CN115743422B - 一种自适应可折叠串联关节皮带机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应可折叠串联关节皮带机及其工作方法，属于皮带运输机技术领域。由多个标准化的关节装置单元模块串联而成，关节装置单元模块包括关节座本体、腿部折叠装置、链式连接板装置、固定旋转轮装置、移动旋转轮装置及控制系统；链式连接板装置位于相邻关节装置单元模块的关节座本体之间，腿部折叠装置设置于关节座本体上；固定旋转轮装置和移动旋转轮装置均设置于关节座本体上，固定旋转轮装置和移动旋转轮装置共同带动货物前进，并随皮带机的位姿变化调整偏转角度，控制系统用于信号控制。本发明紧凑合理，拆装方便，移动灵活，可持续作业，且能根据需要自由伸长和横纵移动。

Description

一种自适应可折叠串联关节皮带机及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种自适应可折叠串联关节皮带机及其工作方法，更具体地说是一种船用冷藏货物输送的自适应可折叠串联关节皮带机，属于皮带运输机技术领域。

背景技术

随着人民生活水平的提高，国民消费越来越多元化和国际化，期间船运冷冻肉食品进口越来越多，其装卸任务变得越来越重。不同远洋运输船的舱内布局各不相同，且伴有无规律分布的船体立柱，舱内空间复杂多样。与此同时，远洋运输船的舱体空间较大，随着卸货的进行，货物距离出口位置越来越远；且船舱常见冷冻温度为-18°～-23°，单箱冻肉或鱼基本在30kg以上，这些都使搬运作业变得较为棘手。低温环境下长时间较大负重作业对作业人员的体力和耐力都是极大的考验。为此，我们亟需设计冷冻食品箱体的搬运装置，以减轻作业人员的负重，提高其作业效率，并最大程度缩短其在低温环境下作业时间。

常见小箱体货物运输的主要方式有：人工搬运、单体电动运输小车及皮带输送机。人工搬运优点是灵活，适应性好；但缺点也同样明显，人员劳动作业强度大，作业效率较低，在机器换人的大背景下，这是我们应极力避免和改进的。单体电动运输小车也称分拣运输机器人(如专利CN107225580A)，体积较小，采用电池供电，在室内快递分拣行业应用最为广泛。机动灵活的特点，使其易于实现智能化调整，适用于复杂空间的运动作业。但现有移动电源常用工作温度是0°～40°，无法在低温环境下作业；定制的低温电源，供电效率也较低，且移动电源需要不时补充电能，这些都限制了单体电动运输小车在冷冻船舱中的应用和推广。皮带输送机(如专利CN112707103A)是货物运输的又一种非常重要的途径，其可不间断作业，易于调速，效率较高；但也有占用空间较大，较为笨重，横纵转向和伸展都不够灵活的缺点，不适用于场合经常变化的船用冷冻船舱货物的运输。

因此，如何提供一种适用于低温环境可持续作业，结构紧凑合理，拆装方便，移动灵活，且可自由伸长的冷冻船舱货物运输装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种自适应可折叠串联关节皮带机及其工作方法，紧凑合理，拆装方便，移动灵活，可持续作业，且能根据需要自由伸长和横纵移动的自适应可折叠串联关节皮带机装置，其主要用于冷冻船舱复杂空间中箱式货物的水平运输，是吊装卸货物过程中的最重要一环。

本发明采用以下技术方案：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，由多个标准化的关节装置单元模块串联而成，并能根据实际需要进行折叠存放、运输及展开作业，本发明的所有关节装置单元模块结构是相同的，方便制造和安装，所述关节装置单元模块包括关节座本体、腿部折叠装置、链式连接板装置、固定旋转轮装置、移动旋转轮装置及控制系统；

所述链式连接板装置位于相邻关节装置单元模块的关节座本体之间，腿部折叠装置设置于关节座本体上，能够实现腿部折叠和伸展；

固定旋转轮装置和移动旋转轮装置均设置于关节座本体上，固定旋转轮装置的固定轮摩擦轮呈X形分布，以使货物沿曲线皮带机轨迹运行，移动旋转轮装置的移动轮摩擦轮位于链式连接板装置的上部开口位置处，固定旋转轮装置和移动旋转轮装置共同带动货物前进，并随皮带机的位姿变化调整偏转角度，实时实现货物安规划轨迹运行，控制系统用于控制电机信号实现自适应位姿调整，控制系统用于信号控制。

优选的，所述关节座本体采用PVC材质注塑成型，上表面覆盖铝塑板，关节座本体起到货物支撑作用，也用于其他装置的安装，传感器的固定及控制器的存放等，所述关节座本体的前后端均通过转轴与链式连接板装置相连；

所述关节座本体为长方体盒状，其四角及中心均匀分布有固定旋转轮装置的安装槽A，所述固定旋转轮装置通过螺栓安装在该安装槽A内的固定轮安装座板上，固定轮安装座板通过座板侧面锁紧螺钉与关节座本体相连；关节座本体正中间分布的固定旋转轮装置通过螺栓安装在固定轮侧安装板上，固定轮侧安装板上端通过螺栓与关节座本体固定相连；

所述关节座本体开有移动旋转轮装置的安装槽B，移动旋转轮装置通过螺栓固定连接在移动轮安装孔B上；

所述关节座本体侧面还对称开有腿部折叠装置的安装槽C，安装槽C两端安装有腿部丝杠轴承安装座，腿部丝杠轴承安装座内装有腿部丝杠轴承，腿部丝杠轴承内圈与腿部主轴左旋丝杠/腿部主轴右旋丝杠外端头固连；腿部折叠装置的大腿臂上端还通过腿部旋转销轴与关节座本体相连；

进一步的，前后的链式连接板装置通过链板转轴与关节座本体相连，所述控制系统包括单元控制板，单元控制板放置于关节座本体的侧面控制器槽孔内，用于控制关节本体内的各个电机动作，所述关节座本体前后面均有火电插头。

本发明的关节座本体结构复杂，安装件密集，巧妙的结构设计，既保证了各机构装置收起时不外漏，也避免了不同装置外伸时相互干涉。另外，关节座本体空间利用率较高，几何尺寸较小，折叠后携带方便。塑料材质质量较轻，表面铝塑板覆盖美化的同时，又增加抗磨性能。有线电源，保证了冷藏舱内的作业皮带机的持续供电。

优选的，所述腿部折叠装置由两组结构相同、前后分布的腿部结构对组成，每一腿部结构对由左右镜像对称的腿部支架构成，前端的腿部结构对包括腿部主丝杠固定座、腿部主轴左旋丝杠、腿部主轴左旋丝杠滑块、腿部主轴右旋丝杠、腿部主轴右旋丝杠滑块、腿部主轴丝杠电机、大腿臂、腿部连接杆、腿部旋转销轴、腿部内挡块、腿部外挡块、纳姆轮和纳姆轮驱动电机；

前后两腿部结构对的大腿臂之间连接有腿部限位杆，所述腿部主轴丝杠固定座通过螺栓固连于关节座本体上，腿部主轴左旋丝杠左端通过腿部丝杠轴承安装在关节座本体的腿部丝杠轴承安装座内，腿部主轴左旋丝杠右端安装在腿部主轴丝杠固定座内，所述腿部主轴丝杠固定座左边安装有腿部主轴丝杠电机A，腿部主轴丝杠电机A带动腿部主轴左旋丝杠正反向运动，驱动腿部主轴左旋丝杠滑块往复运动；

腿部主轴右旋丝杠右端通过腿部丝杠轴承安装在关节座本体的腿部丝杠轴承安装座内，腿部主轴右旋丝杠左端安装在腿部主轴丝杠固定座内，所述腿部主轴丝杠固定座右边安装有腿部主轴丝杠电机B，腿部主轴丝杠电机B带动腿部主轴右旋丝杠正反向运动，驱动腿部主轴右旋丝杠滑块往复运动；

后端的腿部结构对与前端的腿部结构对结构相同、对称分布，后端的腿部结构对中腿部主轴丝杠固定座左边和右边分别安装有腿部主轴丝杠电机C和腿部主轴丝杠电机D；

所述腿部主轴左旋丝杠滑块、腿部主轴右旋丝杠滑块通过腿部连接杆连接大腿臂，所述腿部连接杆与大腿臂销轴连接，所述腿部主轴左旋丝杠和腿部主轴右旋丝杠上均固定设置有一外挡块和一内挡块(优选通过锁紧螺钉固定)，所述腿部主轴左旋丝杠滑向左运动到外挡块、腿部主轴右旋丝杠滑向右运动到外挡块时，实现腿部支架的伸展打开；所述腿部主轴左旋丝杠滑块向右运动到腿部内挡块、腿部主轴右旋丝杠滑块向左运动到内挡块时，实现腿部支架的折叠闭合，内挡块和外挡块作为一种限位结构，使腿部结构正好伸展和折叠。

优选的，大腿臂的数量为四个，每一大腿臂下端安装有纳姆轮，分别为纳姆轮A、纳姆轮B、纳姆轮C和纳姆轮D，纳姆轮A、纳姆轮B、纳姆轮C和纳姆轮D分布由纳姆轮驱动电机A、纳姆轮驱动电机B、纳姆轮驱动电机C和纳姆轮驱动电机D驱动，纳姆轮驱动电机A、纳姆轮驱动电机B、纳姆轮驱动电机C和纳姆轮驱动电机D分别安装在大腿臂下端外侧。

本发明的左侧腿部支架安装结构与右侧腿部支架安装结构镜像对称，前后腿部结构完全相同，纳姆轮A和纳姆轮B所在的腿部支架为左右方向，纳姆轮A和纳姆轮C所在的腿部支架为前后方向。

本发明的腿部折叠装置设计科学合理，结构标准化，拆装互换方便，对称丝杠结构设计可以同时实现腿部的折叠闭合和伸展打开功能，且互不干涉，前后腿部支架通过腿部限位杆连接在一起，既形成了稳定结构，也加强了四腿支部的支撑刚度，大腿部端娜姆轮结构及其协调控制，可以轻松实现单元关节装置的横纵向移动，大大增加了皮带机的灵活性。

优选的，所述链式连接板装置包括多个连接板和多个弹簧，多个连接板之间上下重合一部分，所述链式连接板装置为被动伸缩装置，相邻连接板中，前一连接的后端与后一连接板的后端之间设置所述弹簧；

所述连接板从前到后依次包括连接板A、连接板B、连接板C和连接板D，弹簧从前到后依次包括弹簧A、弹簧B和弹簧C，连接板A前端与关节座本体通过链板转轴旋转相连；

所述连接板A、连接板B和连接板C上均设置有前后方向的导航槽，所述连接板B、连接板C和连接板D前端均设置有导航柱，导航柱固定在相对应连接板上，后一连接板的导航柱嵌套在前一连接板的导航槽内并能够在导航槽内滑动；

优选的，连接板A的后端与连接板B的后端之间设置弹簧A，连接板B的后端和连接板C的后端之间设置弹簧B，连接板C的后端和连接板D的后端设置弹簧C，弹簧A、弹簧B和弹簧C的刚度依次增大；

