CN111924125A - 一种多体协同全向移动智能机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多体协同全向移动智能机器人系统，包含至少三台全向移动智能机器人；全向移动智能机器人包括车体模块等；全向轮组模块安装在车体模块的左右两侧，供车体模块全向移动，能够实现前后方向、横向、斜向、零回转半径转动；抱轮机构模块铰接在车体模块中间，对机轮进行抱紧和起升；能源模块安装在车体模块中部，用于供电；抱轮机构模块采用三点悬挂式起升结构，具有自由度释放，使智能机器人在转运飞机过程中不对舰载机产生较大附加力；车体模块设有液压动力车体门，增加结构强度和刚度。本发明实现舰载机全向移动，适用于狭窄地方作业，显著提高舰载机的转运效率和贮存密度，填补飞机牵引车领域的多车协同转运空白。

Description

一种多体协同全向移动智能机器人系统

技术领域

本发明涉及一种全向移动智能机器人，特别是涉及一种多体协同全向移动智能机器人系统。

背景技术

目前，飞机牵引车常采用普通车轮驱动，依靠差速进行转弯，存在无法实现横向运动、转弯半径较大、运动不够灵活、牵引效率较低、在狭窄地方牵引困难等问题。舰载机的转运效率和贮存密度与舰艇的战斗力密切相关，采用现有飞机牵引车牵引舰载机存在转运效率和贮存密度较低的问题。因而急需一种全向移动智能机器人系统，用于全向转运舰载机，以提高舰载机的转运效率和贮存密度。

全向转运舰载机需要飞机牵引车夹抱起升承载舰载机后轮，舰载机的大部分重量集中在后轮，因而需要飞机牵引车承载大。现有飞机牵引车承载量一般较小，若承载量变大时，飞机牵引车的尺寸将会变大，现有飞机牵引车不太适用一些要求承载量大尺寸小的场合，因此设计一种承载量大而尺寸较小的飞机牵引车具有重要意义。

飞机牵引车含有抱轮机构，用于夹抱固定飞机机轮。现有抱轮机构一般适用于飞机牵引车单车牵引飞机工况，释放机轮自由放较小，不适用于三智能机器人协同转运舰载机工况。若现有抱轮机构用于三飞机牵引车协同转运飞机工况，由于释放机轮自由放较小，容易对飞机产生较大附加力。因此急需设计一种具有较多自由度释放的新型抱轮机构，为三智能机器人协同转运舰载机提供保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的问题与缺陷，本发明公开了一种多体协同全向移动智能机器人系统，该系统由多个全向智能机器人组成，能够协同转运舰载机，实现舰载机全向移动，包括前后直行、左右横行、斜向移动等，且能零半径转向，适用于狭窄地方作业，显著提高舰载机的转运效率和贮存密度，填补飞机牵引车领域的多车协同转运空白。同时，该全向智能机器人也能单车牵引舰载机，一定程度上提高飞机牵引车单车牵引的运动灵活性。

本发明所采用的技术方案是：一种多体协同全向移动智能机器人系统，包含至少三台全向移动智能机器人，全向移动智能机器人按照设定的队列排列在各自的位置上，夹抱起升机轮，搭载被转运的飞机共同全向移动；全向移动智能机器人包括车体模块、全向轮组模块、抱轮机构模块、能源模块、液压系统和控制系统；全向轮组模块安装在车体模块的左右两侧，供车体模块全向移动，能够实现前后方向、横向、斜向、零回转半径转动；抱轮机构模块铰接在车体模块中间，对机轮进行抱紧和起升；能源模块安装在车体模块中部，用于供电；液压系统、控制系统安装在车体模块内部，控制系统对液压系统、全向轮组模块、抱轮机构模块、能源模块进行控制。

车体模块包括车架主体、车体门组件；车架主体包括主支撑梁、侧支撑梁、底部支撑板、侧支撑板；主支撑梁沿底部支撑板纵向，对称安装在底部支撑板两侧，两主支撑梁之间安装两条平行的横梁；若干侧支撑梁分别沿主支撑梁的纵向分布，各侧支撑梁均与主支撑梁垂直；各侧支撑板分别安装在主支撑梁和侧支撑梁构成的车架支撑框的两侧，侧支撑板位于相邻两侧支撑梁之间；主支撑梁、侧支撑梁和两主支撑梁之间的横梁构成U型结构，在U型结构的开口处设置车体门组件。

