一种人工智能避障底盘
阅读说明：本技术 一种人工智能避障底盘 (Artificial intelligence keeps away barrier chassis ) 是由 张金伶 王彦波 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及智能避障技术领域,尤其涉及一种人工智能避障底盘,其包括承重板、第一驱动组件、第二支撑板、滑板和第一气缸；承重板上设置第一支撑板,第一支撑板前后侧面上分别设置障碍物检测装置和控制系统；两组第一滑块滑动设置在承重板底部；两组支撑柱分别竖直设置在两组第一滑块底部；两组第一驱动装置分别设置在两组支撑柱底部；第一驱动组件设置两组；第二支撑板设置在承重板底部；滑板两端分别与两组第一滑块连接；两组第一气缸分别设置在两组第二支撑板相对的端面上。本发明中,当障碍物很小时,承重板能直接通过,当障碍物再高一点时,还能通过利用第二驱动组件来抬高承重板的离地高度,顺利通过障碍物。(The invention relates to the technical field of intelligent obstacle avoidance, in particular to an artificial intelligent obstacle avoidance chassis which comprises a bearing plate, a first driving assembly, a second supporting plate, a sliding plate and a first air cylinder, wherein the bearing plate is arranged on the bearing plate; the bearing plate is provided with a first supporting plate, and the front side and the rear side of the first supporting plate are respectively provided with an obstacle detection device and a control system; the two groups of first sliding blocks are arranged at the bottom of the bearing plate in a sliding manner; the two groups of support columns are respectively vertically arranged at the bottoms of the two groups of first sliding blocks; the two groups of first driving devices are respectively arranged at the bottoms of the two groups of supporting columns; two groups of first driving components are arranged; the second supporting plate is arranged at the bottom of the bearing plate; two ends of the sliding plate are respectively connected with the two groups of first sliding blocks; the two groups of first air cylinders are respectively arranged on the opposite end surfaces of the two groups of second supporting plates. According to the invention, when the obstacle is small, the bearing plate can directly pass through the obstacle, and when the obstacle is higher a little, the ground clearance of the bearing plate can be raised by using the second driving assembly, so that the bearing plate can smoothly pass through the obstacle.)
技术领域
本发明涉及智能避障技术领域，尤其涉及一种人工智能避障底盘。
背景技术