导航柱下端由垫圈螺母固定，其中，垫圈直径大于连接板导航槽的最大槽直径，所述导航槽为哑铃状，保证连接板装置根据前后关节单元位置进行弯曲变形，连接板B的导航柱嵌套在连接板A的导航槽内，连接板C的导航柱嵌套在连接板B的导航槽内，连接板D的导航柱嵌套在连接板C的导航槽内，弹簧、导航柱和导航槽均为成对设置，分别位于连接板的左右两部分，连接板A、连接板B、连接板C和连接板D的中部开槽形成链式连接板装置的上部开口，以便移动轮摩擦轮伸出。

以连接板B为例，其前端通过连接板B的导航柱嵌套在连接板A导航槽内，并经由弹簧A的带动下沿槽滑动，同样连接板C导航柱嵌套在连接板B导航槽内，在弹簧B的带动下沿槽滑动，这里弹簧B的刚度大于弹簧A，以保证A板伸出以后B板再伸出，连接板B导航柱固连于连接板B上，并穿过连接板A的导航槽，经连接板B导航柱垫圈和螺母实现连接板A、连接板B的间隙配合固定，且连接板B的导航柱垫圈直径要大于A板导航槽最大槽直径。

本发明的链式连接板装置采用弹簧回缩，链板串联的方式，满足了复杂空间中皮带机位姿的伸缩和偏转变化的要求，且作业过程中均不需要提供额外的动力，简单方便。所述链式连接板具有导航槽和导航柱的嵌套设计，“哑铃”形的导航槽，也为关节皮带机伸展或偏转提供了又一层保障，所设计的链式连接板装置的最大偏转角度为30°(设计时长度宽度均是按30°要求设计的，角度太小没有弯曲的意义，但角度太大，连接板结构无法实现)，连接板A、B、C及D中间均开有摩擦轮槽孔，独特设计满足移动旋转摩擦轮伸出的要求，弹簧A、B及C的刚度依次增大，保障了链式连接板A、B、C及D的依次伸出，使连接板的连接稳定性更好。

优选的，所述固定旋转轮装置包括固定轮固定底座、固定轮摩擦轮、固定轮起升电机、固定轮旋转丝杠、固定轮活动底座、固定轮导航杆、固定轮转动电机、固定轮水平旋转电机、固定轮轮座轴、固定轮轮座、固定轮座板和摩擦轮旋转轴；

所述固定轮固定底座通过螺栓安装在关节座本体槽内的固定轮安装座板上，固定轮固定底座下端安装固定轮起升电机，固定轮起升电机连接固定轮旋转丝杠，固定轮旋转丝杠上安装有所述固定轮活动底座，固定轮活动底座沿固定轮导航杆上下运动；

所述固定轮活动底座上安装有固定轮座板，固定轮座板内嵌有固定轮水平旋转电机，固定轮水平旋转电机通过固定轮轮座轴带动固定轮轮座小范围摆动，固定轮座板是中空结构，内固定有固定轮水平旋转电机，固定轮座轴内与轴承内圈过紧配合，外圈与固定轮座板相连，且下端有螺钉固定在固定轮轮座轴肩的挡圈，固定轮轮座轴上端直接与固定轮轮座固连，固定轮水平旋转电机带动固定轮轮座轴摆动，进一步实现固定轮轮座的整体摆动；

所述固定轮轮座安装有摩擦轮旋转轴，摩擦轮旋转轴中间装有固定轮摩擦轮，摩擦轮旋转轴末端由固定轮转动电机带动旋转。

本发明的固定旋转轮装置按照X形安装布局，并通过单元控制板自适应控制实现固定轮摩擦轮的升降及偏转，当皮带机折叠时将固定轮摩擦轮降下隐藏在关节座本体内，既减少了占用空间，又避免了误碰撞损坏；当皮带机打开后固定轮摩擦轮将升出，且随着皮带机位姿的变化做出相应的偏转调整(皮带机的实时规划位姿，通过总控制器解算，并将相邻单元关节的相对位姿角度差信息，发送给单元控制板，单元控制板控制固定轮水平旋转电机转动适当角度带动固定轮轮座上的固定轮摩擦轮摆动)，以使货物沿曲线皮带机轨迹运行，运送过程更为精准。当待运送货物长时间不过来时，摩擦轮驱动电机将不动作，节约非有效的作用时间(固定旋转轮装置带动固定轮轮座上端安装的红外传感器将会检测遮挡来判定固定轮摩擦轮上方是否有待运动物体通过，若关节装置单元模块及相邻关节装置单元模块的红外传感器均没有检测到运动物体，那么运动物体将没有或短期不会通过所在关节装置单元模块，则其上固定轮摩擦轮将全部停止旋转动作，以节约能源)。固定旋转轮装置结构小巧且标准化，易于安装和更换。X形布局保证了货箱运送时至少有三个摩擦轮支撑，货箱运动更为平稳。

优选的，所述移动旋转轮装置包括移动轮摩擦轮、移动轮主轴丝杠电机、移动轮主轴丝杠、移动轮移动基座、移动轮主轴导向杆、移动轮激光扫描器、移动轮固定安装座、移动轮偏转电机、移动轮支撑架销轴、移动轮支撑架、移动轮起升电机、移动轮旋转丝杠、移动轮活动底座、移动轮导向杆、移动轮转动电机、移动轮水平旋转电机、移动摩擦轮轮座轴、移动摩擦轮轮座、移动导航快和移动摩擦轮固定座；

所述移动旋转轮装置安装在关节座本体上，具体的，移动轮固定安装座通过螺栓固连于关节座本体安装槽B内安装孔上，移动轮固定安装座内安装移动轮偏转电机，移动轮偏转电机通过移动轮支撑架销轴带动移动轮支撑架及其上面部件整体偏转，移动轮偏转电机与上述的固定轮水平旋转电机的结构及连接关系类似，此处不再具体论述；

移动轮支撑架后端固定安装有两个对称的移动导航块，移动导航块下安装有移动轮主轴丝杠电机并控制移动轮主轴丝杠旋转带动移动轮移动基座及其上部件沿移动轮主轴导航杆前后运动，在移动轮激光扫描器反馈信息的指引下，移动轮偏转电机和移动轮主轴丝杠电机共同作用下，使移动轮摩擦轮快速运动到链式连接板装置的上部开口下，本发明中移动轮偏转电机主要控制除移动轮固定安装座外的整体结构的左右偏转，移动轮主轴丝杠电机主要控制移动轮摩擦轮所在轮座总体沿移动轮导航杆移动；

移动轮移动基座下面安装移动轮起升电机，移动轮起升电机带动移动轮旋转丝杠正反向运动，实现移动轮活动底座及其上部件沿移动轮导向杆升降，移动轮活动底座通过螺栓安装移动摩擦轮固定座，移动摩擦轮固定座下端安装移动轮水平旋转电机，移动轮水平旋转电机通过移动摩擦轮座轴带动移动摩擦轮轮座摆动(移动轮水平旋转电机的结构和连接方式与固定轮水平旋转电机相同)，实现移动摩擦轮随皮带机姿态变化的调整，在移动轮起升电机和移动轮水平旋转电机的工作作用下，使移动轮摩擦轮升降并适应皮带机的姿态变化，移动摩擦轮轮座上安装移动轮摩擦轮，移动轮摩擦轮由移动轮转动电机带动实现正反转。

本发明的移动旋转轮装置可随皮带机伸缩而回收或张开，回收时全部缩到关节座本体内部，张开时又可伸张并携带移动轮摩擦轮到对应位置，结构巧妙，控制方便。工作时，移动轮摩擦轮也起升到适当位置，旋转带动货物前进，并随皮带机的位姿变化调整偏转角度，实时实现货物按规划轨迹运行。另外，移动轮摩擦轮与前后关节装置单元模块上的相邻固定轮摩擦轮形成菱形布局，使货物运输过程更为稳定可靠。

优选的，所述控制系统包括总控制器、所述单元控制板、Base位置指示器、Move位置指示器、ZigBee定位系统、侧向超声传感器、红外传感器、激光扫描器、前端位置标签、左端位置标签和右端位置标签；

Base位置指示器有吸盘式底座，可方便地吸附安装在皮带机的任何位置，如吸附在关节装置单元模块侧面，不影响物体运输即可，所述Move位置指示器由人工移动手持，其上有位置发送键和复位按钮(Move位置指示器随着人走动，只有按发送按钮后才更新一次位置)，所述前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签分别位于每个关节座本体的前、左及右侧面位置，并通过ZigBee定位系统识别前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签的位置信息；

所述总控制器基于ARM控制板设计，通过信息融合差分算法进行位置信息的识别，且依据识别信息规划皮带机的控制路径，并分发至每一关节座本体的单元控制板，单元控制板控制机构电机执行规划动作，作业过程中，关节座本体的侧向超声传感器实时搜集阻挡物体的距离信息，并反馈给总控制器，移动旋转轮装置前端的激光扫描器实时扫描识别链式连接板装置的上部开口位置，并反馈给总控制器，用以指导移动旋转轮装置的运动。

本发明的ZigBee定位系统的信息融合差分识别算法可定位识别精度达到0.01m，满足了皮带机控制的要求，多传感器复合运用实现了皮带机位姿检测、目标定位及形状识别的不同目的，采用总控制器的算法分析与关节本体控制板的边缘控制，将解算分析和末端控制分离，使得控制响应的时间大大减少，其中总控制器的算法分析主要包括：根据识别的位置标签信息识别关节皮带机目前姿态，根据Base位置指示器现有位置、Move位置指示器的目标位置及侧向传感器的障碍物信息规划皮带机现有位置到目标位置的变化轨迹路径，根据激光扫描器分析识别链式连接板装置的矩形窗口位置，及计算移动旋转轮装置各电机的旋转角度，将所有控制执行信息下发给关节单元控制板等。关节本体控制板的边缘控制主要包括：由关节单元控制板控制结构中个对应电机的跟踪控制和驱动，本发明将目标信息的规划分析和跟踪控制分开了，总控制器负责分析传感器搜集的信息并给出各规划目标，关节控制板负责本关节单元中的各电机跟踪执行到这些目标。

本发明的关节皮带机位姿检测及控制过程为：

利用舱内分开放置的ZigBee定位系统基站A、B、C及D，分别检测待定位的关节装置单元模块的前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签的距离(每一单元模块均包含前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签)，并将信息传给总控制器进行解算。总控制器通过差分测定及信息融合分析后，给出前端位置A_i、左端位置B_i及右端位置C_i(总控制器通过差分测定及信息融合分析为现有技术，也参照现有技术)，并通过对称三角形关系标定出关节装置单元模块的中心点位置O_i、轴向方向O_iA_i及横向方向B_iC_i。根据已标定位姿信息，结合其他传感器信息和拟到达目标，规划下一步关节装置单元模块运动轨迹，规划时优选根据获取的目标位置信息进行水平面内串联冗余多关节逆运动学求解，同时将超声传感器获取的障碍物信息作为避障限制条件，依据非均匀B样条插值法获取最短规划路径，并解析给出关节单元的数量及各自目标位姿，实现关节单元的轨迹规划。