车体门组件包括车体门开关油缸、车体门、车体门上锁钩、车体门上锁钩油缸、车体门轴、车体门下锁钩油缸、车体门下锁钩；

车体门一侧的上方设置开门铰块，另一侧边缘设置右上门钩和右下门钩；车体门通过车体门轴铰接在一侧主支撑梁的端部，锁门油缸支架安装在上述主支撑梁上表面；车体门开关油缸一端铰接在锁门油缸支架上，车体门开关油缸另一端铰接在车体门的开门铰块上，车体门开关油缸伸缩实现车体门打开和关闭；另一侧的主支撑梁端部设置有右上铰块和右下铰块，车体门处于关闭状态时，右上门钩勾住右上铰块实现锁定，右下门钩勾住右下铰块实现锁定；车体门上锁钩铰接在右上铰块上，车体门上锁钩油缸一端铰接上锁钩油缸支架上，上锁钩油缸支架安装在另一侧主支撑梁上，车体门上锁钩油缸另一端铰接在车体门上锁钩上，车体门锁钩油缸伸缩实现车体门上锁钩抵住或者松开右上门钩，实现车体门锁紧和松开；车体门下锁钩铰接在右下铰块上，车体门下锁钩油缸一端铰接在车体门下锁钩上，另一端安装在车架主体端面的侧边，车体门下锁钩油缸伸缩实现车体门下锁钩抵住或者松开右下门钩，实现车体门锁紧和松开。

全向轮组模块共四组，对称安装在车架主体四角；全向轮组模块包括麦克纳姆轮、支撑轴、传动轴、悬挂减震系统、伺服电机、减速器、联轴器；

麦克纳姆轮通过轴承安装在支撑轴上；联轴器和传动轴位于支撑轴内，伺服电机与减速器连接，减速器的输出轴通过联轴器与传动轴连接，传动轴沿麦克纳姆轮的中心轴与麦克纳姆轮的轮毂连接；支撑轴通过悬挂减震系统实现麦克纳姆轮的悬挂减震。

悬挂减震系统包括车轮固定板、导轨、滑块、减震支架、弹簧固定座、油气弹簧；

车轮固定板安装在车架主体上，导轨对称安装在车轮固定板上，滑块对称安装在减震支架表面的两侧并在导轨上上下滑动；油气弹簧下端与减震支架另一表面的下端铰接，油气弹簧上端与弹簧固定座铰接，弹簧固定座安装在车架主体上；支撑轴穿过车轮固定板和减震支架的中心孔，与车轮固定板连接。

抱轮机构模块包括主框架组件、滑梁组件、限位块、门铲组件、压爪组件、前铲组件、三点悬挂式起升结构；

主框架组件包括套管、左吊点支座、前铲滑轨、横架、前吊点支座、左限位凸台、右限位凸台、右吊点支座；套管对称设置在横架两侧，两条前铲滑轨分别对称安装在两条套管上，左吊点支座和右吊点支座对称设置在套管侧面，左限位凸台和右限位凸台对称设置在套管侧面，前吊点支座设置在横架侧面；套管是滑梁组件的轨道，使滑梁组件能前后移动；前铲滑轨是前铲组件的轨道，使前铲组件能前后移动；

限位块分别对称安装在两条主支撑梁内侧，分别与左限位凸台、右限位凸台配合；

滑梁组件包括滑梁推进油缸、滑梁、开门支架、锁门支架；两个滑梁推进油缸一端分别与滑梁铰接，滑梁推进油缸另一端安装在套管内，两个滑梁推进油缸提供驱动力实现滑梁组件在主框架组件内的相对滑动；锁门支架和开门支架分别焊接在两个滑梁上，与滑梁一起前后移动；

门铲组件包括门铲、锁钩、锁钩油缸，开关门油缸；门铲一端铰接在开门支架端部；开关门油缸一端铰接在门铲另一端上，另一端铰接在开门支架上；锁钩铰接在锁门支架端部，能够勾住门铲；锁钩油缸一端铰接在锁钩上，另一端铰接在锁门支架上，锁钩油缸伸缩实现锁钩的转动，实现锁钩对门铲的锁紧和松开；

前铲组件包括前铲、滚轮、前铲支架和前铲推进油缸；前铲安装在前铲支架前端；滚轮与前铲支架铰接，对称安装在前铲支架两侧，滚轮在前铲滑轨中滚动；前铲推进油缸一端安装在前铲支架上，另一端安装在横架上，通过前铲推进油缸伸缩力，使前铲组件前后移动；前铲和门铲共同夹紧飞机机轮；

压爪组件安装在前铲组件上，实现对机轮的压紧和松开；抱轮机构模块采用三点悬挂式起升结构，三点悬挂式起升结构安装在车体模块上，由三个油缸悬挂起升主框架组件。

压爪组件包括压爪油缸、压爪支架、压爪；压爪支架顶部与压爪铰接，压爪支架中下部铰接在前铲支架上表面，压爪支架底部与压爪油缸一端铰接；压爪油缸另一端铰接在前铲支架靠近横架的侧边上，压爪油缸伸缩实现压爪压紧和松开机轮。

