发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题,提供了一种模块化移动平台的移动方法,至少包括以下步骤:
按照需求在桁架上布置悬挂点,悬挂点处安装有导向件,每组导向件均配置有至少一组执行线;根据需求搭建所需大小和形状的载体;
于载体上确定若干个连接点得到连接点集合P,P={Pi},每个连接点上均连接有至少一组执行线,将处于连接状态的执行线对应的导向件归类至导向件集合D,D={jh},h表示桁架,j为桁架h上的导向件编号,i为存在连接关系的连接点的编号;
基于载体、连接点集合P和导向件集合D集成移动平台{Pi(D)},载体处于移动平台生成的空载空间内,通过控制对应执行线的操作长度,实现所需位移调整和/或姿态调整;
空载空间需转移或者延伸时,连接点集合P中的至少有一个连接点上接入导向执行线,所述导向执行线对应的导向件应位于转移或者延伸方向的空间内;基于导向执行线更新导向件集合D得到新的导向件集合D’,并更新得到新的移动平台{Pi(D’)},以此推进完成空载空间的拼接或者转移。
在进一步的实施例中,所述导向执行线采用取代、或增加的形式接入;
若以增加的形式存在时,若是基于连接点集合P中的连接点接入导向执行线,则更新导向件集合D;若是在连接点集合P中新增连接点,于新增连接点接入导向执行线还包括以下步骤:更新连接点集合P得到新的连接点集合P’。
在进一步的实施例中,所述连接点集合P中的点为载体上的部分或全部连接点,根据功能需求进行选择性增加和/或去除,对应更新连接点集合P;所述功能需求至少包括:姿态调整和强度调整中的一种或几种。
在进一步的实施例中,连接点集合P中连接点连接的执行线中,除导向执行线以外,其他执行线根据空间需求在指定空间和指定方向上进行替换;
所述指定空间包括:空载空间和空载空间以外的空间;
所述指定方向则包括:转移或者延伸的同向和转移或者延伸的反向。
在进一步的实施例中,基于移动平台{Pi(D)}获取当前空载空间的大小,预设载体位于当前空载空间内的执行线对应的长度阈值,若存在执行线的操作长度大于长度阈值,则对该执行线进行替换,更新导向件集合D。
用于实现如上所述的模块化移动平台的移动方法的模块化移动平台,,包括:
至少一组桁架,按照需求布设于空中;
若干个导向件,按照需求分布于所述桁架上;每组导向件上均配置有至少一组执行线;
载体,具有若干个连接点;所述连接端选择性连接于所需执行线的输出端;其中,所述载体为若干个连接件通过指定连接头拼接而成的预定大小和预定形状的载体,所述连接件的任意端部和连接头的任意端部均适配。
在进一步的实施例中,所述执行线中的至少一组共享一个线控器;所述线控器被设置为分别控制与之存在连接关系的执行线的长短,通过调节执行线的长短完成载体的位移调整和/或位姿调整。
在进一步的实施例中,所述连接件包括:本体,根据需求设定长度;所述本体的两端均配置有对接部;
所述连接头包括:连接体,根据需求设置连接体的形状和连接端的数量;每个连接端均设置有连接部;所述对接部与所述连接部相适配。
在进一步的实施例中,所述控制器包括:
主动齿轮,可转动的安装在桁架的指定位置处;所述主动齿轮传动连接于动力源;
至少一组安装件,沿指定方向具有往返运动的自由度;所述安装件上依次设置有从动齿轮和绕线盘,其中,当安装件向主动齿轮所在位置靠近后,对应安装件上的从动齿轮与所述主动齿轮相啮合,绕线盘正转/反转完成执行线的等速或者不等速的收/放。
在进一步的实施例中,所述对接部包括:
连接轴,其一端固定于所述本体;
凸起部,设于所述本体的另一端;所述凸起部为径向外扩、轴向沿连接轴的反向延伸预定厚度的块体。
在进一步的实施例中,所述连接部包括:
连接腔体,其一端连接于所述连接体;所述连接腔体的部分侧面和另一端面均为镂空结构形成具有两处敞口的容纳腔;其中一个敞口用于容纳对应的连接轴,另一个敞口则用于给凸起部提供空载空间。