一种上述的自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，皮带机伸缩作业过程为：

将折叠的关节皮带机放入舱底，打开第一节标准化的关节装置单元模块，并安装好Base位置指示器(Base位置指示器只需安装在第一节上即可)，手持Move位置指示器移动到待工作地点M处，按下位置发送键，ZigBee定位系统将自动获取两位置指示器及各位置标签的位置信息，并无线传给总控制器，控制关节皮带机向M处伸长移动，过程中，总控制器会将解析后的信息发送给关节装置单元模块内携带的单元控制板，单元控制板将控制腿部折叠装置撑开，并驱动纳姆轮带动关节装置单元模块运动，关节装置单元模块通过链式连接板装置拖动前后的关节座本体，按照规划的路径一起运动，运动过程中，关节座本体上安装的侧向超声传感器获取关节座本体两侧障碍物距离信息，并传给总控制器；当Base位置指示器与Move位置指示器的位置差小于设定的阈值时(本发明阈值为10cm，即小于10cm即认为已到达的目标位置)，即完成了到工作点M的皮带机铺设，为运输作业做好了准备，本发明的Move位置指示器包含发送键和复位按钮，而Base位置指示器只含有位置检测标签用于提供实时位置信息，Move位置指示器移动到目标位置，按下一次位置发送键即可得到每一关节的精确位置，通过ZigBee定位系统实时定位获取，并反馈给关节控制板实时控制，ZigBee系统定位原理；

当自适应皮带机铺设完成后，Base位置指示器和Move位置指示器发送信号给总控制器，总控制器将通过单元控制板，控制已展开的关节装置单元模块的固定旋转轮装置升起，同时，移动旋转轮装置也将伸出并升起，当货物经过这一关节装置单元模块，固定旋转轮装置上的固定轮摩擦轮、移动旋转轮装置的移动轮摩擦轮将以一定的偏移角度旋转(偏移角度是前后两单元关节的相对位置夹角，偏移角度通过水平偏转电机带动实现)，带动货物沿皮带机运动，当红外传感器检测到被遮挡，则将把信息传给总控制器，总控制器协调控制其相连的前后关节装置单元模块的固定轮摩擦轮或移动轮摩擦轮旋转(相邻关节的红外传感器有物体遮挡，表明代运货物到达或即将到达，摩擦轮需要转动，否则摩擦轮停止)，实现货物的依次传递，当货物传送到机械手装载台后，将由机械手进行整齐码放；

当货物运输完毕后，按下手持Move位置指示器的复位按钮，总控制器将在接收到信息后，通过单元控制板，控制固定旋转轮装置回降，同时，移动旋转轮装置也将回降并缩回，关节装置单元模块将在纳姆轮的带动下分别运回机械手装载台附近，并收起腿部折叠装置，在作业员的帮助下，依次完成每个单元关节装置的折叠回收(折叠式腿部折叠装置已收起，需要人工帮助单元关节折叠。伸长时不需要，腿部装置放开后带动关节前进即可)。

进一步优选的，皮带机伸缩过程中，当侧向超声传感器检测到障碍物距离小于预警距离后，发送信息到总控制器，并经由单元控制板，控制腿部折叠装置上的娜姆轮相对运动，带动本关节装置单元模块侧向移动，避开障碍物；当操作人员需要侧向移动皮带机时，可将Base位置指示器快速安装到待移动部位，手持Move位置指示器移动到新工作地点M处，按下位置发送键，ZigBee定位系统自动获取两位置指示器及各位置标签的信息，并将获取的信息无线传给总控制器，总控制器控制关节皮带机向M处侧向移动。

优选的，腿部折叠装置的工作过程为：

当单元控制板接收到腿部折叠的命令，两组腿部结构对同时动作，启动腿部主轴丝杠电机A和腿部主轴丝杠电机C顺时针运动，带动腿部主轴左旋丝杠顺时针旋转，使腿部主轴左旋丝杠滑块向右运动，即向内挡块方向运动，并通过腿部连接杆，带动左侧腿部支架绕腿部旋转销轴旋转回收，当腿部主轴左旋丝杠滑块向右运动到腿部内挡块位置后，左侧腿部支架折叠回收的任务完成；右侧腿部支架的折叠回收过程相同，即当单元控制板接收到腿部折叠的命令，启动腿部主轴丝杠电机B、和腿部主轴丝杠电机D顺时针运动，带动腿部主轴右旋丝杠逆时针旋转，使腿部主轴右旋丝杠滑块向左运动，即向内挡块方向运动，并通过腿部连接杆，带动右侧腿部支架绕腿部旋转销轴旋转回收，当腿部主轴右旋丝杠滑块向左运动到腿部内挡块位置后，右侧腿部支架折叠回收的任务完成；

当单元控制板接收到腿部伸展的命令，两组腿部结构对同时动作，将启动腿部主轴丝杠电机A和腿部主轴丝杠电机C逆时针运动，带动腿部主轴左旋丝杠逆时针旋转，使腿部主轴左旋丝杠滑块向左运动，即向外挡块方向运动，并通过腿部连接杆带动左侧腿部支架绕销轴旋转伸展，当腿部主轴左旋丝杠滑块向左运动到腿部外挡块位置后，左侧腿部支架伸展打开的任务完成；右侧腿部支架的伸展打开过程相同，即当单元控制板接收到腿部伸展的命令，将启动腿部主轴丝杠电机B和腿部主轴丝杠电机D顺时针运动，带动腿部主轴右旋丝杠顺时针旋转，使腿部主轴右旋丝杠滑块向右运动，即向外挡块方向运动，并通过腿部连接杆带动右侧腿部支架绕销轴旋转伸展，当腿部主轴右旋丝杠滑块向右运动到腿部外挡块位置后，右侧腿部支架伸展打开的任务完成；

当单元控制板接收到前向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A、B、C、D正向运动，带动四个纳姆轮A、B、C、D正向转动，运动的纳姆轮将抵消轴向力(轴向力为纳姆轮安装轴方向的力)，形成前向合力，带动关节装置单元模块前向运动；当单元控制板接收到后向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A、B、C、D反向运动，带动四个纳姆轮A、B、C、D反向转动，运动的纳姆轮将抵消轴向力(轴向力为纳姆轮安装轴方向的力)，形成后向合力，带动关节装置单元模块后向运动；

当单元控制板接收到右向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A和纳姆轮驱动电机C正向运动，纳姆轮驱动电机B和纳姆轮驱动电机D反向转动，四个纳姆轮的前向力将会抵消，形成右向合力，带动单元关节装置右向运动(纳姆轮的特定结构使其旋转时产生斜向45°的合力，此处原理可参考现有技术)；当单元控制板接收到左向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A和纳姆轮驱动电机C反向运动，纳姆轮驱动电机B和纳姆轮驱动电机D正向转动，四个纳姆轮的后向力将会抵消，形成左向合力，带动单元关节装置左向运动；

优选的，所述链式连接板装置52的工作过程为：

当连接板连接的前后关节座本体做相离运动时，连接板将由收缩状态(状态a)变成伸展装置(状态b)，此过程中，由于弹簧A刚度最小，连接板A将先伸出，伸展过程同时受到自身导航槽及连接板B上导航柱的约束，当连接板A运动到最大位置后，由于弹簧B524的刚度较小，连接板B伸出，伸出过程也将受自身导航槽及连接板C上导航柱的约束，当连接板B也运动到最大位置后，由于弹簧C的刚度最大，连接板C最后伸出，且伸出过程也将受自身导航槽及连接板D上导航柱的约束，完成伸展动作；

当连接板连接的前后关节座本体做相向运动时，由于弹簧约束力的不同，连接板将按照连接板C、连接板B、连接板A的反向顺序依次收回，完成缩回动作；当连接板连接的前后关节单元装置做转向运动时，四个连接板也将在弹簧、导向槽及导向柱的综合作用下，依次随之摆动。

优选的，所述固定旋转轮装置的工作过程为：

固定旋转轮装置按照X形安装布局，保证了货箱运送时至少有三个摩擦轮支撑，货箱运动更为平稳，当单元控制板接收到固定旋转轮装置升起的命令后，将控制固定轮起升电机正向运动，通过固定轮旋转丝杠带动固定轮活动底座沿固定轮导航杆向上运动，使固定轮摩擦轮露出关节座本体上表面，并经由固定轮转动电机带动，实现固定轮摩擦轮的正反转；作业过程中，当单元控制板接收到皮带机位姿变化信号后，将控制固定轮水平旋转电机转动，通过固定轮轮座轴带动固定轮轮座及其上安装的固定轮摩擦轮小范围内摆动，以适应调整后的皮带机；当单元控制板接收到固定旋转轮装置回降的命令后，将控制固定轮转动电机停止运转，固定轮水平旋转电机恢复原位，同时，通过固定轮起升电，反向转动，带动固定轮活动底座及其上部件降回原位，完成缩回任务；

优选的，所述移动旋转轮装置的工作过程为：

当单元控制板接收到移动旋转轮装置升起的命令后，将控制移动轮主轴丝杠电机正向转动，并通过移动轮主轴丝杠带动移动轮移动基座沿移动轮主轴导向杆前进，前进过程中前方移动轮激光扫描器将探测上方链式连接板装置留出的开口位置，并反馈信息，前进的同时，移动轮固定安装座上安装的移动轮偏转电机将通过移动轮支撑架销轴带动移动轮支撑架及其上装置整体偏转，到达移动轮激光扫描器给定的位置；移动轮起升电机正向转动通过移动轮旋转丝杠带动移动轮活动底座沿移动轮导向杆向上运动，使移动轮摩擦轮露出链式连接板装置上表面，并经由移动轮转动电机带动，实现移动轮摩擦轮正反转；

作业过程中，当单元控制板接收到皮带机位姿变化信号后，将控制移动轮水平旋转电机转动，通过移动摩擦轮座轴带动移动摩擦轮轮座及其上安装的移动轮摩擦轮小范围内摆动，以适应调整的皮带机位姿；当单元控制板接收到移动旋转轮降落缩回的命令后，将控制移动轮转动电机停止运转，移动轮水平旋转电机恢复原位，同时，通过移动轮起升电机反向转动，带动移动轮活动底座降回起点，之后，移动轮水平旋转电机将复位，移动轮主轴丝杠电机反向旋转，带动装置整体反向移动缩回到关节座本体内部。

本发明未详尽之处，均可参见现有技术。

本发明的有益效果为：

本发明紧凑合理，拆装方便，移动灵活，可持续作业，且能根据需要自由伸长和横纵移动的自适应可折叠串联关节皮带机装置，其主要用于冷冻船舱复杂空间中箱式货物的水平运输，为冷冻船舱货物运输提供了便捷。