三点悬挂式起升结构包括左提升油缸、中提升油缸、右提升油缸、第一机械接口、第二机械接口、第三机械接口；左提升油缸、中提升油缸、右提升油缸一端分别与左吊点支座、前吊点支座、右吊点支座铰接，另一端分别与第一机械接口、第二机械接口、第三机械接口铰接，第一机械接口、第三机械接口对称安装在两条主支撑梁上表面，第二机械接口安装在两条主支撑梁之间的横梁上表面，实现飞机机轮的起升下降。

抱轮机构模块还包括若干压力传感器；压力传感器设置在压爪上，检测压爪对飞机机轮的压力。

抱轮机构模块还包括若干限位传感器；限位传感器设置在限位块与左限位凸台之间、限位块与右限位凸台之间，测量限位块上的凹槽分别与左限位凸台、右限位凸台之间的间距。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明针高效率高密度贮存舰载机的需求，公开了一种多体协同全向移动智能机器人系统，该系统由多个全向智能机器人组成，能够协同转运舰载机，实现舰载机全向移动，包括前后直行、左右横行、斜向移动等，且能零半径转向，适用于狭窄地方作业，显著提高舰载机的转运效率和贮存密度，填补飞机牵引车领域的多车协同全向转运空白。同时，该全向智能机器人也能单车牵引舰载机，一定程度上提高飞机牵引车单车牵引的运动灵活性。

(2)本发明针对飞机牵引车承载较大尺寸小的需求，该全向智能机器人的车体配有自研的液压动力车体大门，可以较大地增加车体刚度和强度，增加车体承载。同时车轮组是一种新型结构，结构紧凑，承载较大，尺寸较小。液压动力门和新型车轮组的设计使得飞机牵引车承载较大尺寸较小。

(3)本发明针对现有抱轮机构释放机轮自由度数量较小，不适用于三智能机器人协同转运舰载机工况的问题，本发明设计一种新型抱轮机构，释放机轮自由度数量较多，也可以灵活切换限制机轮自由度，使三智能机器人在转运飞机过程中不对飞机产生较大附加力，满足三智能机器人协同转运舰载机功能需求。

附图说明

图1是多体协同全向移动智能机器人系统结构图；

图2各智能机器人固定机轮自由度示意图；

图3是智能机器人基本组成示意图；

图4是车体模块结构示意图；

图5是车体门结构示意图；

图6是车体门锁门部分结构示意图；

图7是全向轮组模块结构示意图；

图8是抱轮机构模块结构示意图；

图9是主框架组件结构示意图；

图10是滑梁组件示意图；

图11是开关门组件示意图；

图12是压爪组件示意图；

图13是前铲组件示意图；

图14是右限位块和右限位凸台示意图；

图15是左限位块和左限位凸台示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1

如图1所示，一种多体协同全向移动智能机器人系统包含三台全向智能机器人，分别命名为智能机器人ABC，智能机器人A用于夹抱飞机前轮，智能机器人BC用于夹抱飞机后轮。三台智能机器人均采用麦克纳姆轮驱动，从而实现系统的全向运动。

如图2所示，在三智能机器人协同转运飞机过程中，应该保证飞机机轮能牢固固定在智能机器人上，同时应允许机轮相对智能机器人在某些方向上能微小相对运动，以防止智能机器人过坎越沟或转弯时对产品产生较大附加力。故智能机器人A应释放前后、左右方向位移自由度，限制机轮竖直方向位移自由度；智能机器人B应能释放机轮左右方向位移自由度，限制机轮前后、竖直方向位移自由度；智能机器人C应能限制机轮前后、左右、竖直方向位移自由度。上述释放位移自由度是指在某方向上能进行微小位移，约为±10mm。

在单智能机器人牵引飞机过程中，应该保证飞机机轮能牢固固定在智能机器人上，转向时机轮能相对智能机器人小角度滚转，即绕前进方向小角度转动，大小约为±5度，以防止智能机器人对飞机产生附加力。故智能机器人应限制机轮前后、左右、竖直方向位移自由度，释放滚转自由度。智能机器人在协同转运时应限制滚转自由度，以保证转运时安全性。智能机器人含有抱轮机构，通过抱轮机构夹持抱紧机轮，实现机轮自由度的限制和释放。通过调整抱轮机构限制机轮自由度个数，可以实现智能机器人ABC在结构上的互换。实际上智能机器人ABC结构基本一样。下面介绍智能机器人结构组成。

如图3所示，一种多体协同全向移动智能机器人包括车体模块1、全向轮组模块2、抱轮机构模块3、能源模块4、液压系统5和控制系统6。

如图3所示，车体模块1作为各模块和系统的刚性支撑结构；全向轮组模块2设置在车体模块1的左右两边，供车体模块1全向移动，能够实现前后方向、横向、斜向、零回转半径转动；抱轮机构模块3通过向心关节轴承铰接在车体模块1中间，对机轮进行抱紧和起升等动作；能源模块4放置在车体模块1中部，液压系统5放置在车体模块1前部，控制系统6放置在车体模块1左右两边。说明：下面铰接均指的是通过向心轴承连接。