本发明的有益效果:本发明首先针对现有技术中大型线控机器人的载体做出了改进,配置可任意组搭的连接件和连接头,根据产品或者作业需求临时搭建牢固、可靠的载体。解决了现有技术中需要根据不同的产品或者不同的作业特制对应的载体,不仅仅提高了经济效益,同时也便于运输。现有技术中的载体在定制完成后,还需要搬运至操作现场,因此当体积较大时搬运困难。而本申请的模块化集成的载体在搬运过程中可采用连接头和连接件的归类搬运,到操作现场后再进行组装,不仅仅降低了载体加工的难度和成本,同时还降低了同搬运难度和搬运成本。同时,使用后可进行拆卸、分类管理、以及转移、再组装,可重复利用。
此外,现有技术的大型线控机器人的执行线一般为至少四个,分布在指定空间的四个顶角处,然后每个执行线均与载体连接,同时作业。这样就会导致所需的空载空间被约束在一个空间内,且执行线会在操作时会存在操作长度过长的现象的,无法很好的实现空间避让。因此,本发明的空载所需的空间也采用模块化的,即根据需求通过切换当前与载体存在连接关系的执行线,实现空载空间的推进式的拼接与转移,达到了空载空间可延伸的效果。且有效的控制每个正在工作的执行线的操作长度,便于空间避让。
具体实施方式
下面结合说明附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
本实施例公开了一种模块化移动平台,其执行终端和控制终端均属于模块化集成的。执行终端可为用于实现搬运的载体,也可以是用于给作业提供作业平台的载体。
其中,移动平台包括:按照需求布设于空中的桁架,桁架的数量根据需求而定。每组桁架上分别布设有多个导向件,每组导向件上均配置有至少一组执行线12。在本实施例中,导向件可以为定滑轮,相邻两组定滑轮之间的间隔根据实际需求而定。换言之,执行线12的连接端连接于线控器,活动端则穿过定滑轮用于连接载体。
当仅需要在一个方向上实现移动时,则桁架的数量可以为一组。若需要对载体13进行姿态的调整或者在至少两个方向上移动时,则桁架的数量需要为两组或两组以上。本实施例以两组相互平行的桁架为例,即实现载体13沿桁架的长度方向移动,也能实现在两桁架之间的往返运动。同时,通过配置至少三组执行线12可实现载体13的姿态调整,且三组执行线12的连接点为不共线。
为实现执行终端的模块化,本实施例中的载体13为若干个连接件301通过指定连接头302拼接而成的预定大小和预定形状的载体,所述连接件301的任意端部和连接头302的任意端部均适配。且连接头302和连接件301上均设置有用于与执行线12连接的连接环,连接环与连接头302、连接件301为一体成型。
举例说明:当所需的在载体13为夹持机构,则根据待夹持产品的大小选定所需长度的连接件301通过连接头302进行拼接,拼接成预定形状的载体,该载体可以是一承载框架,也可以具有镂空结构的立体架等等。然后在搭建成的承载框架上安装夹持机构,可以是机械爪也可以是磁吸附件。或者在搭建时,围绕产品的边缘构成立体架,使产品位于立体架内。此外,执行线12的输出端连接有吊钩或者其他连接件301,与所述连接环相适配,实现执行线12的输出端与载体的连接。
因此,载体所需的形状决定了连接头302的形状和连接端的数量。举例,若当前所需的载体为一平面,如矩形;则除了需要基本的直向双头连接头302完成所需长度和所需宽度的拼接以外,还需要直角双头连接头303完成所需的直角处的拼接。因此,所需的连接头302包括:直角双头连接头303和直向双头连接头302,如图2和图3所示。或者,若当前所需的载体为一立体架,如六面体;则除了需要基本的直向双头连接头302完成所需长度和所需宽度的拼接,同时还需要三角接头完后所需的X、Y、Z轴向的三轴拼接。或者连接头302的连接端之间的夹角根据需求设置为钝角、锐角等等,再此不一一举例。但是不管是哪种形状的连接头302,其连接端处的结构均相同且与连接件301的连接均适配。实现了拼装的灵活性,无需考虑适配性的问题。换言之,不管连接件301的长短如何,其两端的连接结构也均相同。
为了便于更好的理解,本实施例以图4为例,连接件301包括:本体301-a,本体301-a长度可根据需求而定。即可预先配置不同长度的本体301-a,图2中的本体301-a为管状结构。在其他实施例中,本体301-a也可选用其他的结构。本体301-a的两端均配置有对接部301-b,对接部301-b具体包括:一端固定连接于本体301-a的连接轴301-c,连接轴301-c的另一端设置有凸起部301-d。凸起部301-d为径向外扩、轴向沿连接轴301-c的反向延伸预定厚度的块体。在本实施例中,本体301-a、连接轴301-c和凸起部301-d为一体成型,可增加强度。