附图说明

图1为本发明的自适应关节皮带机应用场景布局示意图；

图2(a)为自适应可折叠串联关节皮带机的整体结构示意图；

图2(b)为图2(a)中A部分的放大图；

图3(a)为本发明的关节装置单元模块结构示意图；

图3(b)为关节座本体的结构示意图一；

图3(c)为关节座本体的结构示意图二；

图3(d)为关节座本体的结构示意图三；

图4(a)为本发明的腿部折叠装置结构示意图；

图4(b)为腿部折叠装置回收后的结构示意图；

图5(a)为腿部折叠装置纳姆轮纵向运动原理示意图；

图5(b)为腿部折叠装置纳姆轮横向运动原理示意图；

图6(a)为链式连接板装置的结构示意图；

图6(b)为链式连接板装置的伸缩过程示意图；

图7(a)为固定旋转轮装置的分布布局示意图；

图7(b)为固定旋转轮装置的立体结构示意图；

图7(c)为固定旋转轮装置的剖面结构示意图；

图7(d)为固定轮水平旋转电机的连接关系放大图；

图8(a)为移动旋转轮装置的立体结构示意图；

图8(b)为移动旋转轮装置的剖视图；

图9(a)为自适应关节皮带机位姿检测及控制原理示意图；

图9(b)为前端位置、左端位置、右端位置及中心点位置示意图；

图9(c)为某一实施例皮带的解算过程示意图；

图10为自适应关节皮带机自适应伸缩作业示意图；

图11为自适应关节皮带机侧移作业示意图；

图12为固定轮水平旋转电机的结构及连接关系示意图；

图中，1-自适应关节皮带机，2-机械手装载台，3-提升板，4-吊装机，5-关节装置单元模块，6-控制系统，50-关节座本体，51-腿部折叠装置，52-链式连接板装置，53-固定旋转轮装置，54-移动旋转轮装置，500-火电插头，501-固定轮安装座板，502-座板侧面锁紧螺钉，503-固定轮侧安装板，504-移动轮安装孔B，505-腿部丝杠轴承安装座，506-腿部丝杠轴承，507-腿部旋转销轴，508-链板转轴，509-侧面控制器槽孔，510-腿部限位杆，511A-纳姆轮A，511B-纳姆轮B，511C-纳姆轮C，511D-纳姆轮D，512A-腿部主轴丝杠电机A，512B-腿部主轴丝杠电机B，512C-腿部主轴丝杠电机C，512D-腿部主轴丝杠电机D，513-腿部主轴左旋丝杠，5111-腿部主轴右旋丝杠，5112-腿部主轴右旋丝杠滑块，5113-腿部主丝杠固定座，5114-大腿臂，514-腿部主轴左旋丝杠滑块，515-腿部连接杆，517-腿部内挡块，518-腿部外挡块，519A-纳姆轮驱动电机A，519B-纳姆轮驱动电机B，519C-纳姆轮驱动电机C，519D-纳姆轮驱动电机D，521-弹簧A，522-连接板A，523-连接板B，514-弹簧B，525-连接板C，526-弹簧C，527-连接板D，528-导航槽，529-导航柱，530-固定轮固定底座，531-固定轮摩擦轮，5311-固定轮座板，5312-摩擦轮旋转轴，532-固定轮起升电机，533-固定轮旋转丝杠，534-固定轮活动底座，535-固定轮导航杆，536-固定轮转动电机，537-固定轮水平旋转电机，538-固定轮轮座轴，5381-轴承，539-固定轮轮座，5391-挡圈，541-移动轮摩擦轮，5410-移动轮起升电机，5411-移动轮旋转丝杠，5412-移动轮活动底座，5413-移动轮导向杆，5414-移动轮转动电机，5415-移动轮水平旋转电机，5416-移动摩擦轮轮座轴，5417-移动摩擦轮轮座，5418-移动导航快，5419-移动摩擦轮固定座，542-移动轮主轴丝杠电机，543-移动轮主轴丝杠，544-移动轮移动基座，545-移动轮主轴导向杆，546-移动轮固定安装座，547-移动轮偏转电机，548-移动轮支撑架销轴，549-移动轮支撑架，61-Base位置指示器，62-Move位置指示器，63-ZigBee定位系统，64-总控制器，65-单元控制板，66-侧向超声传感器，67-红外传感器，68-移动轮激光扫描器，69-前端位置标签，610-左端位置标签，611-右端位置标签。

具体实施方式：

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。

实施例1：(应用场景)

一种自适应可折叠串联关节皮带机(简称自适应关节皮带机)，其主要用于冷冻船舱复杂空间中箱式货物的水平运输，是吊装卸货物中最为重要的一环，其作业流程，如图1所示，待卸货物首先通过自适应关节皮带机1，沿无障碍路径运输到机械手装载台2处，由机械手整齐码放到提升板3上，经由吊装机4吊装出船舱，完成船舱卸货。自适应关节皮带机，由多个标准化的关节装置单元模块5组装而成，经控制系统6控制，可在货物运输时，应实际需要实现折叠存放、自由伸长、横向运动避障及柔性连接自适应调向等功能。

实施例2：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，由多个标准化的关节装置单元模块串联而成，并能根据实际需要进行折叠存放、运输及展开作业，本发明的所有关节装置单元模块结构是相同的，方便制造和安装，所述关节装置单元模块包括关节座本体50、腿部折叠装置51、链式连接板装置52、固定旋转轮装置53、移动旋转轮装置54及控制系统6；

所述链式连接板装置52位于相邻关节装置单元模块的关节座本体50之间，腿部折叠装置51设置于关节座本体50上，能够实现腿部折叠和伸展；

固定旋转轮装置53和移动旋转轮装置54均设置于关节座本体上，固定旋转轮装置的固定轮摩擦轮531呈X形分布，以使货物沿曲线皮带机轨迹运行，移动旋转轮装置的移动轮摩擦轮541位于链式连接板装置的上部开口位置处，固定旋转轮装置和移动旋转轮装置共同带动货物前进，并随皮带机的位姿变化调整偏转角度，实时实现货物安规划轨迹运行，控制系统用于控制电机信号实现自适应位姿调整，控制系统6用于信号控制，如图2(a)、2(b)。

实施例3：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，如实施例2所述，所不同的是，关节座本体50采用PVC材质注塑成型，上表面覆盖铝塑板，关节座本体起到货物支撑作用，也用于其他装置的安装，传感器的固定及控制器的存放等，所述关节座本体的前后端均通过转轴与链式连接板装置相连；

所述关节座本体50为长方体盒状，其四角及中心均匀分布有固定旋转轮装置的安装槽A，所述固定旋转轮装置通过螺栓安装在该安装槽A内的固定轮安装座板501上，固定轮安装座板501通过座板侧面锁紧螺钉502与关节座本体相连；关节座本体正中间分布的固定旋转轮装置通过螺栓安装在固定轮侧安装板503上，固定轮侧安装板503上端通过螺栓与关节座本体固定相连；

所述关节座本体50开有移动旋转轮装置54的安装槽B，移动旋转轮装置54通过螺栓固定连接在移动轮安装孔B 504上；

所述关节座本体50侧面还对称开有腿部折叠装置51的安装槽C，安装槽C两端安装有腿部丝杠轴承安装座505，腿部丝杠轴承安装座505内装有腿部丝杠轴承506，腿部丝杠轴承506内圈与腿部主轴左旋丝杠/腿部主轴右旋丝杠外端头固连；腿部折叠装置的大腿臂上端还通过腿部旋转销轴507与关节座本体相连；

进一步的，前后的链式连接板装置通过链板转轴508与关节座本体相连，所述控制系统包括单元控制板，单元控制板放置于关节座本体的侧面控制器槽孔509内，用于控制关节本体内的各个电机动作，所述关节座本体前后面均有火电插头500，如图3(a)、3(b)、3(c)、3(d)。

本发明的关节座本体结构复杂，安装件密集，巧妙的结构设计，既保证了各机构装置收起时不外漏，也避免了不同装置外伸时相互干涉。另外，关节座本体空间利用率较高，几何尺寸较小，折叠后携带方便。塑料材质质量较轻，表面铝塑板覆盖美化的同时，又增加抗磨性能。有线电源，保证了冷藏舱内的作业皮带机的持续供电。

实施例4：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，如实施例3所述，所不同的是，腿部折叠装置由两组结构相同、前后分布的腿部结构对组成，每一腿部结构对由左右镜像对称的腿部支架构成，前端的腿部结构对包括腿部主丝杠固定座5113、腿部主轴左旋丝杠513、腿部主轴左旋丝杠滑块514、腿部主轴右旋丝杠5111、腿部主轴右旋丝杠滑块5112、腿部主轴丝杠电机、大腿臂5114、腿部连接杆515、腿部旋转销轴507、腿部内挡块517、腿部外挡块518、纳姆轮和纳姆轮驱动电机，如图4(a)、4(b)；

前后两腿部结构对的大腿臂之间连接有腿部限位杆510，所述腿部主轴丝杠固定座5113通过螺栓固连于关节座本体上，腿部主轴左旋丝杠513左端通过腿部丝杠轴承506安装在关节座本体的腿部丝杠轴承安装座505内，腿部主轴左旋丝杠513右端安装在腿部主轴丝杠固定座5113内，所述腿部主轴丝杠固定座5113左边安装有腿部主轴丝杠电机A 512A，腿部主轴丝杠电机A 512A带动腿部主轴左旋丝杠513正反向运动，驱动腿部主轴左旋丝杠滑块514往复运动；

腿部主轴右旋丝杠5111右端通过腿部丝杠轴承506安装在关节座本体的腿部丝杠轴承安装座505内，腿部主轴右旋丝杠5111左端安装在腿部主轴丝杠固定座5113内，所述腿部主轴丝杠固定座5113右边安装有腿部主轴丝杠电机B 512B，腿部主轴丝杠电机B 512B带动腿部主轴右旋丝杠5111正反向运动，驱动腿部主轴右旋丝杠滑块5112往复运动；

后端的腿部结构对与前端的腿部结构对结构相同、对称分布，后端的腿部结构对中腿部主轴丝杠固定座5113左边和右边分别安装有腿部主轴丝杠电机C 512C和腿部主轴丝杠电机D 512D；

所述腿部主轴左旋丝杠滑块514、腿部主轴右旋丝杠滑块5112通过腿部连接杆连接大腿臂，所述腿部连接杆515与大腿臂5114销轴连接，所述腿部主轴左旋丝杠和腿部主轴右旋丝杠上均固定设置有一外挡块518和一内挡块517(优选通过锁紧螺钉固定)，所述腿部主轴左旋丝杠滑514向左运动到外挡块518、腿部主轴右旋丝杠滑514向右运动到外挡块518时，实现腿部支架的伸展打开；所述腿部主轴左旋丝杠滑块514向右运动到腿部内挡块517、腿部主轴右旋丝杠滑块5111向左运动到内挡块517时，实现腿部支架的折叠闭合，内挡块和外挡块作为一种限位结构，使腿部结构正好伸展和折叠。

优选的，大腿臂的数量为四个，每一大腿臂下端安装有纳姆轮，分别为纳姆轮A511A、纳姆轮B 511B、纳姆轮C 511C和纳姆轮D 511D，纳姆轮A、纳姆轮B、纳姆轮C和纳姆轮D分布由纳姆轮驱动电机A 519A、纳姆轮驱动电机B 519B、纳姆轮驱动电机C 519C和纳姆轮驱动电机D 519D驱动，纳姆轮驱动电机A、纳姆轮驱动电机B、纳姆轮驱动电机C和纳姆轮驱动电机D分别安装在大腿臂下端外侧。

本发明的左侧腿部支架安装结构与右侧腿部支架安装结构镜像对称，前后腿部结构完全相同，纳姆轮A和纳姆轮B所在的腿部支架为左右方向，纳姆轮A和纳姆轮C所在的腿部支架为前后方向。

