] 导杆330的上端连接固定有限位片340，限位片340设置于上固定板310的上端面，使导杆330在上下活动过程中起到对导杆330的限位作用，限定了导杆向下移动的最远距离，即限定了上固定板310与下活动板320之间的最远距离。限位片340与上固定板310接触的下表面具有缓冲部341，吸收限位片340碰撞上固定板310引起的振动，避免限位片340与上固定板310摩擦造成磨损。套筒350与导杆330同轴设置，与上固定板310固定设置，导杆330的上部设置在套筒350的内部，能够在套筒360内上下活动。导杆330固定了舵轮机构200的轴向位置，在水平方向上不可移动，确保舵轮机构200的稳定性，减少在行进过程中舵轮机构200向水平方向上的晃动。
[0068] 多个减震弹簧360分别套设在多个导杆330外部，减震弹簧360的两端分别与上固定板310、下活动板320抵接或固定连接，向上固定板310和下活动板320施加弹性力。在经过不平整的地面时，舵轮机构200的振动引起下活动板320的上下跳动，下活动板320随导杆330上移时，压缩减震弹簧360，被压缩的减震弹簧360的弹性力使下活动板320随导杆330下移，在下活动板320的上下跳动过程中，舵轮机构200引起的振动被减震弹簧360所吸收，减震机构300减轻行驶过程中车架100颠簸，能够更平稳地行驶，实现在较为粗糙的水泥地面或砂石地面平稳地行进，完成纵移、横移、原地旋转、斜行等等运动。下活动板320平稳后，减震弹簧360的弹性力使下活动板320恢复至导杆330和限位片340限定的位置，保证舵轮机构
200与地面的接触。
[0069] 如图4、5所示，升降机构400的安装座411呈板状，水平设置向AGV机器人的行进方向的两侧延伸，固定于车架100的纵梁120。承载座412呈板状，向水平设置AGV机器人的行进方向的两侧延伸，承载座412与安装座411平行，设置于安装座411的下方，驱动轮机构500固定于承载座412的下端。安装座411与承载座412之间设置有升降组件420，升降组件420具有X形设置的连杆组，其中，连杆组包括连杆结构，也包括板材构成。在本实施方式中，连杆组设置为剪叉式的连杆结构，包括交叉设置的第一连杆421和第二连杆422，以及交叉设置的第三连杆423和第四连杆424，其中，第一、第三连杆421、423彼此平行且同步运动，第二、第四连杆422、424彼此平行且同步运动。铰接销425分别铰接第一～第四连杆421～424，设置于各连杆的中部，第一连杆421和第二连杆422的交叉重叠处连接在铰接销425的前端，第三连杆423和第四连杆424的交叉重叠处连接在铰接销425的后端，铰接销425固定了各连杆仅可在竖直平面内运动，限制了连杆在水平方向上的运动。
[0070] 第一～第四连杆421～424的上端与安装座411铰接，下端与承载座412铰接。第一连杆421和第二连杆422的上端、第一连杆421和第二连杆422的下端、第三连杆423和第四连杆424的上端、第三连杆423和第四连杆424的下端在水平方向上彼此靠近，连杆组逐渐趋于竖直状态，驱动承载座412相对于安装座411向车架100下方推出；或者，第一连杆421的上端和第二连杆422的下端、第三连杆423的上端第四连杆424和的下端在竖直方向上彼此靠近，连杆组逐渐趋于水平状态，驱动承载座412相对于安装座411向车架100下方缩回。
[0071] 如图4、5所示，连杆组的各连杆由驱动机构430驱动，进行上述运动。驱动机构430设置于安装座411，具有设置有正压螺纹和反牙螺纹的丝杠431，丝杠431的两侧平行设置有驱动滑轨432，以及连接在丝杠431、驱动滑轨432两侧的第一驱动滑动部433和第二驱动滑动部434。
[0072] 丝杠431的延伸方向与安装座411的延伸方向一致，通过在两端分别设置轴承和轴承座，将丝杠431固定于安装座411的下表面。丝杠431的中心向两端分别设置有正牙螺纹和反牙螺纹，丝杠431转动时使第一～第四连杆421～424能够彼此相互同步地靠近或远离。丝杠431的中心套设有第一齿轮435，伺服电机设置于安装座411的上端，连接于伺服电机的第二齿轮436与第一齿轮435啮合，伺服电机工作使第二齿轮436在驱动第一齿轮435以丝杠431为轴转动而对丝杠431进行驱动。与丝杆431连接的第一驱动滑动部433和第二驱动滑动部434分别具有与正牙螺纹配合的正牙螺母和与反牙螺纹配合的反牙螺母，第二齿轮436传动第一齿轮435转动，使丝杠431旋转，正牙螺母和反牙螺母沿丝杠431移动并同步靠近或远离。