相对应的,连接头302包括:连接体302-a,根据需求设置连接体302-a的形状和连接端的数量;每个连接端均设置有连接部302-b;所述对接部301-b与所述连接部302-b相适配。连接体302-a的形状和连接端在上文以举例说明,故不再重复描述。其中,连接部302-b包括:连接腔体302-c,其一端连接于所述连接体302-a;所述连接腔体302-c的部分侧面和另一端面均为镂空结构形成具有两处敞口的容纳腔;其中一个敞口用于容纳对应的连接轴301-c,另一个敞口则用于给凸起部301-d提供空载空间。
基于图4的连接件301和连接头302,构成图5所示的平面架或者构成其他形状的载体时,需要注意的是:若连接头302和连接件301为水平对接时,若执行线12的吊钩与连接头302上的连接环相对接,则连接头302上的连接腔体302-c的侧面镂空结构不得朝下,避免连接头302与连接件301发生脱落,优先的应朝上设置。若执行线12的吊钩与连接件301上的连接环相对接时,则连接头302上的连接腔体302-c的侧面镂空结构不得朝上,避免连接头302与连接件301发生脱落,优先的应朝下设置。
而本实施例选用上述对接头和对接件相适配主要考虑到以下原因:因载体为封闭式的故在组装的过程中,若采用现有的螺纹对接或者其他旋转式对接,均需要有预留空间供其转动或者供其锁紧,但是不管每个对接处如何锁紧,越往后的对接越难实现,因为每次拼接都需要一定的预留空间,而且预留空间也无法消除。故很难实现一个封闭式的组装,进一步导致载体的不稳定性,降低其受力强度。
而本实施例中的对接头和对接件在对接过程中,仅需要将连接件301中的凸起部301-d从侧面通过连接腔体302-c侧面的镂空结构放置在容纳腔内,对应的连接轴301-c穿过连接腔体302-c的另一端面,便可完成定位卡接。无需预留空间也不会产生预留空间,即拼接完成的载体是相当的牢固,每一个相邻的对接件与对接头相互制约。同时在无需其他配件辅助组装的情况下,实现了简易安装与拆卸,如图5所示。
在进一步的实施例中,每个执行线12可以对应配置一组线控器,实现对执行线12的分别控制。但是从经济效益考虑,本实施例还公开了:执行线12中的至少一组共享一个线控器;所述线控器被设置为分别控制与之存在连接关系的执行线12的长短,通过调节执行线12的长短完成载体13的位移调整和/或位姿调整。换言之,一个线控器可择一、部分或者同时控制与之存在连接关系的执行线12,降低了对控制器的数量需求,同时也减少了桁架的负载。
以一个线控器可控制两个执行线12为例,结合图6,控制器包括:可转动的安装在桁架的指定位置处的主动齿轮401,所述主动齿轮401传动连接于动力源;本实施例中的动力源为正反转电机。
主动齿轮401的周边设置有两组安装件:第一安装件和第二安装件。每组安装件在外力的作用下沿指定方向具有往返运动的自由度。其中指定方向为向主动齿轮401靠近或者远离,外力可以是电控气缸。安装件上设置有从动齿轮402和绕线盘,其中,当安装件在电控气缸的作用下向主动齿轮401所在位置靠近后,对应安装件上的从动齿轮402与所述主动齿轮401相啮合,实现对应安装件上的执行线12的收与放,如主动齿轮401正转,执行线12为收;反之,主动齿轮401反转,执行线12则为放。
若第一安装件向主动齿轮401所在位置靠近后,则第一安装件上的执行线12被控制收与放,第二安装件上的执行线12不受控制处于休息状态,即为择一控制。
若当前的两组安装件均向主动齿轮401所在位置靠近后,则可同时实现两组安装件上的执行线12的收与放。即为全部控制。若两组安装件上的从动齿轮402的外径相等,则实现了对应两组的执行线12的等速收与放,若两组安装件上的从动齿轮402的外径不等,则实现了对应两组的执行线12的不同速度的收与放。
实施例2
基于实施例1所公开的模块化集成的移动平台,本实施例公开了一种模块化集成的移动的操作方法,包括以下步骤:
按照需求在桁架上进行平台布置,通过连接件和连接头搭建所需大小和所需形状的载体,所述载体作为载体;其中,所述连接件的任意端部和连接头的任意端部均适配。进一步的,载体的大小和形状取决于应用场景,可以是承载框架,也可以具有镂空结构的立体架等等,可参考实施例1中的描述。
还包括:于载体上确定若干个连接点得到连接点集合P,P={Pi},每个连接点上均连接有至少一组执行线,将处于连接状态的执行线对应的导向件归类至导向件集合D,D={jh},h表示桁架,j为桁架h上的导向件编号,i为存在连接关系的连接点的编号;基于载体、连接点集合P和导向件集合D集成移动平台{Pi(D)},载体处于移动平台生成的空载空间内,通过控制对应执行线的操作长度,实现所需位移调整和/或姿态调整。
需要说明的是:连接点集合P中的点为载体上的部分或全部连接点,根据功能需求进行选择性增加和/或去除,所述功能需求至少包括:姿态调整和强度调整中的一种或几种。结合实施例1中所述的连接件和连接头均设置有连接环,故载体上的连接点为可调的。其中,连接点集合P中的点主要取决于当前载体的作用对象,以及当前搭建载体的形状,根据实施例1中的描述,载体是自搭建的。因此,图7至图9中的载体的形状可为不同,图示中并未体现。
在进一步的实施例中,连接点集合P中的点为载体上的部分或全部连接点,根据功能需求进行选择性增加和/或去除,并更新连接点集合P;所述功能需求至少包括:姿态调整和强度调整中的一种或几种。
如图7(a)所示,当前的连接点集合P={P1,P2,P3,P4}。若当前载体的姿态需要进一步调整,而连接点P1、P2、P3和P4无法满足需求,则将其中的连接点P2更换为P5,即选择性增加了连接点P5,连接点集合P更新为{P1,P3,P4,P5}。如图7(b),当载体或其搬运的物体的重量增加,对应所需强度应加强时,需要增加执行线连接,若执行线连接在现有的连接点上,如新加的执行线连接点P2上,则维持现有的连接点集合P不变;如图7(c)若新加的执行线连接在新的连接点上,如连接点P6,则在连接点P1、P2、P3和P4的基础之上,增加连接点P6,连接点集合P更新为{P1,P2,P3,P4,P6}。
基于上述描述,给每个连接点分别配置至少一组执行线,基于载体、连接点集合P和导向件集合D集成移动平台{Pi(D)}。基于Pi(jh)确定当前空载空间的大小和位置;载体处于当前空载空间内,通过控制处于工作模式执行线的操作长度实现载体的位置调整和/或姿态调整。
在本实施例中,空载空间的大小和位置的确定是基于导向件确定的而不是执行线,主要是考虑到处于工作模式情况下:连接点数量与导向件数量不同的情况,即一个导向件上有两个及以上的执行线同时为工作模式,或者一个连接点上存在两个不同导向件上的执行线。
举例:存在相互平行的第一桁架1和第二桁架2,每个桁架上均设置有四组导向件,于每组桁架上按预定顺序编号。结合图8(a)当前连接点P1、P2、P3和P4分别有且仅有一个执行线,且每个执行线分别对应于各自的导向件,表示为D={11,12,21,22}。则当前导向件与载体的连接形式表示为:{P1(11),P2(12),p3(21),P4(12)},即当前的空载空间的大小在水平方向为11、12、21和22组成的四边形的大小。
结合图8(b),当前连接点P1、P2、P3有且仅有一个执行线,对应的导向件为11、12、21;连接点P4和连接点P7对应的执行线共用一个导向件22,即连接点的数量与导向件的数量不等,此时当前导向件与载体的连接形式表示为:{P1(11),P2(12),P3(21),P4(12),P7(12)}。但是其空载空间的大小在水平方向仍为11、12、21和22组成的四边形的大小。
结合图8(c),当前连接点P1、p2、P3有且仅有一个执行线,对应的导向件为11、12、21;连接点P4存在两个执行线,对应的导向件为:22和23;同样为连接点的数量与导向件的数量不等。此时当前导向件与载体的连接形式表示为:{P1(11),P2(12),P3(21),P4(12),P4(23)}。结合图示当前的空载空间的大小在水平方向为11、12、21、22和23组成的多边形的大小。