本发明的腿部折叠装置设计科学合理，结构标准化，拆装互换方便，对称丝杠结构设计可以同时实现腿部的折叠闭合和伸展打开功能，且互不干涉，前后腿部支架通过腿部限位杆连接在一起，既形成了稳定结构，也加强了四腿支部的支撑刚度，大腿部端娜姆轮结构及其协调控制，如图5(a)、5(b)，可以轻松实现单元关节装置的横纵向移动，大大增加了皮带机的灵活性。

实施例5：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，如实施例4所述，所不同的是，链式连接板装置52包括多个连接板和多个弹簧，多个连接板之间上下重合一部分，所述链式连接板装置为被动伸缩装置，相邻连接板中，前一连接的后端与后一连接板的后端之间设置所述弹簧；

所述连接板从前到后依次包括连接板A 522、连接板B 523、连接板C 525和连接板D 527，弹簧从前到后依次包括弹簧A 521、弹簧B 514和弹簧C 526，连接板A 522前端与关节座本体50通过链板转轴508旋转相连；

所述连接板A 522、连接板B 523和连接板C 525上均设置有前后方向的导航槽528，所述连接板B 523、连接板C 525和连接板D 527前端均设置有导航柱529，导航柱529固定在相对应连接板上，后一连接板的导航柱嵌套在前一连接板的导航槽528内并能够在导航槽内滑动；

优选的，连接板A的后端与连接板B的后端之间设置弹簧A 521，连接板B 523的后端和连接板C 526的后端之间设置弹簧B 524，连接板C的后端和连接板D的后端设置弹簧C526，弹簧A、弹簧B和弹簧C的刚度依次增大；

导航柱下端由垫圈螺母固定，其中，垫圈直径大于连接板导航槽的最大槽直径，所述导航槽529为哑铃状，保证连接板装置根据前后关节单元位置进行弯曲变形，连接板B的导航柱嵌套在连接板A的导航槽内，连接板C的导航柱嵌套在连接板B的导航槽内，连接板D的导航柱嵌套在连接板C的导航槽内，弹簧、导航柱和导航槽均为成对设置，分别位于连接板的左右两部分，连接板A、连接板B、连接板C和连接板D的中部开槽形成链式连接板装置的上部开口，以便移动轮摩擦轮541伸出，如图6(a)、6(b)。

以连接板B为例，其前端通过连接板B的导航柱嵌套在连接板A导航槽内，并经由弹簧A的带动下沿槽滑动，同样连接板C导航柱嵌套在连接板B导航槽内，在弹簧B的带动下沿槽滑动，这里弹簧B的刚度大于弹簧A，以保证A板伸出以后B板再伸出，连接板B导航柱固连于连接板B上，并穿过连接板A的导航槽，经连接板B导航柱垫圈和螺母实现连接板A、连接板B的间隙配合固定，且连接板B的导航柱垫圈直径要大于A板导航槽最大槽直径。

本发明的链式连接板装置采用弹簧回缩，链板串联的方式，满足了复杂空间中皮带机位姿的伸缩和偏转变化的要求，且作业过程中均不需要提供额外的动力，简单方便。所述链式连接板具有导航槽和导航柱的嵌套设计，“哑铃”形的导航槽，也为关节皮带机伸展或偏转提供了又一层保障，所设计的链式连接板装置的最大偏转角度为30°(设计时长度宽度均是按30°要求设计的，角度太小没有弯曲的意义，但角度太大，连接板结构无法实现)，连接板A、B、C及D中间均开有摩擦轮槽孔，独特设计满足移动旋转摩擦轮伸出的要求，弹簧A、B及C的刚度依次增大，保障了链式连接板A、B、C及D的依次伸出，使连接板的连接稳定性更好。

实施例6：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，如实施例5所述，所不同的是，固定旋转轮装置53包括固定轮固定底座530、固定轮摩擦轮531、固定轮起升电机532、固定轮旋转丝杠533、固定轮活动底座534、固定轮导航杆535、固定轮转动电机536、固定轮水平旋转电机537、固定轮轮座轴538、固定轮轮座539、固定轮座板5311和摩擦轮旋转轴5312，如图7(a)、7(b)、7(c)、7(d)；

所述固定轮固定底座530通过螺栓安装在关节座本体槽内的固定轮安装座板501上，固定轮固定底座530下端安装固定轮起升电机532，固定轮起升电机532连接固定轮旋转丝杠533，固定轮旋转丝杠533上安装有所述固定轮活动底座534，固定轮活动底座534沿固定轮导航杆535上下运动；

所述固定轮活动底座534上安装有固定轮座板5311，固定轮座板5311内嵌有固定轮水平旋转电机537，固定轮水平旋转电机537通过固定轮轮座轴538带动固定轮轮座539小范围摆动，固定轮座板5311是中空结构，内固定有固定轮水平旋转电机537，固定轮座轴538内与轴承5381内圈过紧配合，外圈与固定轮座板5311相连，如图7(d)所示，且下端有螺钉固定在固定轮轮座轴肩的挡圈5391，固定轮轮座轴上端直接与固定轮轮座固连，固定轮水平旋转电机带动固定轮轮座轴摆动，进一步实现固定轮轮座的整体摆动；

所述固定轮轮座539安装有摩擦轮旋转轴5312，摩擦轮旋转轴5312中间装有固定轮摩擦轮531，摩擦轮旋转轴5312末端由固定轮转动电机356带动旋转。

本发明的固定旋转轮装置按照X形安装布局，并通过单元控制板自适应控制实现固定轮摩擦轮的升降及偏转，当皮带机折叠时将固定轮摩擦轮531降下隐藏在关节座本体内，既减少了占用空间，又避免了误碰撞损坏；当皮带机打开后固定轮摩擦轮531将升出，且随着皮带机位姿的变化做出相应的偏转调整(皮带机的实时规划位姿，通过总控制器解算，并将相邻单元关节的相对位姿角度差信息，发送给单元控制板，单元控制板控制固定轮水平旋转电机转动适当角度带动固定轮轮座上的固定轮摩擦轮摆动)，以使货物沿曲线皮带机轨迹运行，运送过程更为精准。当待运送货物长时间不过来时，摩擦轮驱动电机将不动作，节约非有效的作用时间(固定旋转轮装置带动固定轮轮座上端安装的红外传感器67将会检测遮挡来判定固定轮摩擦轮上方是否有待运动物体通过，若关节装置单元模块及相邻关节装置单元模块的红外传感器均没有检测到运动物体，那么运动物体将没有或短期不会通过所在关节装置单元模块，则其上固定轮摩擦轮将全部停止旋转动作，以节约能源)。固定旋转轮装置结构小巧且标准化，易于安装和更换。X形布局保证了货箱运送时至少有三个摩擦轮支撑，货箱运动更为平稳。

实施例7：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，如实施例6所述，所不同的是，移动旋转轮装置54包括移动轮摩擦轮541、移动轮主轴丝杠电机542、移动轮主轴丝杠543、移动轮移动基座544、移动轮主轴导向杆545、移动轮激光扫描器68、移动轮固定安装座546、移动轮偏转电机547、移动轮支撑架销轴548、移动轮支撑架549、移动轮起升电机5410、移动轮旋转丝杠5411、移动轮活动底座5412、移动轮导向杆5413、移动轮转动电机5414、移动轮水平旋转电机5415、移动摩擦轮轮座轴5416、移动摩擦轮轮座5417、移动导航快5418和移动摩擦轮固定座5419，如图8(a)、8(b)；

所述移动旋转轮装置安装在关节座本体上，具体的，移动轮固定安装座546通过螺栓固连于关节座本体安装槽B内安装孔504上，移动轮固定安装座546内安装移动轮偏转电机547，移动轮偏转电机547通过移动轮支撑架销轴548带动移动轮支撑架549及其上面部件整体偏转，移动轮偏转电机与上述的固定轮水平旋转电机的结构及连接关系类似，如图12所示，此处不再具体论述；

移动轮支撑架549后端固定安装有两个对称的移动导航块5418，移动导航块5418下安装有移动轮主轴丝杠电机542并控制移动轮主轴丝杠543旋转带动移动轮移动基座544及其上部件沿移动轮主轴导航杆545前后运动，在移动轮激光扫描器68反馈信息的指引下，移动轮偏转电机547和移动轮主轴丝杠电机542共同作用下，使移动轮摩擦轮541快速运动到链式连接板装置的上部开口下，本发明中移动轮偏转电机547主要控制除移动轮固定安装座外的整体结构的左右偏转，移动轮主轴丝杠电机542主要控制移动轮摩擦轮所在轮座总体沿移动轮导航杆移动；

移动轮移动基座544下面安装移动轮起升电机5410，移动轮起升电机5410带动移动轮旋转丝杠5411正反向运动，实现移动轮活动底座5412及其上部件沿移动轮导向杆5413升降，移动轮活动底座5412通过螺栓安装移动摩擦轮固定座5419，移动摩擦轮固定座5419下端安装移动轮水平旋转电机5415，移动轮水平旋转电机5415通过移动摩擦轮座轴5416带动移动摩擦轮轮座5417摆动(移动轮水平旋转电机5415的结构和连接方式与固定轮水平旋转电机相同)，实现移动摩擦轮541随皮带机姿态变化的调整，在移动轮起升电机5410和移动轮水平旋转电机5415的工作作用下，使移动轮摩擦轮升降并适应皮带机的姿态变化，移动摩擦轮轮座5417上安装移动轮摩擦轮541，移动轮摩擦轮541由移动轮转动电机5414带动实现正反转。

本发明的移动旋转轮装置可随皮带机伸缩而回收或张开，回收时全部缩到关节座本体内部，张开时又可伸张并携带移动轮摩擦轮到对应位置，结构巧妙，控制方便。工作时，移动轮摩擦轮也起升到适当位置，旋转带动货物前进，并随皮带机的位姿变化调整偏转角度，实时实现货物按规划轨迹运行。另外，移动轮摩擦轮与前后关节装置单元模块上的相邻固定轮摩擦轮形成菱形布局，使货物运输过程更为稳定可靠。

实施例8：

一种自适应可折叠串联关节皮带机，如实施例7所述，所不同的是，所述控制系统6包括总控制器64、所述单元控制板65、Base位置指示器61、Move位置指示器62、ZigBee定位系统63、侧向超声传感器66、红外传感器67、激光扫描器68、前端位置标签69、左端位置标签610和右端位置标签611，如图9(a)、9(b)、9(c)；

Base位置指示器61有吸盘式底座，可方便地吸附安装在皮带机的任何位置，如吸附在关节装置单元模块侧面，不影响物体运输即可，所述Move位置指示器62由人工移动手持，其上有位置发送键和复位按钮(Move位置指示器随着人走动，只有按发送按钮后才更新一次位置)，所述前端位置标签69、左端位置标签610及右端位置标签611分别位于每个关节座本体的前、左及右侧面位置，并通过ZigBee定位系统63识别前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签的位置信息；

所述总控制器64基于ARM控制板设计，通过信息融合差分算法进行位置信息的识别，且依据识别信息规划皮带机的控制路径，并分发至每一关节座本体的单元控制板65，单元控制板控制机构电机执行规划动作，作业过程中，关节座本体的侧向超声传感器66实时搜集阻挡物体的距离信息，并反馈给总控制器，移动旋转轮装置前端的激光扫描器68实时扫描识别链式连接板装置的上部开口位置，并反馈给总控制器，用以指导移动旋转轮装置的运动。

