CN210500294U - 基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于机器人领域，提供一种基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台，包括AGV小车、冗余机械臂和三维场景采集设备；所述AGV小车上安装有旋转底座，旋转底座上安装冗余机械臂，所述冗余机械臂由多个相同的机械臂模块组成，机械臂模块之间两两正交连接，所述机械臂模块包括模块壳体、舵机、主动齿轮、从动齿轮、旋转轴和红外测障传感器，所述模块壳体外部安装有红外测障传感器，模块壳体内部安装有舵机，舵机上安装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相配合，从动齿轮安装在旋转轴上，在冗余机械臂的末端通过连接板安装有红外测障传感器和三维场景采集设备。本实用新型可自主运行进行地下管廊三维场景采集。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台。
背景技术
机器人的自由度数等于其关节空间维数n。机器人任务空间维数是指机器人在工作时所需的末端位姿参数数目m。如果使关节空间维数n大于任务空间维数m，关节空间维数与任务空间维数的差（n-m)称为机器人的冗余自由度，这样的机器人称为冗余度机器人。
对于冗余度机器人而言，在给定其末端位姿的情况下，关节空间中可有无数多个位置向量与之对应，这些向量的集合就是关节空间中的一个（n-m)位流形。也就是说，冗余度机器人的位形能够在此流形内自由变动而不影响其末端位姿，这个变动称为冗余度机器人的自运动，冗余度机器人所具有的这种性质称为冗余特性。该特性使机器人可以在完成第一目标（跟踪末端轨迹)的同时，通过在流形内的变动满足各种二次目标，如规避奇异位形、躲避障碍、增加灵活性、改善动力学性能等，因此得到了广泛的应用。
按照《城市综合管廊工程技术规范》GB 50838-2015的规定，管廊监控与报警系统宜分为环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统、地理信息系统和统一管理信息平台等。而各类系统建设的离不开管廊本体及周边环境的基础数据信息。信息需求决定了数据采集的需求。通过综合分析管廊信息化建设的需求，需要采集管廊本体信息，包括管廊的走向、空间、坡向等基本信息，是管廊内部的地形图数据信息。
现有的地下管廊的监测一般是通过摄像头来实现，但由于摄像头只能观察到一个局部位置或一个局部范围，如要全面监控上百层管路和上千公里的管廊，需要布置大量摄像头，即使是采用多屏观察技术，也会由于摄像头太多，无法常态观察。
在地下管廊中工作时，由于地形结构和环境复杂多变，传统的机械臂的自由度不够，无法实现一些特殊动作，如规避奇异位形、躲避障碍等。
目前进行三维扫描常见的技术是静态扫描仪，现有的静态扫描仪需要事先进行导线布设，然后在布设的已知点上进行一站一站的扫描，处理数据时需要拼接点云，效率比较低，完全不适合在海量的城市地下空间扫描中应用。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种可自主运行、可重构、可控制末端位置和整体姿态的基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台，包括AGV小车、冗余机械臂和三维场景采集设备；所述AGV小车上安装有旋转底座，旋转底座能够通过电机带动旋转，实现本云台的第一个自由度；旋转底座上安装冗余机械臂，所述冗余机械臂由多个相同的机械臂模块组成，机械臂模块之间两两正交连接，所述机械臂模块包括模块壳体、舵机、主动齿轮、从动齿轮、旋转轴和红外测障传感器，所述模块壳体外部安装有两个红外测障传感器，用于检测障碍和实现在不可视的情况下自动运行，模块壳体内部安装有舵机，舵机上安装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相配合，从动齿轮安装在旋转轴上，旋转轴与后一个机械臂模块配合，使得相联接的两个机械臂模块能够实现相对的运动；在冗余机械臂的末端安装有一个连接板，连接板上安装有红外测障传感器和三维场景采集设备。
在上述技术方案中，所述冗余机械臂由6个相同的机械臂模块组成。
本实用新型与现有技术相比，有益效果如下：
1.本实用新型以AGV小车为基础，可通过自身的电磁或光学等自动导引装置，沿规定的导引路径行驶，从而实现自动采集三维场景信息；
2.本实用新型共有8个自由度，使其能够在末端保持不变的情况下，蛇形机械臂通过在流行内的变动满足各种二次目标，如规避奇异位形、躲避障碍等；
3. 本实用新型中的冗余机械臂是由多个相同的机械臂模块组成，每个机械臂模块可实现一个自由度的运动，在使用中，可根据实际要求选择合适的机械臂模块数量进行重构，以适应各种复杂环境；
