本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能載物機(jī)器人。

背景技術(shù)：

載物搬運(yùn)作業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)中占有十分重要的地位，其中載物機(jī)器人主要從事物料的位置搬移或改變其放置姿態(tài)，在多數(shù)領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用，如傳統(tǒng)鍋爐的安裝主要使用人工，或現(xiàn)場(chǎng)制作一些非專用吊具來搬運(yùn)沉重的換熱器或鍋爐，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而換熱器為鍋爐的關(guān)鍵元器件，一旦跌落或與鍋爐支架磕碰都可能會(huì)影響鍋爐的壽命，甚至有可能使搬運(yùn)人員受傷。如果安裝較大型的鍋爐，還可以使用一些大型的機(jī)械設(shè)備，如塔式起重機(jī)、汽車式起重機(jī)，但是如果安裝小型的鍋爐、換熱器時(shí)，大型設(shè)備將會(huì)有安裝盲區(qū)，且設(shè)備自身的拆除也是十分的麻煩。

同時(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中，垃圾處理問題一直是人民群眾關(guān)心的問題，現(xiàn)行的垃圾處理辦法是通常采用塑料袋人工簡(jiǎn)單封口包裝，暫時(shí)堆放管理，然后用垃圾車運(yùn)走。這種處理方法勢(shì)必會(huì)有以下問題存在：垃圾未經(jīng)處理直接裝入垃圾袋，垃圾蓬松無規(guī)則，垃圾袋利用率低下；垃圾收集處理堆放的過程中，占地面積大，空間利用能力比較差；垃圾帶都是簡(jiǎn)單封口，垃圾很容易從垃圾袋里散出，地面衛(wèi)生差；單位體積內(nèi)裝垃圾少，運(yùn)輸成本高。

除了上述情況外，生產(chǎn)車間的零部件搬運(yùn)、易爆易腐蝕物質(zhì)的處理，通過采用載物機(jī)器人，大大改善了操作者的工作條件，提高了生產(chǎn)效率；現(xiàn)行的載物機(jī)器人一般直接采用可充電電源，如蓄電池，或直接外接電源，機(jī)器人的工作強(qiáng)度和效率較低，并需要不定時(shí)的進(jìn)行充電，同時(shí)多數(shù)情況下還需要專人進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)化程度低；同時(shí)，在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源，其中光伏板組件是一種暴露在陽光下便會(huì)產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的固體光伏電池組成。如何有效地利用太陽能提供電源來驅(qū)動(dòng)載物機(jī)器人作業(yè)是當(dāng)今的熱點(diǎn)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種節(jié)能載物機(jī)器人。本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種節(jié)能載物機(jī)器人，所述載物機(jī)器人包括載物臺(tái)和太陽能光伏板群，所述載物臺(tái)下部固定有蓄電池，所述蓄電池與所述太陽能光伏板群連接以儲(chǔ)存所述太陽能光伏板群將太陽能轉(zhuǎn)化成的電能；所述太陽能光伏板群由n對(duì)太陽能光伏板組構(gòu)成，每個(gè)太陽能光伏板組包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)太陽能光伏板；

所述載物機(jī)器人還包括運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述蓄電池連接。

進(jìn)一步地，每個(gè)太陽能光伏板組中的兩個(gè)太陽能光伏板的第一連接部均與所述載物臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；每個(gè)太陽能光伏板組中的兩個(gè)太陽能光伏板均通過一個(gè)伸縮機(jī)構(gòu)相連，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)和受控于所述電動(dòng)機(jī)的伸縮桿，通過所述伸縮桿的伸縮，所述太陽能光伏板的角度發(fā)生變化。

進(jìn)一步地，每個(gè)太陽能光伏板組上均布設(shè)有光感裝置和控制裝置，所述光感裝置和所述控制裝置通訊連接，所述控制裝置控制所述太陽能光伏板組對(duì)應(yīng)的伸縮機(jī)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)從而控制太陽能光伏板的角度；

所述光感裝置中設(shè)置有感光電路和選擇電路，所述感光電路分為第一感光電路和第二感光電路，所述第一感光電路鋪設(shè)于太陽能光伏板組的第一太陽能光伏板，所述第二感光電路鋪設(shè)于太陽能光伏板組的第二太陽能光伏板；感光電路用于感知太陽能光伏板組各個(gè)部分接收的光強(qiáng)，每個(gè)感光電路均包括兩條并聯(lián)的感光支路，第一支路用于感知太陽能光伏板x軸方向的光強(qiáng)，第二支路用于感知太陽能光伏板y軸方向的光強(qiáng)；