进一步的说明车体模块1：

如图4所示，车体模块1整体结构呈U型，包括车架主体101、车体门组件102；车架主体101包括主支撑梁111、侧支撑梁112、底部支撑板113、侧支撑板114；主支撑梁111、侧支撑梁112、底部支撑板113相互焊接连接，侧支撑板114与侧撑梁112通过螺钉连接；主支撑梁111由H型钢和钢板焊接而成，其上表面设有抱轮机构模块3的第一机械接口361、第二机械接口363，其内侧表面对称设有限位块303，其外侧面设有全向车轮组机械接口；侧支撑梁112采用H型钢，其上设有车轮组机械接口；底部支撑板113上方，两主支撑梁111之间通过H型钢和方管焊接形成动力模块4安装区；主支撑梁111沿底部支撑板113纵向，对称安装在底部支撑板113两侧，两主支撑梁111之间安装两条平行的横梁，横梁上设置第三机械接口362；若干侧支撑梁112分别沿主支撑梁111的纵向分布，各侧支撑梁112均与主支撑梁111垂直；各侧支撑板114安装在主支撑梁111和侧支撑梁112构成的车架支撑框的两侧，侧支撑板114位于相邻两侧支撑梁112之间；车架模块1整体结构呈U型，结构刚度较弱，故在车体模块1的U型口设置车体门组件102，以增加车体模块1的强度和刚度。

如图5所示，车体门组件102包括车体门开关油缸121、车体门122、车体门上锁钩123、车体门上锁钩油缸124、车体门轴125、车体门下锁钩油缸126、车体门下锁钩127等；车体门122包括开门铰块131、左上耳板132、左下耳板133、右上门钩134、右下门钩135和车体门主体136；车体门122左边设置有开门铰块131、左上耳板132和左下耳板133，车体门122右边设置有右上门钩134和右下门钩135，车体门122中间是车体门主体136，其中左上耳板132和左下耳板133焊接在车体门主体136上，开门铰块131、右下门钩135、右上门钩134螺接在车体门主体136上，车体门主体136由型钢和钢板焊接而成；车体门122通过车体门轴125铰接在一个主支撑梁111的端部，该主支撑梁111端部左边设置有左上铰块137和左下铰块138，车体门轴125依次穿过左上铰块137、左上耳板132、左下耳板133和左下铰块138，车体门轴125与铰块、耳板之间设置有带肩无油轴套，从而车体门122可以绕着大门轴灵活转动；车体门开关油缸121一端铰接在锁门油缸支架上139，锁门油缸支架139螺接主支撑梁111上，车体门开关油缸121另一端铰接在车体门122的开门铰块131上，车体门开关油缸121伸缩实现车体门122打开和关闭；

如图6所示，车架主体101端部右边设置有右上铰块140和右下铰块141，车体门122处于关闭状态时，右上门钩134的三个面分别与右上铰块140的三个面接触，右下门钩135的三个面分别与右下铰块141的三个面接触。

如图5所示，车体门上锁钩123铰接在右上铰块140上，车体门上锁钩油缸124一端铰接上锁钩油缸支架142上，上锁钩油缸支架142螺接在主支撑梁111上，车体门上锁钩油缸124另一端铰接在车体门上锁钩123上，车体门锁钩油缸124伸缩实现车体门上锁钩123的斜面抵住或者松开右上门钩134的斜面，从而实现车体门122锁紧和松开；车体门下锁钩127铰接在右下铰块141上，其锁门原理和车体门上锁钩123的一样；车体模块1承受较大载荷时，右上门钩134和右上铰块140之间传递较大推力，右下门钩135和右下铰141块之间传递较大拉力，锁钩123和锁钩127只需利用较小力即可锁住右上门钩134和右下门钩135，能有效减小车体模块1的变形。

车体门组件102能灵活自动开关车体门，较大增加车体模块1的刚度和强度，从而能有效保证麦克纳姆轮车的行走精度，提高三智能机器人协同运动精度。进一步说明全向轮组模块2：

如图7所示，全向轮组模块2包括麦克纳姆轮201、支撑轴202、传动轴203、悬挂减震系统204、伺服电机205、减速器206、联轴器207。

如图7所示，麦克纳姆轮201包括轮毂221、辊子222、轴套223；轮毂221安装在轴套223的两端，辊子222斜着安装在两个轮毂221之间，轴套223通过轴承与支撑轴202相连。

如图7所示，悬挂减震系统204包括车轮固定板231、导轨232、滑块233、减震支架234、弹簧固定座235、油气弹簧236；车轮固定板231安装在车架主体101两边，导轨232对称安装在车轮固定板231上，滑块233在导轨232上上下滑动，减震支架234与滑块233通过螺钉固定连接，油气弹簧236下端与减震支架234下端铰接，油气弹簧236上端与弹簧固定座235铰接，弹簧固定座235安装在车架主体101上。由于油气弹簧236具有可压缩性，悬挂减震系统204可以起到减震缓冲作用。