本发明的ZigBee定位系统的信息融合差分识别算法可定位识别精度达到0.01m，满足了皮带机控制的要求，多传感器复合运用实现了皮带机位姿检测、目标定位及形状识别的不同目的，采用总控制器的算法分析与关节本体控制板的边缘控制，将解算分析和末端控制分离，使得控制响应的时间大大减少，其中总控制器的算法分析主要包括：根据识别的位置标签信息识别关节皮带机目前姿态，根据Base位置指示器现有位置、Move位置指示器的目标位置及侧向传感器的障碍物信息规划皮带机现有位置到目标位置的变化轨迹路径，根据激光扫描器分析识别链式连接板装置的矩形窗口位置，及计算移动旋转轮装置各电机的旋转角度，将所有控制执行信息下发给关节单元控制板等。关节本体控制板的边缘控制主要包括：由关节单元控制板控制结构中个对应电机的跟踪控制和驱动，本发明将目标信息的规划分析和跟踪控制分开了，总控制器负责分析传感器搜集的信息并给出各规划目标，关节控制板负责本关节单元中的各电机跟踪执行到这些目标。

本发明的关节皮带机位姿检测及控制过程为：

利用舱内分开放置的ZigBee定位系统基站A、B、C及D，分别检测待定位的关节装置单元模块的前端位置标签69、左端位置标签610及右端位置标签611的距离(每一单元模块均包含前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签)，并将信息传给总控制器进行解算。总控制器通过差分测定及信息融合分析后，给出前端位置A_i、左端位置B_i及右端位置C_i(总控制器通过差分测定及信息融合分析为现有技术，也参照现有技术)，并通过对称三角形关系标定出关节装置单元模块的中心点位置O_i、轴向方向O_iA_i及横向方向B_iC_i。根据已标定位姿信息，结合其他传感器信息和拟到达目标，规划下一步关节装置单元模块运动轨迹，规划时优选根据获取的目标位置信息进行水平面内串联冗余多关节逆运动学求解，同时将超声传感器获取的障碍物信息作为避障限制条件，依据非均匀B样条插值法获取最短规划路径，并解析给出关节单元的数量及各自目标位姿，实现关节单元的轨迹规划。

实施例9：

一种自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，皮带机伸缩作业过程为：

将折叠的关节皮带机放入舱底，打开第一节标准化的关节装置单元模块，并安装好Base位置指示器61(Base位置指示器61只需安装在第一节上即可)，手持Move位置指示器62移动到待工作地点M处，按下位置发送键，ZigBee定位系统63将自动获取两位置指示器及各位置标签的位置信息，并无线传给总控制器64，控制关节皮带机向M处伸长移动，过程中，总控制器64会将解析后的信息发送给关节装置单元模块内携带的单元控制板65，单元控制板将控制腿部折叠装置51撑开，并驱动纳姆轮带动关节装置单元模块运动，关节装置单元模块通过链式连接板装置拖动前后的关节座本体，按照规划的路径一起运动，运动过程中，关节座本体上安装的侧向超声传感器66获取关节座本体两侧障碍物距离信息，并传给总控制器；当Base位置指示器与Move位置指示器的位置差小于设定的阈值时(本发明阈值为10cm，即小于10cm即认为已到达的目标位置)，即完成了到工作点M的皮带机铺设，为运输作业做好了准备，本发明的Move位置指示器包含发送键和复位按钮，而Base位置指示器只含有位置检测标签用于提供实时位置信息，Move位置指示器移动到目标位置，按下一次位置发送键即可得到每一关节的精确位置，通过ZigBee定位系统实时定位获取，并反馈给关节控制板实时控制，ZigBee系统定位原理；

如图10所示，当自适应皮带机铺设完成后，Base位置指示器61和Move位置指示器62发送信号给总控制器，总控制器将通过单元控制板，控制已展开的关节装置单元模块的固定旋转轮装置53升起，同时，移动旋转轮装置54也将伸出并升起，当货物经过这一关节装置单元模块，固定旋转轮装置上的固定轮摩擦轮531、移动旋转轮装置的移动轮摩擦轮541将以一定的偏移角度旋转(偏移角度是前后两单元关节的相对位置夹角，偏移角度通过水平偏转电机带动实现)，带动货物沿皮带机运动，当红外传感器67检测到被遮挡，则将把信息传给总控制器，总控制器协调控制其相连的前后关节装置单元模块的固定轮摩擦轮或移动轮摩擦轮旋转(相邻关节的红外传感器有物体遮挡，表明代运货物到达或即将到达，摩擦轮需要转动，否则摩擦轮停止)，实现货物的依次传递，当货物传送到机械手装载台后，将由机械手进行整齐码放；

当货物运输完毕后，按下手持Move位置指示器的复位按钮，总控制器将在接收到信息后，通过单元控制板，控制固定旋转轮装置回降，同时，移动旋转轮装置也将回降并缩回，关节装置单元模块将在纳姆轮的带动下分别运回机械手装载台附近，并收起腿部折叠装置，在作业员的帮助下，依次完成每个单元关节装置的折叠回收(折叠式腿部折叠装置已收起，需要人工帮助单元关节折叠。伸长时不需要，腿部装置放开后带动关节前进即可)。

进一步优选的，皮带机伸缩过程中，当侧向超声传感器66检测到障碍物距离小于预警距离后，发送信息到总控制器，并经由单元控制板，控制腿部折叠装置上的娜姆轮相对运动，带动本关节装置单元模块侧向移动，避开障碍物；当操作人员需要侧向移动皮带机时，可将Base位置指示器快速安装到待移动部位，手持Move位置指示器62移动到新工作地点M处，按下位置发送键，ZigBee定位系统63自动获取两位置指示器及各位置标签的信息，并将获取的信息无线传给总控制器64，总控制器64控制关节皮带机向M处侧向移动，如图11所示。

实施例10：

一种自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，如实施例9所示，所不同的是，腿部折叠装置的工作过程为：

当单元控制板接收到腿部折叠的命令，两组腿部结构对同时动作，启动腿部主轴丝杠电机A和腿部主轴丝杠电机C顺时针运动，带动腿部主轴左旋丝杠513顺时针旋转，使腿部主轴左旋丝杠滑块514向右运动，即向内挡块方向运动，并通过腿部连接杆515，带动左侧腿部支架绕腿部旋转销轴507旋转回收，当腿部主轴左旋丝杠滑块514向右运动到腿部内挡块517位置后，左侧腿部支架折叠回收的任务完成；右侧腿部支架的折叠回收过程相同，即当单元控制板接收到腿部折叠的命令，启动腿部主轴丝杠电机B、和腿部主轴丝杠电机D顺时针运动，带动腿部主轴右旋丝杠5111逆时针旋转，使腿部主轴右旋丝杠滑块5112向左运动，即向内挡块方向运动，并通过腿部连接杆515，带动右侧腿部支架绕腿部旋转销轴507旋转回收，当腿部主轴右旋丝杠滑块514向左运动到腿部内挡块517位置后，右侧腿部支架折叠回收的任务完成；

当单元控制板接收到腿部伸展的命令，两组腿部结构对同时动作，将启动腿部主轴丝杠电机A和腿部主轴丝杠电机C逆时针运动，带动腿部主轴左旋丝杠513逆时针旋转，使腿部主轴左旋丝杠滑块514向左运动，即向外挡块方向运动，并通过腿部连接杆515带动左侧腿部支架绕销轴旋转伸展，当腿部主轴左旋丝杠滑块514向左运动到腿部外挡块518位置后，左侧腿部支架伸展打开的任务完成；右侧腿部支架的伸展打开过程相同，即当单元控制板接收到腿部伸展的命令，将启动腿部主轴丝杠电机B和腿部主轴丝杠电机D顺时针运动，带动腿部主轴右旋丝杠5111顺时针旋转，使腿部主轴右旋丝杠滑块5112向右运动，即向外挡块方向运动，并通过腿部连接杆515带动右侧腿部支架绕销轴旋转伸展，当腿部主轴右旋丝杠滑块5112向右运动到腿部外挡块518位置后，右侧腿部支架伸展打开的任务完成，如图4(a)；

当单元控制板接收到前向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A、B、C、D正向运动，带动四个纳姆轮A、B、C、D正向转动，运动的纳姆轮将抵消轴向力(轴向力为纳姆轮安装轴方向的力)，形成前向合力，带动关节装置单元模块前向运动；当单元控制板接收到后向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A、B、C、D反向运动，带动四个纳姆轮A、B、C、D反向转动，运动的纳姆轮将抵消轴向力(轴向力为纳姆轮安装轴方向的力)，形成后向合力，带动关节装置单元模块后向运动，如图5(a)；

当单元控制板接收到右向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A和纳姆轮驱动电机C正向运动，纳姆轮驱动电机B和纳姆轮驱动电机D反向转动，四个纳姆轮的前向力将会抵消，形成右向合力，带动单元关节装置右向运动(纳姆轮的特定结构使其旋转时产生斜向45°的合力，此处原理可参考现有技术)；当单元控制板接收到左向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A和纳姆轮驱动电机C反向运动，纳姆轮驱动电机B和纳姆轮驱动电机D正向转动，四个纳姆轮的后向力将会抵消，形成左向合力，带动单元关节装置左向运动，如图5(b)。

实施例11：

一种自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，如实施例10所示，所不同的是，所述链式连接板装置52的工作过程为：

当连接板连接的前后关节座本体做相离运动时，连接板将由收缩状态(状态a)变成伸展装置(状态b)，此过程中，由于弹簧A521刚度最小，连接板A522将先伸出，伸展过程同时受到自身导航槽及连接板B523上导航柱的约束，当连接板A运动到最大位置后，由于弹簧B524的刚度较小，连接板B伸出，伸出过程也将受自身导航槽及连接板C525上导航柱的约束，当连接板B也运动到最大位置后，由于弹簧C526的刚度最大，连接板C最后伸出，且伸出过程也将受自身导航槽及连接板D527上导航柱的约束，完成伸展动作；

当连接板连接的前后关节座本体做相向运动时，由于弹簧约束力的不同，连接板将按照连接板C、连接板B、连接板A的反向顺序依次收回，完成缩回动作；当连接板连接的前后关节单元装置做转向运动时，四个连接板也将在弹簧、导向槽及导向柱的综合作用下，依次随之摆动。

实施例12：

一种自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，如实施例11所示，所不同的是，所述固定旋转轮装置53的工作过程为：

固定旋转轮装置53按照X形安装布局，保证了货箱运送时至少有三个摩擦轮支撑，货箱运动更为平稳，当单元控制板接收到固定旋转轮装置升起的命令后，将控制固定轮起升电机532正向运动，通过固定轮旋转丝杠533带动固定轮活动底座534沿固定轮导航杆535向上运动，使固定轮摩擦轮531露出关节座本体上表面，并经由固定轮转动电机536带动，实现固定轮摩擦轮531的正反转；作业过程中，当单元控制板接收到皮带机位姿变化信号后，将控制固定轮水平旋转电机537转动，通过固定轮轮座轴538带动固定轮轮座539及其上安装的固定轮摩擦轮小范围内摆动，以适应调整后的皮带机；当单元控制板接收到固定旋转轮装置回降的命令后，将控制固定轮转动电机356停止运转，固定轮水平旋转电机537恢复原位，同时，通过固定轮起升电,532反向转动，带动固定轮活动底座534及其上部件降回原位，完成缩回任务。

