一种自动行走载货箱
专利汇可以提供一种自动行走载货箱专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种自动行走载货箱，包括：载货 箱体 ，载货箱体上安装有的旋转红外摄像头、 超 声波 传感器 ，条码 扫描仪 、FRID扫描仪、 电机 控制 锁 匙、内置GPS 定位 系统、蓝牙传感器、喇叭、摄像头、 中央处理器 和带有APP程序及显示器的电脑，以及 重心 调节机构；载货箱体套在双腿髋关节机构上，双腿髋关节机构由左右腿连接 支撑 ，左右腿分别由上述的脚掌关节机构连接支撑。本发明把双足行走的双腿髋的关节机构用作 机器人 的髋关节机构，此时，机器人可以进行多种动作，比如，能载货、旋转或上下 楼梯 等，用脚部的轮子自动 滑行 ，也能够自然行走。，下面是一种自动行走载货箱专利的具体信息内容。
1.一种自动行走载货箱的脚掌关节机构，其包括：左右各带有一个带刹车外转子直流一体电机和一个辅助轮子的脚掌，左右脚掌上各安装有两个方向的超声波传感器。
2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：所述左右脚掌各起到左右脚部支撑作用，带刹车外转子直流一体电机和辅助轮子分别安装在左右脚掌内部，左脚掌外侧设有的超声波传感器检测与左边物体的距离，左脚掌前端设有的超声波传感器检测与左前端物体的距离，右脚掌外侧设有的超声波传感器检测与右边物体的距离，右脚掌前端设有的超声波传感器检测与右前端物体的距离。
3.一种自动行走载货箱的双腿髋关节机构，其包括：左右腿的3个关节部各安装有带刹车外转子直流一体电机，并被分别连接到双腿髋关节上，左右腿分别与权利要求1或2所述的脚掌关节机构连接，左右腿的小腿部安装有可充电的动力电源，可无线充电。
4.根据权利要求3所述的机构，其特征在于：所述双腿髋关节机构通过带刹车外转子直流一体电机与脚掌连接，小腿与大腿也通过带刹车外转子直流一体电机连接，大腿与髋关节也通过带刹车外转子直流一体电机连接，且被用作自动行走载货箱的支撑作用并自带动力电源装置且能充电（包括无线充电），各关节连接部的带刹车外转子直流一体电机可在一定角度自由旋转。
5.一种自动行走载货箱的重心调节机构，其包括：权利要求3或4所述的双腿髋关节机构上连接的载货箱体，载货箱体内安装有电机，电机前端安装有重心调节块，还包括重心传感器。
6.根据权利要求5项所述的机构，其特征在于：所述自动行走载货箱的左右重心能通过电机的转动调节自动行走载货箱的整体重心。
7.一种自动行走载货箱，其包括：载货箱体，载货箱体上安装有的旋转红外摄像头、超声波传感器，条码扫描仪、FRID扫描仪、电机控制锁匙、内置GPS定位系统、蓝牙传感器、喇叭、摄像头、中央处理器和带有APP程序及显示器的电脑，以及权利要求5或6所述的重心调节机构；载货箱体套在权利要求3或4所述的双腿髋关节机构上，双腿髋关节机构由左右腿连接支撑，左右腿分别由权利要求1或2所述的脚掌关节机构连接支撑。
8.根据权利要求7所述的自动行走载货箱，其特征在于：中央处理器根据重心传感器反馈的信息，超声波检测外部环境的状态，通过流程判断驱动带刹车外转子直流一体电机运动，做到防止自动行走载货箱跌倒，自动发声提示路人防止碰撞，自动规划行走线路及防止走失，自动走楼梯、按电梯楼层，当与用户货物交接时，通过安装在自动行走载货箱的条码扫描仪或FRID扫描仪扫描货物并确认正确的货物，如果用户拿错需及时发声提醒。
9.根据权利要求7或8所述的自动行走载货箱，其特征在于：左右腿包括左小腿、右小腿、左大腿和右大腿；
所述的左小腿包含左小腿部、左下连接部和左上连接部，左小腿部上连接有左上连接部、下连接有左下连接部，左下连接部通过带刹车外转子直流一体电机与左脚掌的上连接部相连，左动力电池直接安装在左小腿上；右小腿包含右小腿部、右下连接部和右上连接部，右小腿部上连接有右上连接部、下连接有右下连接部，右下连接部通过带刹车外转子直流一体电机与右脚掌的上连接部相连，右动力电池直接安装在右小腿上；