[0073] 驱动滑轨432平行地设置在丝杠431的前后侧，安装座411下表面形成有与驱动滑轨432匹配的卡槽，将驱动滑轨432固定于安装座411的下表面，第一驱动滑动部433和第二驱动滑动部434具有与驱动滑轨432匹配的滑槽，通过滑槽与驱动滑轨432连接，沿驱动滑轨432移动。第一驱动滑动部433和第二驱动滑动部434的下端固定有上滑动组件440，上滑动组件440设置为两个板状结构，下表面向下延伸有用于连接连杆组各连杆的安装孔，第一连杆421和第三连杆423的上端、第二连杆422和第四连杆424的上端之间分别设置有转轴，转轴穿过上滑动组件440的安装孔，将第一～第四连杆421～424的上端与上滑动组件440铰接。从而使第一连杆421和第三连杆423的上端与第一驱动滑动部433铰接，沿丝杠431的正牙侧移动；第二连杆422和第四连杆424的上端与第二驱动滑动部434铰接，沿丝杠431的反牙侧移动。并且，第一驱动滑动部433和第二驱动滑动部434与驱动滑轨432连接，使连杆组的移动过程更加稳定、顺畅。
[0074] 连杆组的下端连接有从动机构450，从动机构450设置于承载座412，具有转动面平行地设置于承载座412的同步齿轮451，与同步齿轮451啮合的第一齿条452和第二齿条453，与第一齿条452和第二齿条453平行设置的从动滑轨454，以及与第一齿条452、从动滑轨454连接的第一从动滑动部455，和与第二齿条453、从动滑轨454连接的第二从动滑动部456。
[0075] 承载座412的中心设置有轴承，同步齿轮451设置同轴的轴件与轴承内孔连接，第一齿条452和第二齿条453与同步齿轮451啮合，第一齿条452和第二齿条453相互平面，延伸方向均与承载座412的延伸方向一致，第一齿条452设置在同步齿轮451的后侧，第二齿条453设置在同步齿轮451的前侧，构成齿轮齿条对中结构，同步齿轮451转动使第一齿条452和第二齿条453相向移动，同步地靠近或远离。第一齿条452和第二齿条453的外侧端部分别与下滑动组件460固定，下滑动组件460设置为两个板状结构，下表面分别形成有与第一、第二齿条452、453相匹配的两个凹槽。第一齿条452和第二齿条453的外侧端部固定于相对一侧的凹槽，悬挂固定在下滑动组件460的下端，在第一齿条452和第二齿条453相向移动时，通过另一侧的凹槽。
[0076] 从动滑轨454设置于第一齿条452和第二齿条453整体的外侧，承载座412的上表面设置有与从动滑轨454匹配的卡槽，使从动滑轨454固定于承载座412。第一从动滑动部455和第二从动滑动部456具有与从动滑轨454匹配的滑槽，通过滑槽与从动滑轨454连接，沿从动滑轨454移动。第一从动滑动部455和第二从动滑动部456的上端与下滑动组件460固定，使下滑动组件460搭载于第一从动滑动部455和第二从动滑动部456。下滑动组件460的上表面向上延伸有用于连接连杆组各连杆的安装孔，第一连杆421和第三连杆423的下端、第二连杆422和第四连杆424的下端之间分别设置有转轴，转轴穿过下滑动组件460的安装孔，将第一～第四连杆421～424的下端与下滑动组件460铰接。从而使第二连杆422和第四连杆424的下端与第一从动滑动部455铰接，向与其上端移动方向相反方向移动；第一连杆421和第三连杆423的下端与第二从动滑动部456铰接，向与其上端移动方向相反方向移动。
[0077] 当下滑动组件460带动第一从动滑动部455向内滑动时会通过第一齿条452带动同步齿轮451转动，同步齿轮451的转动会带动第二齿条453向内移动，从而带动第二从动滑动部456向内移动，向外移动时与上述相同原理。从而通过从动机构450限制连杆组下端的移动。
[0078] 基于上述AGV机器人的结构构成，本发明另一方面提供一种AGV机器人实施方法。