实施例13：

一种自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，如实施例12所示，所不同的是，所述移动旋转轮装置54的工作过程为：

当单元控制板接收到移动旋转轮装置升起的命令后，将控制移动轮主轴丝杠电机542正向转动，并通过移动轮主轴丝杠543带动移动轮移动基座544沿移动轮主轴导向杆545前进，前进过程中前方移动轮激光扫描器68将探测上方链式连接板装置留出的开口位置，并反馈信息，前进的同时，移动轮固定安装座546上安装的移动轮偏转电机547将通过移动轮支撑架销轴548带动移动轮支撑架549及其上装置整体偏转，到达移动轮激光扫描器68给定的位置；移动轮起升电机5410正向转动通过移动轮旋转丝杠5411带动移动轮活动底座5412沿移动轮导向杆5413向上运动，使移动轮摩擦轮541露出链式连接板装置上表面，并经由移动轮转动电机5414带动，实现移动轮摩擦轮541正反转；

作业过程中，当单元控制板接收到皮带机位姿变化信号后，将控制移动轮水平旋转电机5415转动，通过移动摩擦轮座轴5416带动移动摩擦轮轮座5417及其上安装的移动轮摩擦轮小范围内摆动，以适应调整的皮带机位姿；当单元控制板接收到移动旋转轮降落缩回的命令后，将控制移动轮转动电机5414停止运转，移动轮水平旋转电机5415恢复原位，同时，通过移动轮起升电机5410反向转动，带动移动轮活动底座5412降回起点，之后，移动轮水平旋转电机将复位，移动轮主轴丝杠电机542反向旋转，带动装置整体反向移动缩回到关节座本体内部。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自适应可折叠串联关节皮带机，其特征在于，由多个标准化的关节装置单元模块串联而成，所述关节装置单元模块包括关节座本体、腿部折叠装置、链式连接板装置、固定旋转轮装置、移动旋转轮装置及控制系统；

所述链式连接板装置位于相邻关节装置单元模块的关节座本体之间，腿部折叠装置设置于关节座本体上，能够实现腿部折叠和伸展；

固定旋转轮装置和移动旋转轮装置均设置于关节座本体上，固定旋转轮装置的固定轮摩擦轮呈X形分布，以使货物沿曲线皮带机轨迹运行，移动旋转轮装置的移动轮摩擦轮位于链式连接板装置的上部开口位置处，固定旋转轮装置和移动旋转轮装置共同带动货物前进，并随皮带机的位姿变化调整偏转角度，控制系统用于信号控制；

所述关节座本体采用PVC材质注塑成型，上表面覆盖铝塑板，所述关节座本体的前后端均通过转轴与链式连接板装置相连；

所述关节座本体为长方体盒状，其四角及中心分布有固定旋转轮装置的安装槽A，所述固定旋转轮装置通过螺栓安装在该安装槽A内的固定轮安装座板上，固定轮安装座板通过座板侧面锁紧螺钉与关节座本体相连；关节座本体正中间分布的固定旋转轮装置通过螺栓安装在固定轮侧安装板上，固定轮侧安装板上端通过螺栓与关节座本体固定相连；

所述关节座本体开有移动旋转轮装置的安装槽B，移动旋转轮装置通过螺栓固定连接在移动轮安装孔B上；

所述关节座本体侧面还对称开有腿部折叠装置的安装槽C，安装槽C两端安装有腿部丝杠轴承安装座，腿部丝杠轴承安装座内装有腿部丝杠轴承，腿部丝杠轴承内圈与腿部主轴左旋丝杠/腿部主轴右旋丝杠外端头固连；腿部折叠装置的大腿臂上端还通过腿部旋转销轴与关节座本体相连；

前后的链式连接板装置通过链板转轴与关节座本体相连，所述控制系统包括单元控制板，单元控制板放置于关节座本体的侧面控制器槽孔内，所述关节座本体前后面均有火电插头；

所述腿部折叠装置由两组结构相同、前后分布的腿部结构对组成，每一腿部结构对由左右镜像对称的腿部支架构成，前端的腿部结构对包括腿部主丝杠固定座、腿部主轴左旋丝杠、腿部主轴左旋丝杠滑块、腿部主轴右旋丝杠、腿部主轴右旋丝杠滑块、腿部主轴丝杠电机、大腿臂、腿部连接杆、腿部旋转销轴、腿部内挡块、腿部外挡块、纳姆轮和纳姆轮驱动电机；

前后两腿部结构对的大腿臂之间连接有腿部限位杆，所述腿部主轴丝杠固定座通过螺栓固连于关节座本体上，腿部主轴左旋丝杠左端通过腿部丝杠轴承安装在关节座本体的腿部丝杠轴承安装座内，腿部主轴左旋丝杠右端安装在腿部主轴丝杠固定座内，所述腿部主轴丝杠固定座左边安装有腿部主轴丝杠电机A，腿部主轴丝杠电机A带动腿部主轴左旋丝杠正反向运动，驱动腿部主轴左旋丝杠滑块往复运动；

腿部主轴右旋丝杠右端通过腿部丝杠轴承安装在关节座本体的腿部丝杠轴承安装座内，腿部主轴右旋丝杠左端安装在腿部主轴丝杠固定座内，所述腿部主轴丝杠固定座右边安装有腿部主轴丝杠电机B，腿部主轴丝杠电机B带动腿部主轴右旋丝杠正反向运动，驱动腿部主轴右旋丝杠滑块往复运动；

后端的腿部结构对与前端的腿部结构对结构相同、对称分布，后端的腿部结构对中腿部主轴丝杠固定座左边和右边分别安装有腿部主轴丝杠电机C和腿部主轴丝杠电机D；

所述腿部主轴左旋丝杠滑块、腿部主轴右旋丝杠滑块通过腿部连接杆连接大腿臂，所述腿部连接杆与大腿臂销轴连接，所述腿部主轴左旋丝杠和腿部主轴右旋丝杠上均固定设置有一外挡块和一内挡块，所述腿部主轴左旋丝杠滑向左运动到外挡块、腿部主轴右旋丝杠滑向右运动到外挡块时，实现腿部支架的伸展打开；所述腿部主轴左旋丝杠滑块向右运动到腿部内挡块、腿部主轴右旋丝杠滑块向左运动到内挡块时，实现腿部支架的折叠闭合；

大腿臂的数量为四个，每一大腿臂下端安装有纳姆轮，分别为纳姆轮A、纳姆轮B、纳姆轮C和纳姆轮D，纳姆轮A、纳姆轮B、纳姆轮C和纳姆轮D分布由纳姆轮驱动电机A、纳姆轮驱动电机B、纳姆轮驱动电机C和纳姆轮驱动电机D驱动，纳姆轮驱动电机A、纳姆轮驱动电机B、纳姆轮驱动电机C和纳姆轮驱动电机D分别安装在大腿臂下端外侧。

2.根据权利要求1所述的自适应可折叠串联关节皮带机，其特征在于，所述链式连接板装置包括多个连接板和多个弹簧，多个连接板之间上下重合一部分，所述链式连接板装置为被动伸缩装置，相邻连接板中，前一连接的后端与后一连接板的后端之间设置所述弹簧；

所述连接板从前到后依次包括连接板A、连接板B、连接板C和连接板D，所述弹簧从前到后依次包括弹簧A、弹簧B和弹簧C，所述连接板A前端与关节座本体通过链板转轴旋转相连；

所述连接板A、连接板B和连接板C上均设置有前后方向的导航槽，所述连接板B、连接板C和连接板D前端均设置有导航柱，导航柱固定在相对应连接板上，后一连接板的导航柱嵌套在前一连接板的导航槽内并能够在导航槽内滑动。

3.根据权利要求2所述的自适应可折叠串联关节皮带机，其特征在于，连接板A的后端与连接板B的后端之间设置弹簧A，连接板B的后端和连接板C的后端之间设置弹簧B，连接板C的后端和连接板D的后端设置弹簧C，弹簧A、弹簧B和弹簧C的刚度依次增大；

导航柱下端由垫圈螺母固定，其中，垫圈直径大于连接板导航槽的最大槽直径，所述导航槽为哑铃状，连接板B的导航柱嵌套在连接板A的导航槽内，连接板C的导航柱嵌套在连接板B的导航槽内，连接板D的导航柱嵌套在连接板C的导航槽内，弹簧、导航柱和导航槽均为成对设置，分别位于连接板的左右两部分，连接板A、连接板B、连接板C和连接板D的中部开槽形成链式连接板装置的上部开口，以便移动轮摩擦轮伸出。

4.根据权利要求3所述的自适应可折叠串联关节皮带机，其特征在于，所述固定旋转轮装置包括固定轮固定底座、固定轮摩擦轮、固定轮起升电机、固定轮旋转丝杠、固定轮活动底座、固定轮导航杆、固定轮转动电机、固定轮水平旋转电机、固定轮轮座轴、固定轮轮座、固定轮座板和摩擦轮旋转轴；

所述固定轮固定底座通过螺栓安装在关节座本体槽内的固定轮安装座板上，固定轮固定底座下端安装固定轮起升电机，固定轮起升电机连接固定轮旋转丝杠，固定轮旋转丝杠上安装有所述固定轮活动底座，固定轮活动底座沿固定轮导航杆上下运动；

所述固定轮活动底座上安装有固定轮座板，固定轮座板内嵌有固定轮水平旋转电机，固定轮水平旋转电机通过固定轮轮座轴带动固定轮轮座摆动，所述固定轮轮座安装有摩擦轮旋转轴，摩擦轮旋转轴中间装有固定轮摩擦轮，摩擦轮旋转轴末端由固定轮转动电机带动旋转。

5.根据权利要求4所述的自适应可折叠串联关节皮带机，其特征在于，所述移动旋转轮装置包括移动轮摩擦轮、移动轮主轴丝杠电机、移动轮主轴丝杠、移动轮移动基座、移动轮主轴导向杆、移动轮激光扫描器、移动轮固定安装座、移动轮偏转电机、移动轮支撑架销轴、移动轮支撑架、移动轮起升电机、移动轮旋转丝杠、移动轮活动底座、移动轮导向杆、移动轮转动电机、移动轮水平旋转电机、移动摩擦轮轮座轴、移动摩擦轮轮座、移动导航快和移动摩擦轮固定座；

所述移动旋转轮装置安装在关节座本体上，具体的，移动轮固定安装座通过螺栓固连于关节座本体安装槽B内安装孔上，移动轮固定安装座内安装移动轮偏转电机，移动轮偏转电机通过移动轮支撑架销轴带动移动轮支撑架偏转，移动轮支撑架后端固定安装有两个对称的移动导航块，移动导航块下安装有移动轮主轴丝杠电机并控制移动轮主轴丝杠旋转带动移动轮移动基座沿移动轮主轴导航杆前后运动，在移动轮激光扫描器反馈信息的指引下，移动轮偏转电机和移动轮主轴丝杠电机共同作用下，使移动轮摩擦轮快速运动到链式连接板装置的上部开口下；