如图7所示，减速机206外壳与车轮固定板231螺钉连接，支撑轴202与车轮固定板231螺钉连接，麦克纳姆轮201通过轴承安装在支撑轴202上。车轮固定板231和支撑轴202采用中空结构，联轴器207和传动轴203均在其里面。如图7所示，伺服电机205、减速器206、联轴器207、传动轴203和麦克纳姆轮201同轴安装，伺服电机205通过螺钉与减速器206连接，减速器206的输出轴通过联轴器207与传动轴203连接，传动轴203沿麦克纳姆轮201的中心轴、通过螺钉与麦克纳姆轮201的轮毂221连接，因而伺服电机205可以将扭矩传到麦克纳姆轮201上。

进一步说明抱轮机构模块3:

如图8所示，抱轮机构模块3包括主框架组件301、滑梁组件302、限位块303、门铲组件304、压爪组件305、前铲组件306、提升油缸307及若干限位传感器、压力传感器。

如图9所示，主框架组件301包括套管310、左吊点支座311、前铲滑轨312、横架313、前吊点支座314、左限位凸台315、右限位凸台316、右吊点支座317，由钢管、钢板等焊接而成，设计为具有封闭结构的整体构件，有效提高主框架组件301的整体刚度。套管310对称设置在横梁313两侧，两条前铲滑轨312分别对称安装在两条套管310上，左吊点支座311和右吊点支座316对称设置在套管310侧面，左限位凸台315和右限位凸台316对称设置在套管310侧面，前吊点支座314设置在横梁313侧面；套管310是滑梁组件302的轨道，使滑梁组件302能前后移动；前铲滑轨312是前铲组件306的轨道，使前铲组件306能前后移动；吊点支座311、314、317与提升油缸307连接，提升油缸307伸缩，带着主框架组件301竖直提升。限位块303上的凹槽分别与左限位凸台315、右限位凸台316配合。

如图10所示，滑梁组件302包括滑梁推进油缸321、滑梁322、开门支架324、锁门支架323；两个滑梁推进油缸321一端分别与滑梁322铰接，滑梁推进油缸321另一端安装套管310里面，两个滑梁推进油缸321提供驱动力实现滑梁组件302在主框架组件301内的相对滑动。锁门支架324和开门支架323分别焊接在两个滑梁322上，与滑梁322一起前后移动。

如图11所示，门铲组件304包括门铲331、锁钩332、锁钩油缸333，开关门油缸334。门铲331一端铰接在滑梁组件302的开门支架324端部。开关门油缸334一端铰接在门铲331另一端上，另一端铰接在开门支架323上，开关门油缸334伸缩实现门铲331的打开和关闭。锁钩332铰接在锁门支架324端部，能够勾住门铲331；锁钩油缸333一端铰接在锁钩332上，另一端铰接在锁门支架324上，锁钩油缸333伸缩实现锁钩332的转动，实现锁钩332对门铲331的锁紧和松开。

如图12所示，压爪组件305包括压爪油缸341、压爪支架342、压爪343。压爪支架342顶部与压爪343铰接，压爪支架342中下部与前铲组件306中前铲支架353铰接，压爪支架342底部与压爪油缸341铰接。压爪油缸341另一端与前铲支架353的侧边(与前铲351相对的一侧)铰接，压爪油缸341伸缩实现压爪组件305压紧和松开机轮。

如图13所示，前铲组件306包括前铲351、滚轮352、前铲支架353和前铲推进油缸354。前铲351焊接在前铲支架353上，滚轮352与前铲支架353铰接，安装在前铲支架353两侧，滚轮352在主框架组件301的前铲滑轨312上滚动；前铲推进油缸354一端安装在前铲支架353上，另一端安装在横架313上，通过前铲推进油缸354伸缩力，使前铲组件306能够前后移动。前铲支架353与压爪组件305铰接，可以带动压爪组件305一起前后移动。

如图8所示，抱轮机构模块3采用三点悬挂式起升结构，由三个油缸悬挂起升主框架组件301，因而机轮能够在前后或者左右方向晃动。左提升油缸307、中提升油缸308、右提升油缸307一端分别与左吊点支座311、前吊点支座314、右吊点支座317铰接，另一端分别与第一机械接口361、第二机械接口362、第三机械接口363铰接，从而实现机轮起升下降。

压力传感器设置在压爪343上，检测压爪343对飞机机轮的压力。限位传感器设置在限位块303与左限位凸台315之间、限位块303与右限位凸台316之间，测量限位块303上的凹槽分别与左限位凸台315、右限位凸台316之间的间距。