随着科学技术的发展，智能设备使用越来越普遍，智能设备主要包括底盘和躯干两部分组成，底盘主要起到稳固和运动的作用，智能设备上会设置识别障碍物的机构，在识别到前方障碍物后，智能设备会进行转弯规避障碍物，即使是较小的(高度低于底盘高度，宽度低于轮组间距离)障碍物，智能设备也会选择绕行，这就导致在移动过程中浪费较多的时间，导致智能设备的输送效率降低。
发明内容
本发明目的是针对背景技术中存在的避障底盘需要绕过障碍物导致输送效率降低的问题，提出一种人工智能避障底盘。
一方面，本发明提出了一种人工智能避障底盘，包括承重板、第一驱动组件、第二支撑板、滑板和第一气缸；第一驱动组件包括第一滑块、支撑柱和第一驱动装置；
承重板上设置第一支撑板，第一支撑板前侧面上设置障碍物检测装置，第一支撑板后侧面上设置控制系统，障碍物检测装置用来测量前方障碍物的宽度和高度，控制系统与障碍物检测装置数据传输连接；第一滑块沿承重板宽度方向滑动设置在承重板底部，第一滑块设置两组；支撑柱设置两组，两组支撑柱分别竖直设置在两组第一滑块底部；第一驱动装置设置两组，两组第一驱动装置分别设置在两组支撑柱底部，控制系统与第一驱动装置控制连接；第一驱动组件设置两组，两组第一驱动组件分别位于承重板底部前后两端，位于前端的第一驱动组件中的第一驱动装置上设置第一前轮，第一驱动装置用来带动第一前轮转动和转向，位于后端的第一驱动组件中的支撑柱底部不设置第一驱动装置，而是设置一组第一安装块，第一安装块上转动设置第一后轮；
第二支撑板沿承重板长度方向设置在承重板底部，第二支撑板设置两组；滑板沿承重板宽度方向滑动设置在承重板底部，滑板两端分别与两组第一滑块连接，滑板设置两组；第一气缸设置两组，两组第一气缸分别设置在两组第二支撑板相对的端面上，两组第一气缸的伸缩端分别与两组滑板连接，控制系统与第一气缸控制连接。
优选的，还包括第二驱动组件；第二驱动组件包括转轴、第三支撑板和第二驱动装置；滑板上设置有供转轴穿过的通孔；转轴两端分别与两组第二支撑板转动连接，转轴穿过通孔；第三支撑板设置两组，两组第三支撑板倾斜设置在转轴上，两组第三支撑板位于两组第一滑块之间；两组第二驱动装置分别设置在两组第三支撑板底部，控制系统与第二驱动装置控制连接；第二驱动组件设置两组，两组第二驱动组件分别位于承重板底部的前后两端，位于前端的第二驱动组件中的第三支撑板朝承重板前侧下方倾斜，且第二驱动装置上设置第二前轮，第二驱动装置用来控制第二前轮的转动和转向角度，位于后端的第二驱动组件中的第三支撑板朝承重板后侧下方倾斜，位于后端的第二驱动组件中的第三支撑板底部不设置第二驱动装置，而是设置第二安装块，第二安装块上转动设置第二后轮；第三支撑板处于竖直状态下，第一前轮和第一后轮脱离地面，承重板底部设置有带动两组转轴同步反向转动的第一动力组件。
优选的，第一驱动装置设置在位于后侧的第一驱动组件中的支撑柱底部，第一安装块设置在位于前侧的第一驱动组件中的支撑柱底部，形成后驱结构。
优选的，每一组第二驱动组件中的两组第三支撑板之间通过连接板连接，连接板和第三支撑板之间设置加固肋板，加固肋板、第三支撑板以及连接板之间形成三角支撑。
优选的，第一动力组件包括齿轮和齿条；承重板底部设置垂直连通的第一条形槽和第二条形槽，第一条形槽沿承重板前进方向设置；齿轮设置两组，两组齿轮分别设置在两组转轴上；齿条沿承重板长度方向滑动设置在第一条形槽顶部槽壁上，齿条设置两组，两组齿条分别与两组齿轮啮合；第二条形槽内设置有带动两组齿条相互靠近的第二动力组件。
优选的，第二动力组件包括固定块、连接杆、第二滑块和第二气缸；固定块设置两组，两组固定块分别设置在两组齿条相对的端面上；第二滑块沿第二条形槽长度方向滑动设置在第二条形槽的顶部槽壁上；连接杆两端分别与固定块以及第二滑块转动连接，连接杆与齿条滑动方向不平行，连接杆设置两组；第二气缸设置在第二条形槽内，第二气缸的伸缩方向与第二条形槽的长度方向相同，第二气缸的伸缩端与第二滑块连接，控制系统与第二气缸控制连接。
优选的，第三支撑板处于竖直状态下，两组齿条分别与第一条形槽前后两侧槽壁贴合。
另一方面，本发明提出一种上述人工智能避障底盘的避障方法，包括以下步骤：S1、控制系统控制第一驱动装置带动第一前轮转动，以前驱的方式驱动承重板前进，承重板上用来放置输送货品；S2、设定第三支撑板倾斜和支撑柱竖直状态下能通过的障碍物最大高度为A最大宽度为B，第三支撑板竖直状态下能通过的障碍物最大高度为C最大宽度为D，障碍物检测装置探测承重板前方的障碍物，得出障碍物的高度E和宽度F，将高度E和宽度F数据传输至控制系统；