所述的左大腿包含左大腿部、左下连接部和左上连接部，左大腿部上连接有左下连接部、下连接有左下连接部，左下连接部通过带刹车外转子直流一体电机与左小腿的左上连接部相连；左上连接部并通过带刹车外转子直流一体电机与髋关节的左连接部相连；右大腿包含右大腿部、右上连接部和右下连接部，右大腿部上连接有右上连接部、下连接有右下连接部，右下连接部通过带刹车外转子直流一体电机与右小腿的右上连接部相连；右上连接部并通过带刹车外转子直流一体电机与髋关节的右连接部相连。
10.根据权利要求1-9任一所述的机构或载货箱，其特征在于：所述的带刹车外转子直流一体电机中使用的电机为外传子的DDSM电机,所述的DDSM电机包括电机定子和电机外转子，所述的带刹车外转子直流一体电机包含有带定位柱左端盖、刹车电磁铁一、刹车电磁铁二、支撑柱、刹车活动片、刹车摩擦片、锁紧螺母，电机定子、电机外转子、转子外轮、轴承一、轴承二、编码器转盘、右端盖、读头固定座、光电编码器读头,电路板安装壳、第一电路板、第二电路板和电路板支撑柱，带定位柱左端盖通过轴承一与转子外轮的左侧面接触，右端盖嵌套在带定位柱左端盖的定位柱的右侧通过轴承二与转子外轮右侧面接触，读头固定座嵌套在左端盖的定位柱的右侧与电机定子的右侧面相接触，通过锁紧螺母把带定位柱左端盖、电机定子、读头固定座、右端盖固定在一起；电机外转子嵌套在转子外轮里面且能带动转子外轮一起转动，电机定子嵌套在电机外转子里面，并且电机定子嵌套在带定位柱左端盖的定位柱上而固定，带定位柱左端盖侧面上安装有刹车电磁铁一、刹车电磁铁二，刹车活动片所设有的凹槽处套在刹车电磁铁一、刹车电磁铁二的边缘上，刹车摩擦片通过支撑柱固定在刹车活动片上，第一电路板、第二电路板安装在电路板安装壳里面，电路板安装壳嵌套在带定位柱左端盖的定位柱上而固定；编码器转盘固定在转子外轮的右侧且能随着转子外轮转动，光电编码器读头固定在读头固定座上且能与编码器转盘相配合，光电编码器读头能读取编码器转盘的信息传输给第一电路板或/和第二电路板所设有的光电编码器接口电路，传入第一电路板或/和第二电路板所设有的伺服驱动器；
所述的伺服驱动器包含有稳压电源模块、晶振模块、外部存储模块、光电编码器接口、PWM三相桥功率放大电路、DSP嵌入式微控制器模块、带隔离电路的RS232通讯模块、带隔离电路的CAN通讯模块或EtherCAT通讯模块、大功率场效应管驱动电路，所述的晶振模块、带隔离电路的RS232通讯模块、带隔离电路的CAN通讯模块或EtherCAT通讯模块、光电编码器接口、电流检测模块、外部存储模块、PWM三相桥功率放大电路模块分别与DSP嵌入式微控制器模块连接，大功率场效应管驱动电路与PWM三相桥功率放大电路模块连接后控制DDSM电机运动， DDSM电机经光电编码器、光电编码器接口与DSP嵌入式微控制器模块连接；RS232通讯模块与CAN通讯模块或EtherCAT通讯模块分别与中央处理器连接。
一种自动行走载货箱
技术领域
背景技术
发明内容
所述的左大腿包含左大腿部、左下连接部和左上连接部，左大腿部上连接有左下连接部、下连接有左下连接部，左下连接部通过带刹车外转子直流一体电机与左小腿的左上连接部相连；左上连接部并通过带刹车外转子直流一体电机与髋关节的左连接部相连；右大腿包含右大腿部、右上连接部和右下连接部，右大腿部上连接有右上连接部、下连接有右下连接部，右下连接部通过带刹车外转子直流一体电机与右小腿的右上连接部相连；右上连接部并通过带刹车外转子直流一体电机与髋关节的右连接部相连。
具体实施方式
1-1-4位于左脚掌的支撑部1-1-1的前端、超声波传感器1-1-5位于左脚掌的支撑部1-1-1的左侧；右脚掌1-2包含右脚掌的支撑部1-2-1、右辅助轮子1-2-2和带刹车外转子直流一体电机D2，右辅助轮子1-2-2和带刹车外转子直流一体电机D2安装在右脚掌的支撑部1-2-1的内部，右辅助轮子1-2-2能由转动的带刹车外转子直流一体电机D2带动而一起行走，右脚掌的上连接部1-2-3位于右脚掌的支撑部1-2-1的后端的上部位置、超声波传感器1-2-4位于右脚掌支撑部1-2-1的前端、超声波传感器1-2-5位于右脚掌支撑部1-2-1的右侧；