所述選擇電路接收第一感光電路和第二感光電路發(fā)出的電信號(hào)，綜合選擇強(qiáng)度較大的電信號(hào)，并將選擇出的電信號(hào)傳送至控制裝置以使得控制裝置能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)被選擇的電信號(hào)對(duì)應(yīng)的太陽能光伏板的姿態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)于相對(duì)設(shè)置的太陽能光伏板的擇優(yōu)姿態(tài)控制。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和不止一個(gè)車輪組件，所述支撐平臺(tái)與所述載物臺(tái)通過不止一條支撐桿相連，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述蓄電池連接，所述車輪組件受控于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括控制模塊，所述控制模塊用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)所述車輪運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述車輪組件包括一個(gè)外輪和一個(gè)內(nèi)輪，所述外輪沿其內(nèi)圓周開設(shè)一個(gè)第一凹槽，所述內(nèi)輪固設(shè)于所述第一凹槽內(nèi)，所述車輪組件還包括一個(gè)平衡件，所述平衡件滑動(dòng)設(shè)置于所述內(nèi)輪的外圓周且收容于所述第一凹槽內(nèi)，所述平衡件的重力大于所述平衡件與所述內(nèi)輪之間的摩擦力。

進(jìn)一步地，所述平衡件的長(zhǎng)度為所述內(nèi)輪周長(zhǎng)的六分之一。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供一種節(jié)能載物機(jī)器人，具備下述有益效果：

本發(fā)明中設(shè)計(jì)了相對(duì)于載物臺(tái)可轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽能光伏板群，并且所述的太陽能光伏板群受控于伸縮機(jī)構(gòu)能夠自行調(diào)節(jié)其相對(duì)于載物臺(tái)的轉(zhuǎn)角，從而使得光伏板的角度能夠根據(jù)光照方向進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，以使得在太陽照射過程中光伏板受光面跟太陽光線始終趨于垂直，從而顯著提升光能轉(zhuǎn)化率；充分利用太陽能進(jìn)行充電，降低了對(duì)于普通能源的依賴，并能廣泛應(yīng)用于鍋爐配件、垃圾、生產(chǎn)車間零部件的搬運(yùn)作業(yè)中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的載物機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的太陽能光伏板群設(shè)置示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于電子眼的控制模塊框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

一種節(jié)能載物機(jī)器人，如圖1所示，所述載物機(jī)器人包括載物臺(tái)1和太陽能光伏板群2，所述載物臺(tái)1下部固定有蓄電池3，所述蓄電池3與所述太陽能光伏板群2連接以儲(chǔ)存所述太陽能光伏板群將太陽能轉(zhuǎn)化成的電能；所述太陽能光伏板群2由n對(duì)太陽能光伏板組構(gòu)成，每個(gè)太陽能光伏板組包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)太陽能光伏板；

所述載物機(jī)器人還包括運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4與所述蓄電池連接。

在本發(fā)明的一個(gè)可行實(shí)施例中，如圖2所示，所述太陽能光伏板群2有三對(duì)太陽能光伏板組，即太陽能光伏板組21、太陽能光伏板組22和太陽能光伏板組23構(gòu)成。

具體地，每個(gè)太陽能光伏板組中的第一太陽能光伏板的第一連接部201-1和第二太陽能光伏板的第一連接部202-1均與所述載物臺(tái)1轉(zhuǎn)動(dòng)連接；每個(gè)太陽能光伏板組中的兩個(gè)太陽能光伏板之間均通過一個(gè)伸縮機(jī)構(gòu)5相連，所述伸縮機(jī)構(gòu)5包括電動(dòng)機(jī)51和受控于所述電動(dòng)機(jī)的伸縮桿52，通過所述伸縮桿52的伸縮，所述太陽能光伏板的角度發(fā)生變化，從而能夠盡可能地與光線垂直，從而提升光轉(zhuǎn)化率；具體地，所述伸縮桿52包括第一支桿和第二支桿，所述第一支桿和第二支桿之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接；每個(gè)太陽能光伏板組中的兩個(gè)太陽能光伏板均為質(zhì)地均勻的構(gòu)件，太陽能光伏板的質(zhì)心設(shè)置有固定連接件，第一太陽能光伏板的質(zhì)心設(shè)置有第一固定連接件201-2，第二太陽能光伏板的質(zhì)心設(shè)置有第二固定連接件202-2，所述第一固定連接件201-2與第一支桿鉸接，所述第二固定件202-2與第二支桿鉸接。