S3、控制系统将高度E和设定值A、C对比，将宽度F与设定值B、D对比；S4、当障碍物高度E大于设定值A和C，或者障碍物宽度大于设置值B时，第一驱动装置带动第一前轮转向，承重板从侧面绕过障碍物；S5、当障碍物高度E小于设定值A，且障碍物宽度F小于设定值B时，承重板直接通过障碍物，不发生转向，若障碍物会与某一侧的第一前轮或者第一后轮发生碰撞时，第一气缸通过伸缩带动滑板移动，调节某一侧的第一前轮和第一后轮位置，进行避让，同时第一驱动装置调节第一前轮的转动角度，使其倾斜前进；S6、当障碍物高度E大于设定值A小于设定值C，且障碍物宽度F小于设定值D时，第二驱动装置启动，第二气缸带动第二滑块移动，通过连接杆推动两组齿条相互远离，带动两组齿轮反向转动，使转轴带动第三支撑板转动，直到第三支撑板处于竖直状态，第二驱动装置调节第二前轮的角度，使承重板通过障碍物。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：障碍物过大时，承重板从侧面绕过障碍物，当障碍物很小时，承重板能直接通过，不需要绕行，节省时间，当障碍物再高一点时，还能通过利用第二驱动组件来抬高承重板的离地高度，顺利通过障碍物，提高输送效率。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为图1的仰视图；
图3为图2中的A处放大示意图；
图4为图2中的B处放大示意图；
图5为避障方法的流程图。
附图标记：1、承重板；2、第一支撑板；3、障碍物检测装置；4、控制系统；5、第一滑块；6、支撑柱；7、第一驱动装置；8、第一安装块；9、第一前轮；10、第一后轮；11、第二支撑板；12、转轴；13、通孔；14、滑板；15、第一气缸；16、第一条形槽；17、第二条形槽；18、第三支撑板；19、第二驱动装置；20、第二安装块；21、第二前轮；22、第二后轮；23、连接板；24、加固肋板；25、齿轮；26、齿条；27、固定块；28、连接杆；29、第二滑块；30、第二气缸。
具体实施方式
实施例一
如图1-2所示，本发明提出的一种人工智能避障底盘，包括承重板1、第一驱动组件、第二支撑板11、滑板14和第一气缸15；第一驱动组件包括第一滑块5、支撑柱6和第一驱动装置7；
承重板1上设置第一支撑板2，第一支撑板2前侧面上设置障碍物检测装置3，第一支撑板2后侧面上设置控制系统4，障碍物检测装置3用来测量前方障碍物的宽度和高度，控制系统4与障碍物检测装置3数据传输连接；第一滑块5沿承重板1宽度方向滑动设置在承重板1底部，第一滑块5设置两组；支撑柱6设置两组，两组支撑柱6分别竖直设置在两组第一滑块5底部；第一驱动装置7设置两组，两组第一驱动装置7分别设置在两组支撑柱6底部，控制系统4与第一驱动装置7控制连接；第一驱动组件设置两组，两组第一驱动组件分别位于承重板1底部前后两端，位于前端的第一驱动组件中的第一驱动装置7上设置第一前轮9，第一驱动装置7用来带动第一前轮9转动和转向，位于后端的第一驱动组件中的支撑柱6底部不设置第一驱动装置7，而是设置一组第一安装块8，第一安装块8上转动设置第一后轮10；
第二支撑板11沿承重板1长度方向设置在承重板1底部，第二支撑板11设置两组；滑板14沿承重板1宽度方向滑动设置在承重板1底部，滑板14两端分别与两组第一滑块5连接，滑板14设置两组；第一气缸15设置两组，两组第一气缸15分别设置在两组第二支撑板11相对的端面上，两组第一气缸15的伸缩端分别与两组滑板14连接，控制系统4与第一气缸15控制连接。
本实施例的工作过程：控制系统4控制第一驱动装置7带动第一前轮9转动，以前驱的方式驱动承重板1前进，承重板1上用来放置输送货品，设定能通过的障碍物最大高度为A最大宽度为B，障碍物检测装置3探测承重板1前方的障碍物，得出障碍物的高度E和宽度F，将高度E和宽度F数据传输至控制系统4，当障碍物高度E大于设定值A，或者障碍物宽度大于设置值B时，第一驱动装置7带动第一前轮9转向，承重板1从侧面绕过障碍物，当障碍物高度E小于设定值A，且障碍物宽度F小于设定值B时，承重板1直接通过障碍物，不发生转向，若障碍物会与某一侧的第一前轮9或者第一后轮10发生碰撞时，第一气缸15通过伸缩带动滑板14移动，调节某一侧的第一前轮9和第一后轮10位置，进行避让，同时第一驱动装置7调节第一前轮9的转动角度，使其倾斜前进，向外侧或者内侧移动一小段距离，规避与障碍物发生碰撞的可能。本实施例中，对于较小的障碍物不需要整个底盘发生转向，而是经判断后直接直线通过，提高了输送效率。
所述第一驱动装置7设置在位于后侧的第一驱动组件中的支撑柱6底部，第一安装块8设置在位于前侧的第一驱动组件中的支撑柱6底部，形成后驱结构，前驱还是后驱根据实际使用需求决定。
实施例二
如图2所示，本发明提出的一种人工智能避障底盘，相较于实施例一，本实施例还包括第二驱动组件；第二驱动组件包括转轴12、第三支撑板18和第二驱动装置19；滑板14上设置有供转轴12穿过的通孔13；转轴12两端分别与两组第二支撑板11转动连接，转轴12穿过通孔13；第三支撑板18设置两组，两组第三支撑板18倾斜设置在转轴12上，两组第三支撑板18位于两组第一滑块5之间；两组第二驱动装置19分别设置在两组第三支撑板18底部，控制系统4与第二驱动装置19控制连接；第二驱动组件设置两组，两组第二驱动组件分别位于承重板1底部的前后两端，位于前端的第二驱动组件中的第三支撑板18朝承重板1前侧下方倾斜，且第二驱动装置19上设置第二前轮21，第二驱动装置19用来控制第二前轮21的转动和转向角度，位于后端的第二驱动组件中的第三支撑板18朝承重板1后侧下方倾斜，位于后端的第二驱动组件中的第三支撑板18底部不设置第二驱动装置19，而是设置第二安装块20，第二安装块20上转动设置第二后轮22；第三支撑板18处于竖直状态下，第一前轮9和第一后轮10脱离地面，承重板1底部设置有带动两组转轴12同步反向转动的第一动力组件。