[0079] 当AGV机器人正常行驶时，由舵轮机构200控制AGV机器人行进和转向；
[0080] 当AGV机器人需要经过台阶、斜坡、其它障碍物时，通过对伺服电机位移量、速度和力的控制，控制整个升降机构400的升降高度、升降速度以及力的大小。设置于车架前后侧的升降机构400根据行驶过程和遇到的障碍类型等实际情况，分别升降至需要的高度。
[0081] 升降机构400的连杆组上端和下端相互同步彼此靠近，连杆组逐渐趋于竖直状态，高度升高；或者连杆组上端和下端相互同步远离，连杆组逐渐趋于水平状态，高度降低。设置于承载座412下端的驱动轮机构500随升降机构400的连杆组上端和下端分别沿安装座411和承载座412彼此相互同步地靠近或远离，而推出或缩回于车架100。
[0082] 下面以AGV机器人行进前方有台阶为例，如图6所示：
[0083] 当行进前方有台阶时，依靠舵轮机构200无法跨越，此时，伺服电机控制多个升降机构400升高至一定的高度，前后两组的升降机构400升高的高度一致，将车架100顶起，设置于升降机构400下端的驱动轮机构500伸出车架100，控制AGV机器人继续行进。其中，驱动轮机构500伸出的高度使车架100和舵轮机构200能够跨越至台阶上方。
[0084] AGV机器人由驱动轮机构500控制行进，直到设置于车架100前侧的升降机构400之前的车架100和舵轮机构200跨上台阶、前侧的升降机构400靠近台阶时，前侧的升降机构400缩回，进而将前侧的驱动轮机构500缩回至车架100。
[0085] 此后，跨上台阶的舵轮机构200能够与地面接触，在台阶上行进，从而，由后侧的设置于升降机构400的驱动轮机构500和移至台阶上方的舵轮机构200控制AGV机器人继续行进。
[0086] 直到舵轮机构200全部移至台阶上方、设置于所述车架后侧的所述升降机构之前的所述车架跨上台阶时，后侧的升降机构400靠近台阶时，后侧的升降机构400缩回至车架100，此后，由舵轮机构200控制AGV机器人继续行进，完成跨越一级台阶。
[0087] 通过上述实施方法，AGV机器人可实现上下大致20CM高度的台阶，并保持整体平稳。
[0088] 下面以AGV机器人行进前方有斜坡为例，如图7所示：
[0089] 当行进前方有斜坡时，前后两组的升降机构400伸出不同高度，以适应斜坡的倾斜度，并至少由设置于升降机构400的驱动轮机构500控制AGV机器人继续行进。
[0090] 如图7所示，伺服电机控制前面一组的升降机构400伸出较低的高度，后面一组的升降机构400伸出较高的高度，使前侧与后侧的驱动轮机构500底面之间的连线与斜坡的倾斜度一致。此时，驱动轮机构500伸出并突出于舵轮机构200，由驱动轮机构500在斜坡上行进。
[0091] 通过上述实施方法，AGV机器人可实现上下大致15度的斜坡，并保持整体平稳。
[0092] AGV机器人在跨越其它障碍时，伺服电机控制前后侧的升降机构400伸出至相应的高度，并可在行驶过程中改变高度，使AGV机器人在跨越各类障碍时能够保持车架100水平。
[0093] 在另一实施方式中，也可以将驱动机构430设置于承载座412，从动机构450设置于安装座411，驱动机构430驱动下滑动组件460，从动机构450与上滑动组件450连接，使升降组件420由连杆组的下端带动上端实现连杆组上端和下端分别沿安装座411和承载座412彼此相互同步地靠近/远离。
[0094] 另外，在其他实施方式中，升降机构400也可以均设置在两组舵轮机构200之间；或者，设置在整体舵轮机构200的前后两侧。升降机构400也可以设置多于两个，根据车架100、舵轮机构200的结构和设置关系进行设置，能够实现将与其连接的驱动轮机构500向车架100下方伸出或者缩回、AGV机器人稳定升降即可。
[0095] 在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0096] 在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0097] 以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