如图14和图15所示，当左限位凸台315、右限位凸台316与限位块303左右间隙较大约为10mm时，抱轮机构模块3可以在车架模块1内左右方向小量移动，则认为抱轮机构模块3释放了左右方向自由度，当左限位凸台315、右限位凸台316与限位块303左右间隙较小约为2mm时,抱轮机构模块3不能在车架模块1内左右方向小量移动，则认为抱轮机构模块3限制了左右方向自由度；同理，当左限位凸台315、右限位凸台316与限位块303的前后间隙较大约为10mm时，则认为抱轮机构模块释放了前后方向自由度，当左限位凸台315、右限位凸台316与限位块303前后间隙较小约为2mm时，则认为抱轮机构模块限制了前后方向自由度。因此，通过调整挡块和限位块之间间隙大小可以达到限制或者释放抱轮机构前后左右方向自由度的目的。

如图1和图2所示，智能机器人A抱轮机构模块的挡块和限位块的前后间隙和左右间隙均较大约为10mm，因而该机器人的抱轮机构模块释放前后左右方向位移自由度，能使舰载机机轮前后左右方向小量移动10mm；智能机器人B抱轮机构模块的挡块和限位块的前后间隙较小约为2mm，左右间隙较大约为10mm，因而该机器人的抱轮机构释放左右方向位移自由度，限制前后方向位移自由度，能约束舰载机右侧后轮的前后位移，使机轮在左右方向小量移动；智能机器人C抱轮机构模块的挡块和限位块的前后间隙和左右间隙均较小约为2mm，因而该机器人的抱轮机构限制前后左右方向位移自由度，能约束舰载机左侧后轮前后左右方向位移。

如图8所示，当单智能机器人牵引飞机前轮时，将抱轮机构模块3的左提升油缸307和右提升油缸309连通，使得左提升油缸307和右提升油缸309的伸长量大小相等方向相反，则抱轮机构模块3的主框架组件301能够左右被动滚转，满足飞机转弯时前轮滚转的需求。当智能机器人用于协同转运时，将抱轮机构模块3的左提升油缸307和右提升油缸309连通回路切断，则抱轮机构模块3的主框架组件301不能左右被动滚转，提高协同转运时安全性。

能源模块4固定在车体模块前中部，为智能机器人各模块供电；能源模块4采用锂电池，锂电池电量大、尺寸小，以缩小能源模块4尺寸。充电接口放置在车体模块右中部，供给锂电池充电。

液压系统5包括油箱、液压泵、液压阀组、油缸等。液压系统布置在车体前部，为车体模块1、抱轮机构模块3中的油缸提供动力。

控制系统6包括手持控制器、主控制器、车体运行模块、抱轮机构运动模块等。主控制器是智能机器人控制系统的管理核心，手持控制器用于进行人机交互，行走控制模块主要实现设备的全向移动功能，抱轮机构运动模块实现抱轮的动作执行。

抱轮机构模块3夹抱起升机轮过程：

a)初始状态：门铲331完全打开，压爪324打开，滑梁组件302处于伸出，锁钩332松开，整个机构的底面处于几乎接近地面的位置。

b)抱紧状态：智能机器人将抱轮机构模块3的开口对准机轮，并行进至适当位置，使得机轮在门铲331和前铲351之间，关闭门铲331，锁紧锁钩332，收缩滑梁组件324直至门铲331接触机轮，推动前铲组件306直至前铲351接触机轮。

c)顶升状态：收缩2套提升油缸307，使主框框架组件301绕着横轴旋转提升，从而机轮提升一定高度，推动压爪324直至将机轮纵向抱紧。

抱轮机构模块3下降释放机轮过程为夹抱起升机轮的逆过程。

三智能机器人协同全向转运贮存舰载机过程：

a)三智能机器人夹抱起升舰载机机轮：三智能机器人一起移动到舰载机附近，智能机器人BC从舰载机前方移动到舰载机后轮附近，智能机器人的抱轮机构分别夹抱舰载机两后轮；接着，智能机器人A移动到舰载机前轮附近，智能机器人A的抱轮机构夹抱舰载机前轮；三智能机器人的抱轮机构同时起升舰载机机轮。

b)三智能机器人协同全向转运舰载机：三智能机器人协同运动，可以实现舰载机前后直行、左右横行、斜行、曲线移动、零半径回转等运动，即使在狭窄的地方也能将舰载机转运到指定贮存地方。