第一部分的工作原理或过程：当自动行走载货箱开始工作时，载货箱上方的旋转红外摄像头5-4自动开启并以均匀的速度旋转，检测前方及周边的状态，并与超声波传感器的反馈的信息给中央处理器，中央处理器判断是否可直接前进，如果可以前进就发送指令给带刹车外转子直流一体电机D1、D2并让它们转动，从而相应带动左右辅助轮子一起转动行走，如果是提醒的距离则中央处理器则发送减速指令给带刹车外转子直流一体电机D1、D2并让它们降低速度，如果是危险的距离则中央处理器则发送停止指令给带刹车外转子直流一体电机D1、D2停止，则本发明的整个左脚掌1-1、右脚掌1-2停止移动。同理，中央处理器可以指令带刹车外转子直流一体电机D1、D2后退。当中央处理器控制带刹车外转子直流一体电机D1、D2不同步转动时，左脚掌1-1、右脚掌1-2能进行转弯行走，并通过侧向的超声波传感器探测到是否到达目的地或侧向障碍物情况，以控制左脚掌1-1、右脚掌1-2是否行走。
2通过带刹车外转子直流一体电机D3与左脚掌的上连接部1-1-3相连，左动力电池2-1-3直接安装在左小腿2-1上；右小腿2-2包含右小腿部2-2-1、右下连接部2-2-2和右上连接部2-
2-4，右小腿部2-2-1上连接有右上连接部2-2-4、下连接有右下连接部2-2-2，右下连接部2-
2-2通过带刹车外转子直流一体电机D4与右脚掌的上连接部1-2-3相连，右动力电池2-2-3直接安装在右小腿2-2上；上述的左右动力电池分别提供本发明相应位置（左或右）的要用电力的模块或元器件的电压和电流，比如左动力电池可以供应左腿的带刹车外转子直流一体电机D3、D5、D7等的电流和电压。还可以提供旋转红外摄像头、超声波传感器，条码扫描仪、FRID扫描仪、电机控制锁匙及内置GPS定位系统、蓝牙传感器、喇叭、摄像头、中央处理器、APP程序、显示器的电脑的电压电流。
第四部分的双腿髋关节4包含双腿髋关节框4-1，双腿髋关节框4-1左侧边有左腿连接部4-2-1、双腿髋关节框4-1的右侧边有右腿连接部4-2-2、调节重心直流电机D9固定在双腿髋关节框4-1内部，重心调节块4-3为偏心结构，这样才会起到调节重心的作用，重心调节块
4-3安装在调节重心直流电机D9的电机轴前端，调节重心直流电机D9转动带动重心调节块
4-3转动达到调节载货箱的重心位置，重心传感器4-4-1 和重心传感器4-4-2安装在髋关节框4-1内部，中央处理器根据重心传感器4-4-1、4-4-2反馈的三维信息和将要执行的动作为运算的闭环条件，中央处理器发送指令给调节重心直流电机D9，中央处理器能边运算边调整指令使自动行走载货箱的重心到达理想状态；
如图14所示，第二、三、四部分的工作过程：比如本发明的中央处理器根据载货箱体上设有的旋转红外摄像头5-4获得外围环境的情况，判断是否需要上楼梯，如果需要中央处理器则发指令启动调节重心直流电机D9结合重心传感器反馈的三维信息，启动左腿部的带刹车外转子直流一体电机D3、D5和D7抬起左腿，启动右腿部的带刹车外转子直流一体电机D4、D6和D8以及调节重心直流电机D9使重心调节块4-3转动达到调节自动行走载货箱的重心放在右腿上，并结合左脚掌的超声波传感器探测的信息，使左腿前进上楼梯，然后中央处理器发送指令启动调节重心直流电机D9使重心调节块4-3转动以及结合重心传感器反馈的三维信息，启动左腿部的带刹车外转子直流一体电机D3、D5和D7使自动行走载货箱的重心放在左腿上，启动右腿部的带刹车外转子直流一体电机D4、D6和D8抬起右腿，并结合右脚掌的超声波传感器探测的信息，使右腿前进上楼梯，如此反复，这样就能很好地上下楼梯或过坑洼地带等。