本实施例中，设定第三支撑板18倾斜和支撑柱6竖直状态下能通过的障碍物最大高度为A最大宽度为B，第三支撑板18竖直状态下能通过的障碍物最大高度为C最大宽度为D，障碍物检测装置3探测承重板1前方的障碍物，得出障碍物的高度E和宽度F，当障碍物高度E大于设定值A小于设定值C，且障碍物宽度F小于设定值D时，第二驱动装置19启动，第一动力组件带动两组转轴12同步反向转动，转轴12带动第三支撑板18转动，直到第三支撑板18处于竖直状态，第二驱动装置19调节第二前轮21的角度，使承重板1通过障碍物，对于较高一点的障碍物可以通过放下第二驱动组件来通过，进一步提高输送效率。
所述每一组第二驱动组件中的两组第三支撑板18之间通过连接板23连接，连接板23和第三支撑板18之间设置加固肋板24，加固肋板24、第三支撑板18以及连接板23之间形成三角支撑，增强稳定性。
实施例三
如图4-5所示，本发明提出的一种人工智能避障底盘，相较于实施例一或实施例二，第一动力组件包括齿轮25和齿条26；承重板1底部设置垂直连通的第一条形槽16和第二条形槽17，第一条形槽16沿承重板1前进方向设置；齿轮25设置两组，两组齿轮25分别设置在两组转轴12上；齿条26沿承重板1长度方向滑动设置在第一条形槽16顶部槽壁上，齿条26设置两组，两组齿条26分别与两组齿轮25啮合；第二条形槽17内设置有带动两组齿条26相互靠近的第二动力组件。
本实施例中，第二动力组件带动两组齿条26相互靠近，即可通过齿轮25带动转轴12转动，转轴12转动即可使第二前轮21和第二后轮22接触地面，通过第三支撑板18来抬升承重板1的离地高度，便于障碍物通过。
所述第二动力组件包括固定块27、连接杆28、第二滑块29和第二气缸30；固定块27设置两组，两组固定块27分别设置在两组齿条26相对的端面上；第二滑块29沿第二条形槽17长度方向滑动设置在第二条形槽17的顶部槽壁上；连接杆28两端分别与固定块27以及第二滑块29转动连接，连接杆28与齿条26滑动方向不平行，连接杆28设置两组；第二气缸30设置在第二条形槽17内，第二气缸30的伸缩方向与第二条形槽17的长度方向相同，第二气缸30的伸缩端与第二滑块29连接，控制系统4与第二气缸30控制连接；第二气缸30带动第二滑块29移动，再通过连接杆28推拉齿条26进行移动，即可带动齿轮25转动。
所述第三支撑板18处于竖直状态下，两组齿条26分别与第一条形槽16前后两侧槽壁贴合，提高第三支撑板18竖直状态下的稳定性。
实施例四
如图1-5所示，基于上述人工智能避障底盘实施例的避障方法包括以下步骤：
S1、控制系统4控制第一驱动装置7带动第一前轮9转动，以前驱的方式驱动承重板1前进，承重板1上用来放置输送货品；
S2、设定第三支撑板18倾斜和支撑柱6竖直状态下能通过的障碍物最大高度为A最大宽度为B，第三支撑板18竖直状态下能通过的障碍物最大高度为C最大宽度为D，障碍物检测装置3探测承重板1前方的障碍物，得出障碍物的高度E和宽度F，将高度E和宽度F数据传输至控制系统4；
S3、控制系统4将高度E和设定值A、C对比，将宽度F与设定值B、D对比；
S4、当障碍物高度E大于设定值A和C，或者障碍物宽度大于设置值B时，第一驱动装置7带动第一前轮9转向，承重板1从侧面绕过障碍物；
S5、当障碍物高度E小于设定值A，且障碍物宽度F小于设定值B时，承重板1直接通过障碍物，不发生转向，若障碍物会与某一侧的第一前轮9或者第一后轮10发生碰撞时，第一气缸15通过伸缩带动滑板14移动，调节某一侧的第一前轮9和第一后轮10位置，进行避让，同时第一驱动装置7调节第一前轮9的转动角度，使其倾斜前进；
S6、当障碍物高度E大于设定值A小于设定值C，且障碍物宽度F小于设定值D时，第二驱动装置19启动，第二气缸30带动第二滑块29移动，通过连接杆28推动两组齿条26相互远离，带动两组齿轮25反向转动，使转轴12带动第三支撑板18转动，直到第三支撑板18处于竖直状态，第二驱动装置19调节第二前轮21的角度，使承重板1通过障碍物。
本实施例中，障碍物过大时，承重板1从侧面绕过障碍物，当障碍物很小时，承重板1能直接通过，不需要绕行，节省时间，当障碍物再高一点时，还能通过利用第二驱动组件来抬高承重板1的离地高度，顺利通过障碍物，提高输送效率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。
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