c)三智能机器人下降释放舰载机机轮：三智能机器人的抱轮机构同时下降舰载机机轮；接着，智能机器人A的抱轮机构松开舰载机前轮，智能机器人A离开舰载机底部，移动舰载机附近；智能机器人BC的抱轮机构松开舰载机两后轮，智能机器人BC分别从舰载机前方离开舰载机底部，移动过舰载机附近，从而完成舰载机的贮存工作。最后三智能机器人一同离开舰载机，前往下一个需转运舰载机的地方。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，包含至少三台全向移动智能机器人，全向移动智能机器人按照设定的队列排列在各自的位置上，夹抱起升机轮，搭载被转运的飞机共同全向移动；全向移动智能机器人包括车体模块(1)、全向轮组模块(2)、抱轮机构模块(3)、能源模块(4)、液压系统(5)和控制系统(6)；全向轮组模块(2)安装在车体模块(1)的左右两侧，供车体模块(1)全向移动，能够实现前后方向、横向、斜向、零回转半径转动；抱轮机构模块(3)铰接在车体模块(1)中间，对机轮进行抱紧和起升；能源模块(4)安装在车体模块(1)中部，用于供电；液压系统(5)、控制系统(6)安装在车体模块(1)内部，控制系统(6)对液压系统(5)、全向轮组模块(2)、抱轮机构模块(3)、能源模块(4)进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，车体模块(1)包括车架主体(101)、车体门组件(102)；车架主体(101)包括主支撑梁(111)、侧支撑梁(112)、底部支撑板(113)、侧支撑板(114)；主支撑梁(111)沿底部支撑板(113)纵向，对称安装在底部支撑板(113)两侧，两主支撑梁(111)之间安装两条平行的横梁；若干侧支撑梁(112)分别沿主支撑梁(111)的纵向分布，各侧支撑梁(112)均与主支撑梁(111)垂直；各侧支撑板(114)分别安装在主支撑梁(111)和侧支撑梁(112)构成的车架支撑框的两侧，侧支撑板(114)位于相邻两侧支撑梁(112)之间；主支撑梁(111)、侧支撑梁(112)和两主支撑梁(111)之间的横梁构成U型结构，在U型结构的开口处设置车体门组件(102)。

3.根据权利要求2所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，车体门组件(102)包括车体门开关油缸(121)、车体门(122)、车体门上锁钩(123)、车体门上锁钩油缸(124)、车体门轴(125)、车体门下锁钩油缸(126)、车体门下锁钩(127)；

车体门(122)一侧的上方设置开门铰块(131)，另一侧边缘设置右上门钩(134)和右下门钩(135)；车体门(122)通过车体门轴(125)铰接在一侧主支撑梁(111)的端部，锁门油缸支架139安装在上述主支撑梁(111)上表面；车体门开关油缸(121)一端铰接在锁门油缸支架139上，车体门开关油缸(121)另一端铰接在车体门(122)的开门铰块(131)上，车体门开关油缸(121)伸缩实现车体门(122)打开和关闭；另一侧的主支撑梁(111)端部设置有右上铰块(140)和右下铰块(141)，车体门(122)处于关闭状态时，右上门钩(134)勾住右上铰块(140)实现锁定，右下门钩(135)勾住右下铰块(141)实现锁定；车体门上锁钩(123)铰接在右上铰块(140)上，车体门上锁钩油缸(124)一端铰接上锁钩油缸支架(142)上，上锁钩油缸支架(142)安装在另一侧主支撑梁(111)上，车体门上锁钩油缸(124)另一端铰接在车体门上锁钩(123)上，车体门锁钩油缸124伸缩实现车体门上锁钩(123)抵住或者松开右上门钩(134)，实现车体门(122)锁紧和松开；车体门下锁钩(127)铰接在右下铰块(141)上，车体门下锁钩油缸(126)一端铰接在车体门下锁钩(127)上，另一端安装在车架主体(101)端面的侧边，车体门下锁钩油缸(126)伸缩实现车体门下锁钩(127)抵住或者松开右下门钩(135)，实现车体门(122)锁紧和松开。

4.根据权利要求3所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，全向轮组模块(2)共四组，对称安装在车架主体(101)四角；全向轮组模块(2)包括麦克纳姆轮(201)、支撑轴(202)、传动轴(203)、悬挂减震系统(204)、伺服电机(205)、减速器(206)、联轴器(207)；

麦克纳姆轮(201)通过轴承安装在支撑轴(202)上；联轴器(207)和传动轴(203)位于支撑轴(202)内，伺服电机(205)与减速器(206)连接，减速器(206)的输出轴通过联轴器(207)与传动轴(203)连接，传动轴(203)沿麦克纳姆轮(201)的中心轴与麦克纳姆轮(201)的轮毂(221)连接；支撑轴(202)通过悬挂减震系统(204)实现麦克纳姆轮(201)的悬挂减震。

5.根据权利要求4所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，悬挂减震系统(204)包括车轮固定板(231)、导轨(232)、滑块(233)、减震支架(234)、弹簧固定座(235)、油气弹簧(236)；

车轮固定板(231)安装在车架主体(101)上，导轨(232)对称安装在车轮固定板(231)上，滑块(233)对称安装在减震支架(234)表面的两侧并在导轨(232)上上下滑动；油气弹簧(236)下端与减震支架(234)另一表面的下端铰接，油气弹簧(236)上端与弹簧固定座(235)铰接，弹簧固定座(235)安装在车架主体(101)上；支撑轴(202)穿过车轮固定板(231)和减震支架(234)的中心孔，与车轮固定板(231)连接。