4.本实用新型在连接板及机械臂模块壳体外部均布置有红外测障传感器，可以此测量机械臂至障碍物的距离，并进行躲避。
附图说明
图1为本实用新型实施例的整体结构示意图。
图2为本实用新型实施例中机械臂模块的结构示意图。
其中：1.AGV小车，2.旋转底座，3.机械臂模块，4.模块壳体，5.舵机，6.主动齿轮，7.旋转轴，8.从动齿轮，9.红外测障传感器，10.三维场景采集设备，11.连接板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的其中一个实施例，而不是全部的实施例。
如图1、图2所示，本实施例提供一种基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台，包括AGV小车、冗余机械臂和三维场景采集设备；所述AGV小车1上安装有旋转底座2，旋转底座2能够通过电机带动旋转，实现本云台的第一个自由度；旋转底座2上安装冗余机械臂，所述冗余机械臂由6个相同的机械臂模块3组成，机械臂模块3之间两两正交连接，所述机械臂模块3包括模块壳体4、舵机5、主动齿轮6、从动齿轮8、旋转轴7和红外测障传感器9，所述模块壳体4外部安装有两个红外测障传感器9，用于检测障碍和实现在不可视的情况下自动运行，模块壳体4内部安装有舵机5，舵机5上安装有主动齿轮6，主动齿轮6与从动齿轮8相配合，从动齿轮8安装在旋转轴7上，旋转轴7与后一个机械臂模块配合，使得相联接的两个机械臂模块能够实现相对的运动；在冗余机械臂的末端安装有一个连接板11，连接板11上安装有红外测障传感器9和三维场景采集设备10。
上述冗余机械臂是由6个相同的机械臂模块组成，每个机械臂模块可实现一个自由度的运动，在使用中，可根据实际要求选择合适的机械臂模块数量进行重构，以适应各种复杂环境。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台，其特征在于：包括AGV小车、冗余机械臂和三维场景采集设备；所述AGV小车上安装有旋转底座，旋转底座通过电机带动旋转，旋转底座上安装冗余机械臂，所述冗余机械臂由多个相同的机械臂模块组成，机械臂模块之间两两正交连接，所述机械臂模块包括模块壳体、舵机、主动齿轮、从动齿轮、旋转轴和红外测障传感器，所述模块壳体外部安装有两个红外测障传感器，模块壳体内部安装有舵机，舵机上安装有主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相配合，从动齿轮安装在旋转轴上，旋转轴与后一个机械臂模块配合；在冗余机械臂的末端安装有一个连接板，连接板上安装有红外测障传感器和三维场景采集设备。
2.根据权利要求1所述的基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台，其特征在于：所述冗余机械臂由6个相同的机械臂模块组成。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921373019.5U CN210500294U (zh) | 2019-08-22 | 2019-08-22 | 基于冗余机械臂的地下管廊三维场景采集云台 |
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Publications (1)
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| CN210500294U true CN210500294U (zh) | 2020-05-12 |
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ID=70591058
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210500294U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112223344A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-15 | 中国地质大学（武汉） | 一种用于管廊巡检的六自由度机械臂 |
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2019
- 2019-08-22 CN CN201921373019.5U patent/CN210500294U/zh active Active
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