每個(gè)太陽能光伏板組均布設(shè)有光感裝置6和控制裝置7，具體地，所述光感裝置6和所述控制裝置7通訊連接，均可以固定于所述伸縮機(jī)構(gòu)5之上。所述光感裝置6和所述控制裝置7通訊連接，所述控制裝置7控制所述太陽能光伏板組對(duì)應(yīng)的伸縮機(jī)構(gòu)5中的電動(dòng)機(jī)51從而控制所述太陽能光伏板的角度。

具體地，所述光感裝置中設(shè)置有感光電路和選擇電路，具體地，所述感光電路分為第一感光電路和第二感光電路，所述第一感光電路鋪設(shè)于所述太陽能光伏板組的第一太陽能光伏板，所述第二感光電路鋪設(shè)于所述太陽能光伏板組的第二太陽能光伏板。感光電路用于感知太陽能光伏板組各個(gè)部分接收的光強(qiáng)。每個(gè)感光電路均包括兩條并聯(lián)的感光支路，第一支路用于感知太陽能光伏板x軸方向的光強(qiáng)，第二支路用于感知太陽能光伏板y軸方向的光強(qiáng)。

所述選擇電路接收第一感光電路和第二感光電路發(fā)出的電信號(hào)，綜合選擇電信號(hào)較強(qiáng)的感光電路發(fā)出的電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳送至控制裝置以使得控制裝置能夠根據(jù)接收到較強(qiáng)信號(hào)的太陽能光伏板的當(dāng)前接收的光線情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)該太陽能光伏板的姿態(tài)，使之盡可能達(dá)到與太陽光線垂直的姿態(tài)以提升其光轉(zhuǎn)化率。所述選擇電路實(shí)現(xiàn)了相對(duì)設(shè)置的太陽能光伏板的擇優(yōu)控制，即控制能夠接受較多太陽能的太陽能光伏板的姿態(tài)。

具體地，每個(gè)感光電路的每條支路均包括兩個(gè)電壓比較器和兩條感光分支，其中第一感光元件組和pc1通過第一電位器rp1與第二感光元件組pc2串聯(lián)構(gòu)成第一感光分支；第三感光元件組pc3第二電位器rp2與第四感光元件組pc4串聯(lián)構(gòu)成第二感光分支；兩個(gè)電壓比較器的負(fù)輸入端相連通，第一電壓比較器的正輸入端與第一電位器rp1連通，第二電壓比較器的正輸入端與第二電位器rp2連通；其中，所述第一感光元件組和pc1和第三感光元件組pc3沿太陽能光伏板x軸方向分布，所述第二感光元件組pc2和第四感光元件組pc4沿太陽能光伏板y軸方向分布。

為了使得電信號(hào)能夠被放大以便于選擇電路對(duì)電信號(hào)進(jìn)行選擇，所述第一電位器rp1與第一放大器連接，所述第二電位器rp2與第二放大器連接。感光電路如此設(shè)計(jì)，能夠使得當(dāng)pc1、pc2、pc3和pc4同時(shí)受環(huán)境自然光作用時(shí)，rp1和rp2的中心點(diǎn)電壓不變，此時(shí)輸出電壓最小，電信號(hào)最弱，當(dāng)前太陽能光伏板的姿態(tài)不需要改變；如果只有pc1、pc3受太陽光照射，則第一放大器輸出高電平信號(hào)，如果只有pc2、pc4受太陽光照射，則第二放大器輸出高電平信號(hào)，這兩種情況下，可能引發(fā)控制裝置調(diào)整當(dāng)前太陽能光伏板的姿態(tài)。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐平臺(tái)41、驅(qū)動(dòng)電機(jī)42和不止一個(gè)車輪組件43，所述支撐平臺(tái)41與所述載物臺(tái)1通過不止一條支撐桿(圖中未示出)相連，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)42與所述蓄電池3連接，所述車輪組件43受控于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)42。所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括控制模塊，所述控制模塊用于控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)所述車輪運(yùn)動(dòng)。所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括通訊模塊，所述通訊模塊用于與外界通訊；所述通訊模塊支持2g、3g、4g、紅外、藍(lán)牙和wifi通訊。