结合图8(d),当前连接点P1、p2、P3、P4和P9分别有且仅有一个执行线,且每个执行线分别对应于各自的导向件,分别为:11、12、13、21和22。则当前导向件与载体的连接形式表示为:{P1(11),P2(12),P9(13),P3(21),P4(12)},即当前的空载空间的大小在水平方向为11、12、13、21和22组成的多边形的大小。
基于上述描述,空载空间需转移或者延伸时(即载体的移动范围大于当前空载空间的大小),则将连接点集合P中的至少有一个连接点上接入导向执行线,所述导向执行线对应的导向件应位于转移或者延伸方向的空间内;基于导向执行线更新导向件集合D得到新的导向件集合D’,并更新得到新的移动平台{Pi(D’)},以此推进完成空载空间的拼接或者转移。
如图9(a),当前的空载空间的大小在水平方向为11、12、21和22组成的四边形的大小,对应的,当前载体的连接点集合为P={P1,P2,P3,P4}。当载体需要转移到当前空载空间以外的空间时,目前的移动平台则明显不能满足该需求,则需要对移动平台进行适当的调整。结合图9(b),将载体的终点所在方向定义为前进方向,并选定载体上的两个连接点(P2和P4)用于接入导向执行线,即将先前连接于P2和P4的执行线的连接关系解除,分别替换为导向件为13和23上对应的执行线,作为导向执行线。因采用的是取代的形式接入导向执行线,故更新导向件集合D,D′={11,21,13,23},对应得到新的移动平台{P1(11),P2(13),p3(21),P4(23)},即当前的空载空间的大小在水平方向为11、21、13和23组成的多边形的大小,与图9(a),空载空间得到延伸。结合图9(c),沿当前的方向继续延伸空载空间,在连接点P2处以新增的形式接入导向执行线,对应的导向件为14,即先前与连接点存在连接关系的导向线未发生改变。则连接点集合P无需更新,但是新的移动平台对应更新为{P1(12),P2(13),P2(14),P3(22)}。再次结合图9(c),新增连接点P8,用于连导向执行线,则对应的连接点集合P更新为:{P1,P2,P3,P8},则对应的移动平台对应更新为{P1(12),P2(13),P2(14),P3(22),P8(24)},显然操作空间在转移的同时还得到了延伸。
连接点集合P中连接点连接的执行线中,除导向执行线以外,其他执行线根据空间需求在指定空间和指定方向上进行替换;所述指定空间包括:空载空间和空载空间以外的空间;所述指定方向则包括:转移或者延伸的同向和转移或者延伸的反向。
换言之,当前与连接点存在连接关系的执行线中已经存在至少一组导向执行线满足空载空间的转移或者延伸需求后,其他执行线也选择性的替换。如替换为位于转移或者延伸的同向上的执行线,用于辅助空间转移。替换为位于转移或者延伸的反向上的执行线,用于从方向延伸操作空间。或者,当替换的执行线位于空载空间内时,则属于空间避让需求、强度需求、位姿需求等等。
对应的,执行线的替换还需要考虑实际操作时,其长度是否适合当前操作空间内的场景布置,若操作长度过长,稳定性低且避让困难。因此基于移动平台{Pi(D)}获取当前空载空间的大小,预设载体位于当前空载空间内的执行线对应的长度阈值,若存在执行线的操作长度大于长度阈值,则对该执行线进行替换,更新导向件集合D。换言之,将操作长度过长的执行线进行替换。
综上所述,本实施例公开的空载空间同样为模块化的,根据需求通过连接点和执行线的选择得到所需的空载空间,实现空载空间的推进式的拼接与转移,达到了空载空间可延伸的效果。上述连接点的切换、增减,以及执行线的切换、增减均是在载体处于静止的状态下进行操作。
本实施例的应用场景可以是一个超长的搬运仓库内,若采用现有技术的线控机器人,即是在搬运仓库的指定位置处设置执行线,指定位置包括了搬运产库的每个角落。若搬运仓库过长,则每个角落的执行线需要足够长才能满足在该搬运仓库中的搬运需求,则存在以下问题:执行线的避让问题;以及当只需要在其中部分的空间操作时,其他的执行线自身便成为了其他机构或者人员的空间障碍。因此在这种情况下,使用本实施例的方法,可根据需求在经常使用的空载空间内进行操作,必要时,再通过导向执行线进行空间的转移或者延伸。或者,在当前的空载空间内执行完对应的工序后,需要转移到下一个空间完成下一道工序时,在重新搭建载体的同时,引入导向线完成空间的转移。