6.根据权利要求5所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，抱轮机构模块(3)包括主框架组件(301)、滑梁组件(302)、限位块(303)、门铲组件(304)、压爪组件(305)、前铲组件(306)、三点悬挂式起升结构；

主框架组件(301)包括套管(310)、左吊点支座(311)、前铲滑轨(312)、横架(313)、前吊点支座(314)、左限位凸台(315)、右限位凸台(316)、右吊点支座(317)；套管(310)对称设置在横架(313)两侧，两条前铲滑轨(312)分别对称安装在两条套管(310)上，左吊点支座(311)和右吊点支座(316)对称设置在套管(310)侧面，左限位凸台(315)和右限位凸台(316)对称设置在套管(310)侧面，前吊点支座(314)设置在横架(313)侧面；套管(310)是滑梁组件(302)的轨道，使滑梁组件(302)能前后移动；前铲滑轨(312)是前铲组件(306)的轨道，使前铲组件(306)能前后移动；

限位块(303)分别对称安装在两条主支撑梁(111)内侧，分别与左限位凸台(315)、右限位凸台(316)配合；

滑梁组件(302)包括滑梁推进油缸(321)、滑梁(322)、开门支架(324)、锁门支架(323)；两个滑梁推进油缸(321)一端分别与滑梁(322)铰接，滑梁推进油缸(321)另一端安装在套管(310)内，两个滑梁推进油缸(321)提供驱动力实现滑梁组件(302)在主框架组件(301)内的相对滑动；锁门支架(324)和开门支架(323)分别焊接在两个滑梁(322)上，与滑梁(322)一起前后移动；

门铲组件(304)包括门铲(331)、锁钩(332)、锁钩油缸(333)，开关门油缸(334)；门铲(331)一端铰接在开门支架(324)端部；开关门油缸(334)一端铰接在门铲(331)另一端上，另一端铰接在开门支架(323)上；锁钩(332)铰接在锁门支架(324)端部，能够勾住门铲(331)；锁钩油缸(333)一端铰接在锁钩(332)上，另一端铰接在锁门支架(324)上，锁钩油缸(333)伸缩实现锁钩(332)的转动，实现锁钩(332)对门铲(331)的锁紧和松开；

前铲组件(306)包括前铲(351)、滚轮(352)、前铲支架(353)和前铲推进油缸(354)；前铲(351)安装在前铲支架(353)前端；滚轮(352)与前铲支架(353)铰接，对称安装在前铲支架(353)两侧，滚轮(352)在前铲滑轨(312)中滚动；前铲推进油缸(354)一端安装在前铲支架(353)上，另一端安装在横架(313)上，通过前铲推进油缸(354)伸缩力，使前铲组件(306)前后移动；前铲(351)和门铲(331)共同夹紧飞机机轮；

压爪组件(305)安装在前铲组件(306)上，实现对机轮的压紧和松开；抱轮机构模块(3)采用三点悬挂式起升结构，三点悬挂式起升结构安装在车体模块(1)上，由三个油缸悬挂起升主框架组件(301)。

7.根据权利要求6所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，压爪组件(305)包括压爪油缸(341)、压爪支架(342)、压爪(343)；压爪支架(342)顶部与压爪(343)铰接，压爪支架(342)中下部铰接在前铲支架(353)上表面，压爪支架(342)底部与压爪油缸(341)一端铰接；压爪油缸(341)另一端铰接在前铲支架(353)靠近横架(313)的侧边上，压爪油缸(341)伸缩实现压爪(343)压紧和松开机轮。

8.根据权利要求7所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，三点悬挂式起升结构包括左提升油缸(307)、中提升油缸(308)、右提升油缸(307)、第一机械接口(361)、第二机械接口(362)、第三机械接口(363)；左提升油缸(307)、中提升油缸(308)、右提升油缸(307)一端分别与左吊点支座(311)、前吊点支座(314)、右吊点支座(317)铰接，另一端分别与第一机械接口(361)、第二机械接口(362)、第三机械接口(363)铰接，第一机械接口(361)、第三机械接口(363)对称安装在两条主支撑梁(111)上表面，第二机械接口(362)安装在两条主支撑梁(111)之间的横梁上表面，实现飞机机轮的起升下降。

9.根据权利要求8所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，抱轮机构模块(3)还包括若干压力传感器；压力传感器设置在压爪(343)上，检测压爪(343)对飞机机轮的压力。

10.根据权利要求9所述的一种多体协同全向移动智能机器人系统，其特征在于，抱轮机构模块(3)还包括若干限位传感器；限位传感器设置在限位块(303)与左限位凸台(315)之间、限位块(303)与右限位凸台(316)之间，测量限位块(303)上的凹槽分别与左限位凸台(315)、右限位凸台(316)之间的间距。

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