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原文传递一种单轨道移动机器人的自主平稳制动系统及方法

专利名称：	一种单轨道移动机器人的自主平稳制动系统及方法
摘要：	本发明公开了一种单轨道移动机器人的自主平稳制动系统，包括摩擦制动单元、电动机驱动单元和制动控制系统，摩擦制动单元包括机器人驱动轮、摩擦轮、摩擦轮轴、摩擦连杆、连杆轴、制动连杆、制动轮和制动轮轴，电动机驱动单元包括电动机、齿轮、齿条、齿条导轨、齿条压杆连接轴、压杆和电动机齿轮轴，制动控制系统包括控制器、姿态传感器。本发明还公开了一种单轨道移动机器人的自主平稳制动方法。本发明设计新颖合理，实现方便，制动安全可靠，制动平稳，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安科技大学
发明人：	文建平;邢乐;徐大明
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810270677.5
公开号：	CN108501976A
代理机构：	北京兆君联合知识产权代理事务所(普通合伙) 11333
代理人：	郑学成
分类号：	B61H1/00(2006.01)I;B;B61;B61H;B61H1;B61H1/00
申请人地址：	710054 陕西省西安市雁塔路中段58号
主权项：	1.一种单轨道移动机器人的自主平稳制动系统及方法，其特征在于该方法包括以下步骤：一种单轨道移动机器人的自主平稳制动系统，其特征在于：包括摩擦制动单元、电动机驱动单元和制动控制系统，所述摩擦制动单元包括机器人驱动轮15、摩擦轮8、摩擦轮轴7、摩擦连杆6、连杆轴5、制动连杆4、制动轮3和制动轮轴2，所述摩擦轮8安装在摩擦轮轴7上，摩擦轮8围绕摩擦轮轴7能够旋转，摩擦轮8和摩擦连杆6通过摩擦轮轴7连接，所述摩擦连杆6和制动连杆4通过连杆轴5连接，摩擦连杆6和制动连杆4之间能够做相对旋转运动，所述制动连杆4与制动轮3通过制动轮轴2连接，制动连杆4能够围绕制动轮轴2相对制动轮3做旋转运动，所述制动轮3与制动轮轴2固定连接，处于固定静止状态；所述电动机驱动单元包括电动机9、齿轮14、齿条13、齿条导轨11、齿条压杆连接轴17、压杆16和电动机齿轮轴10，所述电动机9，经过电动机齿轮轴10驱动齿轮14旋转，所述齿轮14与齿条13啮合，驱动齿条13做往复直线运动，齿轮与齿条啮合组成齿轮齿条副，所述齿条13在导轨11的约束下，在与齿条垂直方向进行约束，所述压杆齿条轴17与齿条13连接，随着齿条的运动而往复运动，所述压杆16一端与压杆齿条轴17连接，一方面随着压杆齿条轴17做往复运动，另一方面围绕压杆齿条轴做相对旋转运动，另一端与摩擦轮轴7连接，驱动摩擦轮轴运动；结合图2，所述制动控制系统包括控制器18，所述控制器18的输入端接有安装在齿条14上部导轨11附近的检测机器人运行状态的姿态传感器12，同时接有机器人自身携带的电源19和电动机转子位置传感器20，所述控制器18的输出端接有电动机9。按照权利要求1所述的一种单轨道移动机器人的自主平稳制动系统，其特征在于：采用活动的连杆轴5、制动连杆4和摩擦连杆6，以确保摩擦轮8与制动轮3和驱动轮15充分接触；所述压杆16分别与压杆齿条轴17和摩擦轮轴7连接，并能够相对旋转，以保证摩擦轮8的运动自由度，使其能够在摩擦连杆6的导引下运动；所述齿条13，通过与齿轮14构成的齿轮齿条运动副，把电动机9的选择运动转变为齿条13的直线运动；所述姿态传感器12，布置于机器人的最顶部，以保证能够更好的检测到机器人在制动过程的姿态变化。按照权利要求1所述的一种单轨道移动机器人的自主平稳制动系统，其特征在于：姿态传感器为MPU6050运动处理传感器。一种利用如权利要求1所述的自主平稳制动方法对单轨道移动机器人进行平稳制动的方法，其特征在于，该方法的具体过程为：当移动机器人在单轨道上需要停止时，控制器18接通电源19，电源19经过控制器18到达电动机9，电动机9开始旋转，经过电动机齿轮轴10驱动齿轮14旋转，齿条13在齿轮14的带动下，向下运动，同时经过压杆齿条轴17带动压杆16一起向下运动，摩擦轮8在压杆的作用下，沿着摩擦连杆6和制动连杆4产生的轨迹向下移动，与驱动轮和制动轮接触，产生摩擦力，实现移动机器人停止；当移动机器人运行在从高到低的非水平轨道段时，控制器18接通电源19，电源19经过控制器18到达电动机9，电动机9开始旋转，经过电动机齿轮轴10驱动齿轮14旋转，齿条13在齿轮14的带动下，向下运动，同时经过压杆齿条轴17带动压杆16一起向下运动，摩擦轮8在压杆的作用下，沿着摩擦连杆6和制动连杆4产生的轨迹向下移动，与驱动轮和制动轮接触，产生摩擦力，实现移动机器人匀速运行。以上过程中，姿态传感器12对移动机器人的运行状态实施检测，并将检测数据输入控制器18，控制器18对姿态信号与预先设定的制动稳定性阈值进行比较，同时，电动机转子位置传感器20实施检测电动机转子相对于电动机定子的位置，将检测数据输入控制器18，当输入的姿态信号超过阈值时，控制器18控制电动机9反向旋转，并根据转子位置传感器的输入数据来控制电动机9转过的角度。
所属类别：	发明专利