為了使得所述載物機(jī)器人能夠更加穩(wěn)定地載物和運(yùn)輸貨物，本發(fā)明實(shí)施例還對(duì)于所述載物機(jī)器人的車輪組件進(jìn)行了改進(jìn)，所述車輪組件包括一個(gè)外輪和一個(gè)內(nèi)輪，所述外輪沿其內(nèi)圓周開設(shè)一個(gè)第一凹槽，所述內(nèi)輪固設(shè)于所述第一凹槽內(nèi)，所述車輪組件還包括一個(gè)平衡件，所述平衡件滑動(dòng)設(shè)置于所述內(nèi)輪的外圓周且收容于所述第一凹槽內(nèi)，所述平衡件的重力大于所述平衡件與所述內(nèi)輪之間的摩擦力。所述平衡件的長(zhǎng)度為所述內(nèi)輪周長(zhǎng)的六分之一。對(duì)于車輪組件的改進(jìn)目的在于，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的平衡件由于其自身的重力而始終保持在內(nèi)輪的下方，從而使載物機(jī)器人車輪重心較穩(wěn)定，在行使的過程中不易翻車。

為了提升所述載物機(jī)器人的智能性，本發(fā)明實(shí)施例提供的控制模塊為一種基于電子眼的控制模塊，所述電子眼為用于識(shí)別預(yù)設(shè)路標(biāo)的圖像拍攝與識(shí)別裝置，所述預(yù)設(shè)路標(biāo)由黑色背景正六邊形輪廓和多個(gè)白色特征部構(gòu)成，所述特征部為實(shí)心圓。黑白色的預(yù)設(shè)路標(biāo)設(shè)計(jì)能夠避免當(dāng)光照范圍大幅變化時(shí)，識(shí)別效果不理想的問題。正六邊形輪廓的設(shè)計(jì)是為了路標(biāo)與電子眼的攝像頭即使在姿態(tài)完全不同的情況下，電子眼也能準(zhǔn)確識(shí)別出路標(biāo)，而白色實(shí)心圓設(shè)計(jì)能夠使得在深度離焦條件下，能夠避免在在圖像識(shí)別過程中，圖像經(jīng)過二值化之后特征部產(chǎn)生粘連。

具體地，所述基于電子眼的控制模塊如圖3所示包括：

圖像攝取單元，用于拍攝在所述載物機(jī)器人行進(jìn)過程中出現(xiàn)的預(yù)設(shè)路標(biāo)。

圖像預(yù)處理單元，用于對(duì)拍攝到的包含預(yù)設(shè)路標(biāo)的圖像進(jìn)行裁剪以得只包括預(yù)設(shè)路標(biāo)的目標(biāo)圖像。

特征提取單元，用于對(duì)所述目標(biāo)圖像進(jìn)行特征提取以得到關(guān)鍵點(diǎn)描述子。

具體地，在所述特征提取單元執(zhí)行下述操作：

(1)構(gòu)建所述目標(biāo)圖像的多個(gè)分析模板，所述分析模板的獲取公式為m(x,y,s)＝(t(x,y,ks)-t(x,y,s))*i(x,y)，其中i(x,y)為目標(biāo)圖像區(qū)域，s標(biāo)識(shí)圖像的平滑程度，t(x,y)為模糊子。

具體地，其中，模糊子中使用的模糊模板的大小為m*n。

(2)得到基于分析模板的關(guān)鍵點(diǎn)描述子：對(duì)(1)中的分析模板進(jìn)行泰勒展開，并求其極值點(diǎn)得到關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，關(guān)鍵點(diǎn)處的灰度值構(gòu)成關(guān)鍵點(diǎn)描述子。

控制指令存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)規(guī)范關(guān)鍵點(diǎn)描述子，所述規(guī)范關(guān)鍵點(diǎn)描述子為根據(jù)控制指令對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)路標(biāo)提取出的關(guān)鍵點(diǎn)描述子。

控制指令初判單元，用于將特征提取單元中得到的關(guān)鍵點(diǎn)描述子與控制指令存儲(chǔ)單元中的關(guān)鍵點(diǎn)描述子一一比對(duì)，并得到疑似目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)描述子，所述疑似目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)描述子為與所述特征提取單元中得到的關(guān)鍵點(diǎn)描述子歐式距離最為接近規(guī)范關(guān)鍵點(diǎn)描述子。

控制指令確認(rèn)單元，用于判斷所述疑似目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)描述子與所述特征提取單元中得到的關(guān)鍵點(diǎn)描述子的歐式距離是否小于預(yù)設(shè)閾值，若是，則將所述目標(biāo)關(guān)鍵點(diǎn)描述子對(duì)應(yīng)的控制指令作為所述載物機(jī)器人得到的控制指令，并根據(jù)所述得到的控制指令控制車輪組件43運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于電子眼的控制裝置能夠使得載物機(jī)器人根據(jù)某種預(yù)設(shè)路標(biāo)而自行運(yùn)動(dòng)，從而顯著提升其智能性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。