移动轮移动基座下面安装移动轮起升电机，移动轮起升电机带动移动轮旋转丝杠正反向运动，实现移动轮活动底座沿移动轮导向杆升降，移动轮活动底座通过螺栓安装移动摩擦轮固定座，移动摩擦轮固定座下端安装移动轮水平旋转电机，移动轮水平旋转电机通过移动摩擦轮座轴带动移动摩擦轮轮座摆动，实现移动摩擦轮随皮带机姿态变化的调整，移动摩擦轮轮座上安装移动轮摩擦轮，移动轮摩擦轮由移动轮转动电机带动实现正反转。

6.根据权利要求5所述的自适应可折叠串联关节皮带机，其特征在于，所述控制系统包括总控制器、所述单元控制板、Base位置指示器、Move位置指示器、ZigBee定位系统、侧向超声传感器、红外传感器、激光扫描器、前端位置标签、左端位置标签和右端位置标签；

所述Base位置指示器有吸盘式底座，吸附在关节装置单元模块侧面，所述Move位置指示器由人工移动手持，其上有位置发送键和复位按钮，所述前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签分别位于每个关节座本体的前、左及右侧面位置，并通过ZigBee定位系统识别前端位置标签、左端位置标签及右端位置标签的位置信息；

所述总控制器基于ARM控制板设计，通过信息融合差分算法进行位置信息的识别，且依据识别信息规划皮带机的控制路径，并分发至每一关节座本体的单元控制板，作业过程中，关节座本体的侧向超声传感器实时搜集阻挡物体的距离信息，并反馈给总控制器，移动旋转轮装置前端的激光扫描器实时扫描识别链式连接板装置的上部开口位置，并反馈给总控制器，用以指导移动旋转轮装置的运动。

7.一种权利要求6所述的自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，其特征在于，皮带机伸缩作业过程为：

将折叠的关节皮带机放入舱底，打开第一节标准化的关节装置单元模块，并安装好Base位置指示器，手持Move位置指示器移动到待工作地点M处，按下位置发送键，ZigBee定位系统将自动获取两位置指示器及各位置标签的位置信息，并无线传给总控制器，控制关节皮带机向M处伸长移动，过程中，总控制器将解析后的信息发送给关节装置单元模块内携带的单元控制板，单元控制板将控制腿部折叠装置撑开，并驱动纳姆轮带动关节装置单元模块运动，关节装置单元模块通过链式连接板装置拖动前后的关节座本体，按照规划的路径一起运动，运动过程中，关节座本体上安装的侧向超声传感器获取关节座本体两侧障碍物距离信息，并传给总控制器；当Base位置指示器与Move位置指示器的位置差小于设定的阈值时，即完成了到工作点M的皮带机铺设，为运输作业做好了准备；

当自适应皮带机铺设完成后，Base位置指示器和Move位置指示器发送信号给总控制器，总控制器将通过单元控制板，控制已展开的关节装置单元模块的固定旋转轮装置升起，同时，移动旋转轮装置也将伸出并升起，当货物经过这一关节装置单元模块，固定旋转轮装置上的固定轮摩擦轮、移动旋转轮装置的移动轮摩擦轮将以一定的偏移角度旋转，带动货物沿皮带机运动，当红外传感器检测到被遮挡，则将把信息传给总控制器，总控制器协调控制其相连的前后关节装置单元模块的固定轮摩擦轮或移动轮摩擦轮旋转，实现货物的依次传递；

当货物运输完毕后，按下手持Move位置指示器的复位按钮，总控制器将在接收到信息后，通过单元控制板，控制固定旋转轮装置回降，同时，移动旋转轮装置也将回降并缩回，关节装置单元模块将在纳姆轮的带动下分别运回机械手装载台附近，并收起腿部折叠装置；

皮带机伸缩过程中，当侧向超声传感器检测到障碍物距离小于预警距离后，发送信息到总控制器，并经由单元控制板，控制腿部折叠装置上的娜姆轮相对运动，带动本关节装置单元模块侧向移动，避开障碍物；当操作人员需要侧向移动皮带机时，可将Base位置指示器安装到待移动部位，手持Move位置指示器移动到新工作地点M处，按下位置发送键，ZigBee定位系统自动获取两位置指示器及各位置标签的信息，并将获取的信息无线传给总控制器，总控制器控制关节皮带机向M处侧向移动。

8.根据权利要求7所述的自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，其特征在于，腿部折叠装置的工作过程为：

当单元控制板接收到腿部折叠的命令，两组腿部结构对同时动作，启动腿部主轴丝杠电机A和腿部主轴丝杠电机C顺时针运动，带动腿部主轴左旋丝杠顺时针旋转，使腿部主轴左旋丝杠滑块向右运动，即向内挡块方向运动，并通过腿部连接杆，带动左侧腿部支架绕腿部旋转销轴旋转回收，当腿部主轴左旋丝杠滑块向右运动到腿部内挡块位置后，左侧腿部支架折叠回收的任务完成；右侧腿部支架的折叠回收过程相同，即当单元控制板接收到腿部折叠的命令，启动腿部主轴丝杠电机B、和腿部主轴丝杠电机D顺时针运动，带动腿部主轴右旋丝杠逆时针旋转，使腿部主轴右旋丝杠滑块向左运动，即向内挡块方向运动，并通过腿部连接杆，带动右侧腿部支架绕腿部旋转销轴旋转回收，当腿部主轴右旋丝杠滑块向左运动到腿部内挡块位置后，右侧腿部支架折叠回收的任务完成；

当单元控制板接收到腿部伸展的命令，两组腿部结构对同时动作，将启动腿部主轴丝杠电机A和腿部主轴丝杠电机C逆时针运动，带动腿部主轴左旋丝杠逆时针旋转，使腿部主轴左旋丝杠滑块向左运动，即向外挡块方向运动，并通过腿部连接杆带动左侧腿部支架绕销轴旋转伸展，当腿部主轴左旋丝杠滑块向左运动到腿部外挡块位置后，左侧腿部支架伸展打开的任务完成；右侧腿部支架的伸展打开过程相同，即当单元控制板接收到腿部伸展的命令，将启动腿部主轴丝杠电机B和腿部主轴丝杠电机D顺时针运动，带动腿部主轴右旋丝杠顺时针旋转，使腿部主轴右旋丝杠滑块向右运动，即向外挡块方向运动，并通过腿部连接杆带动右侧腿部支架绕销轴旋转伸展，当腿部主轴右旋丝杠滑块向右运动到腿部外挡块位置后，右侧腿部支架伸展打开的任务完成；

当单元控制板接收到前向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A、B、C、D正向运动，带动四个纳姆轮A、B、C、D正向转动，运动的纳姆轮将抵消轴向力，形成前向合力，带动关节装置单元模块前向运动；当单元控制板接收到后向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A、B、C、D反向运动，带动四个纳姆轮A、B、C、D反向转动，运动的纳姆轮将抵消轴向力，形成后向合力，带动关节装置单元模块后向运动；

当单元控制板接收到右向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A和纳姆轮驱动电机C正向运动，纳姆轮驱动电机B和纳姆轮驱动电机D反向转动，四个纳姆轮的前向力将会抵消，形成右向合力，带动单元关节装置右向运动；当单元控制板接收到左向运动的命令，将启动纳姆轮驱动电机A和纳姆轮驱动电机C反向运动，纳姆轮驱动电机B和纳姆轮驱动电机D正向转动，四个纳姆轮的后向力将会抵消，形成左向合力，带动单元关节装置左向运动；

所述链式连接板装置的工作过程为：

当连接板连接的前后关节座本体做相离运动时，连接板将由收缩状态变成伸展装置，此过程中，由于弹簧A刚度最小，连接板A将先伸出，伸展过程同时受到自身导航槽及连接板B上导航柱的约束，当连接板A运动到最大位置后，由于弹簧B的刚度较小，连接板B伸出，伸出过程也将受自身导航槽及连接板C上导航柱的约束，当连接板B也运动到最大位置后，由于弹簧C的刚度最大，连接板C最后伸出，且伸出过程也将受自身导航槽及连接板D上导航柱的约束，完成伸展动作；

当连接板连接的前后关节座本体做相向运动时，由于弹簧约束力的不同，连接板将按照连接板C、连接板B、连接板A的反向顺序依次收回，完成缩回动作；当连接板连接的前后关节单元装置做转向运动时，四个连接板也将在弹簧、导向槽及导向柱的综合作用下，依次随之摆动。

9.根据权利要求8所述的自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，其特征在于，所述固定旋转轮装置的工作过程为：

固定旋转轮装置按照X形安装布局，保证了货箱运送时至少有三个摩擦轮支撑，货箱运动更为平稳，当单元控制板接收到固定旋转轮装置升起的命令后，将控制固定轮起升电机正向运动，通过固定轮旋转丝杠带动固定轮活动底座沿固定轮导航杆向上运动，使固定轮摩擦轮露出关节座本体上表面，并经由固定轮转动电机带动，实现固定轮摩擦轮的正反转；作业过程中，当单元控制板接收到皮带机位姿变化信号后，将控制固定轮水平旋转电机转动，通过固定轮轮座轴带动固定轮轮座及其上安装的固定轮摩擦轮摆动，以适应调整后的皮带机；当单元控制板接收到固定旋转轮装置回降的命令后，将控制固定轮转动电机停止运转，固定轮水平旋转电机恢复原位，同时，通过固定轮起升电,反向转动，带动固定轮活动底座及其上部件降回原位，完成缩回任务。

10.根据权利要求9所述的自适应可折叠串联关节皮带机的工作方法，其特征在于，所述移动旋转轮装置的工作过程为：

当单元控制板接收到移动旋转轮装置升起的命令后，将控制移动轮主轴丝杠电机正向转动，并通过移动轮主轴丝杠带动移动轮移动基座沿移动轮主轴导向杆前进，前进过程中前方移动轮激光扫描器将探测上方链式连接板装置留出的开口位置，并反馈信息，前进的同时，移动轮固定安装座上安装的移动轮偏转电机将通过移动轮支撑架销轴带动移动轮支撑架偏转，到达移动轮激光扫描器给定的位置；移动轮起升电机正向转动通过移动轮旋转丝杠带动移动轮活动底座沿移动轮导向杆向上运动，使移动轮摩擦轮露出链式连接板装置上表面，并经由移动轮转动电机带动，实现移动轮摩擦轮正反转；

作业过程中，当单元控制板接收到皮带机位姿变化信号后，将控制移动轮水平旋转电机转动，通过移动摩擦轮座轴带动移动摩擦轮轮座及其上安装的移动轮摩擦轮摆动，以适应调整的皮带机位姿；当单元控制板接收到移动旋转轮降落缩回的命令后，将控制移动轮转动电机停止运转，移动轮水平旋转电机恢复原位，同时，通过移动轮起升电机反向转动，带动移动轮活动底座降回起点，之后，移动轮水平旋转电机将复位，移动轮主轴丝杠电机反向旋转，带动装置整体反向移动缩回到关节座本体内部。