如图4所示左大腿的左上连接部3-1-3通过带刹车外转子直流一体电机D7与双腿髋关节的左腿连接部4-2-1连接；右大腿的右上连接部3-2-3通过带刹车外转子直流一体电机D8与双腿髋关节的右腿连接部4-2-2连接；
如图5、图5a、图5b所示当调节重心直流电机D9往左转时、带动前端所连接的重心调节块往左边转动，载货箱的重心也往左边转动，当调节重心直流电机D9往右边转动时、带动前端所连接的重心调节块往右边转动，载货箱的重心也往右边；重心调节块详细图见图10、图
10a、图10b。
7-1、读头固定座8-2、右端盖8-1固定在一起；电机外转子7-2嵌套在转子外轮7-3里面且能带动转子外轮7-3一起转动，电机定子7-1嵌套在电机外转子7-2里面，并且电机定子7-1嵌套在带定位柱左端盖6-1的定位柱上而固定，带定位柱左端盖6-1侧面上安装有刹车电磁铁一6-2-1、刹车电磁铁二6-2-2，刹车活动片6-4的凹槽处套在刹车电磁铁一6-2-1、刹车电磁铁二6-2-2的边缘上，这样刹车活动片6-4就不会跑位，刹车摩擦片6-5通过支撑柱6-3固定在刹车活动片6-4上，第一电路板9-2-1、第二电路板9-2-2安装在电路板安装壳9-1里面，电路板安装壳9-1为铁皮壳，能屏蔽电机转子的电磁干扰，起到散热和保护第一电路板9-2-1、第二电路板9-2-2的作用，电路板安装壳9-1嵌套在带定位柱左端盖6-1的定位柱上而固定。
通过螺丝固定在左端盖6-1上的刹车电磁铁一6-2-1、刹车电磁铁二6-2-2为得电工作型电磁铁，刹车电磁铁一6-2-1、刹车电磁铁二6-2-2通电时工作，使刹车电磁铁一6-2-1、刹车电磁铁二6-2-2产生磁力吸住刹车摩擦片6-5，使刹车摩擦片6-5与转子外轮7-3分离，这样带刹车外转子直流一体电机得到转动信号时就可以正常转动，当自动行走载货箱报警、故障、动力电源没电时，固定在左端盖上的刹车电磁铁一6-2-1、刹车电磁铁二6-2-2断电后在弹簧作用下，使刹车电磁铁一6-2-1、刹车电磁铁二6-2-2中的铁芯弹出，带动刹车摩擦片6-5压住转子外轮7-3，使转子外轮7-3停止达到刹车的作用。编码器转盘7-5固定在转子外轮7-
3的右侧能随着转子外轮7-3转动，光电编码器读头8-3固定在读头固定座8-2上与编码器转盘7-5相配合，读取编码器转盘7-5的信息传输给第一电路板9-2-1的光电编码器接口电路，传入下述的带刹车外转子直流一体电机的伺服驱动器。
前级功率驱动电路采用PWM三相桥功率放大电路模块IR2181芯片和大功率场效应管驱动电路。IR2181是一种高电压、高速度的功率MOSFET和大功率场效应管驱动电路。IR2181具有过流保护功能，如果外部反馈电流超出设定值，IR2181就会启动电流保护电流，关闭输出通道，从而对系统起到保护作用。当采用IR2181芯片搭建电路时，需提供三对IR2181芯片电路来驱动6个大功率场效应管电路。
电流检测模块采用其内置的电流传感器检测DDSM电机电流，DDSM电机三相中某一相的电流等于其它两相电流之差或者之和。因此，只要知道其中两相的电流便可以计算出第三相电流，故电流检测只需要检测DDSM电机其中两相的电流（图中显示两相电流Ia、Ib）即可。
本系统采用采用高压线性电流传感器ir2175来检测电流。它内置电流检测和保护电路，可通过串联在绕组回路的采样电阻来进行电流采样，并且该芯片能自动将输入的模拟信号转换成数字PMW信号并可以直接送于处理器进行数据处理。
软件系统的设计对应于系统的硬件电路设计，按照控制系统的工作原理，将各功能进行模块化处理。系统主程序主要包括对时钟的配置、各功能模块函数的初始化以及定时器中断子程序等。基于TMS320F2806x丰富的片上资源和接口资源，本文设计的伺服电机驱动器可实现对DDSM电机的电流、位置及速度的控制，实现通过PID方法输出PWM波形来控制带刹车外转子直流一体电机。
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