本发明涉及机器人技术领域，具体来说，是一种自动化搬运物流机器人。

背景技术：

在工业生产中，生产线和装配线上需要搬运的物料种类多、任务重；在图书馆和档案馆里，每天也有很多书籍和资料在流转和移动；日常生活中，人们在超市里采购用品时，也需要用小推车运送。现阶段，在这些生产和生活的场景里，很多的物流过程都依靠人工实现，要耗费大量人力和工时。

面对用工成本的快速上升，企业在生产中逐渐采用智能化搬运设备，以取代这些需要许多人工操作的任务，提高制造型企业的生产效率。在人口快速老龄化的社会背景下，人们也希望在生活中有更多的智能辅助设备，以解决这些生活用品的运送难题。

近年来，先进的机器人技术迅猛发展，并越来越快地从生产制造领域拓展到日常生活服务中。服务型机器人通过综合运用机械运动、传感定位、智能导航等技术，为生产和生活提供搬运物流服务。

然而，现有这些搬运小车或者服务机器人，在导引算法和总体结构等方面还存在诸多不足。在定位引导算法上，现有搬运设备要么需要预先在运行路径上规划电磁或光学等自动导引装置，运行路径固定，行走柔性缺乏；要么需要布置诸多传感器，需要配置各类视觉识别设备和传输网络，从而导致设备体积过于庞大、自重难以降低，整体成本较为昂贵，难以同时满足工业生产和日常生活需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供减震型焊接式跟随搬运机器人系统，采用基于uwb通信定位的技术来实现载物机器人本体始终跟随引导者，并具有很高的稳定性和抗震能力。

本发明的目的是这样实现的：减震型焊接式跟随搬运机器人系统，包括至少一个自带动力装置和控制装置的载物机器人本体，以及一个被引导者手持的、基于uwb通讯模式的引导标签，所述载物机器人本体上设置有三个基于uwb通讯模式的、与引导标签建立uwb通讯连接关系的基站，以使载物机器人本体追踪引导者，并通过载物机器人本体的控制装置控制载物机器人本体的动力装置的输出；

所述载物机器人本体包括底座、支撑架以及弹性支撑组件，所述底座转动连接有在地面上滚动的、与动力装置传动连接的支撑轮组，所述弹性支撑组件下侧与底座连接，所述弹性支撑组件上侧支撑连接支撑架，所述支撑架上放置有用于载物的载物筐，所述载物筐上端为开口结构并设有可拆卸的上盖。

进一步地，所述弹性支撑组件包括上连接座、下连接座、避震弹簧、阻尼筒，所述上连接座上端支撑并连接支撑架，所述下连接座下端连接固定设于底座上的下支撑座上，所述阻尼筒设于上连接座和下连接座之间，且其上下端分别连接上连接座、下连接座，所述避震弹簧上下端分别连接上连接座、下连接座，并套装阻尼筒，所述上连接座、下连接座、避震弹簧与阻尼筒同轴直立设置；所述弹性支撑组件设置有四套，以俯瞰视角为准四套弹性支撑组件呈矩形分布，并且四套弹性支撑组件等高设置以水平托起支撑架。

进一步地，所述载物机器人本体还包括四根支撑连杆，以俯瞰视角为准四根支撑连杆呈矩形分布，并且四根支撑连杆设置为平行四边形连杆机构，所述支撑连杆倾斜布置，其上端转动连接支撑架,其下端转动连接底座。

进一步地，所述支撑连杆与弹性支撑组件一一对应，每个支撑连杆与其对应的弹性支撑组件相互靠近。

进一步地，上述与动力装置传动连接的支撑轮组包括前后两对轮体，以俯瞰视角为准四个轮体呈矩形分布，四个支撑连杆、弹性支撑组件均一一对应且靠近四个轮体。

进一步地，所述支撑轮组的两对轮体分处底座的前后两侧，处于底座的前侧的一对轮体设置为驱动轮，处于底座的后侧的一对轮体设置为万向轮，所述动力装置与驱动轮传动连接。

进一步地，所述动力装置包括一对固定安装在底座上的驱动电机，两个驱动电机分别传动连接两驱动轮。

进一步地，所述底座设置为水平板结构，所述基站安装于底座的上水平面；所述控制装置包括安装在底座的上水平面的stm32主控板和电机驱动器，所述电机驱动器设置有两个并分别信号连接两个驱动电机，所述电机驱动器与stm32主控板信号连接，所述stm32主控板用以处理引导标签与所有基站之间的距离信息，以输出控制命令致使两电机驱动器分别控制两个驱动电机的输出动力，以使载物机器人本体与手持引导标签的引导者的间距保持在设定的范围内。

进一步地，其中两个基站分别对应并靠近两驱动轮，且两者左右对称布置，且两者的排列方向平行于两驱动轮的轴线。

进一步地，所述底座的上水平面安装有给整个控制装置供电的电池，所述电池处于两万向轮间距的中心位置。

本发明的有益效果在于：

1、采用了uwb通信定位技术，在引导者与载物机器人本体之间建立安全、可靠的短距离无线通信环境，实现载物机器人本体的局部环境定位和自主跟随移动，使得载物机器人本体与引导者之间的距离处于设定值，保持载物机器人本体的自主跟随状态；

2、使用灵活方便，可以将物品放置在载物筐内，然后将载物筐放置在支撑架上；

3、具有很高的稳定性和抗震能力，由于设置了带避震弹簧和阻尼筒的弹性支撑组件，能够显著地削弱支撑架所受的震动，又由于设置了四个支撑连杆，可以使得支撑架能够在输送过程中始终保持在水平的状态，从而使得载物筐能够处于水平状态，并在输送过程中具有很高的稳定性。

附图说明

图1是本发明的布置概念图。

图2是载物机器人本体的载物状态示意图。

图3是载物机器人本体的立体结构示意图。

图4是单个驱动轮的驱动装置示意图。

图5是载物机器人本体的俯瞰示意图。

图中，1引导标签，2基站，3载物机器人本体，301底座，302弹性支撑组件，302a上连接座，302b避震弹簧，302c阻尼筒，302d下连接座，303支撑架，304驱动轮，305驱动电机，306万向轮，307下支撑座，308支撑连杆，309stm32主控板，310电机驱动器，311电池，4载物筐，5上盖。

具体实施方式

下面结合附图1-5和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，减震型焊接式跟随搬运机器人系统，包括一个自带动力装置和控制装置的载物机器人本体3，以及一个被引导者手持的、基于uwb通讯模式的引导标签1，载物机器人本体3上设置有三个基于uwb通讯模式的、与引导标签1建立uwb通讯连接关系的基站2，以使载物机器人本体3追踪引导者，并通过载物机器人本体3的控制装置控制载物机器人本体3的动力装置的输出。

结合图2、3所示，上述载物机器人本体3包括底座301、支撑架303以及弹性支撑组件302，底座301转动连接有在地面上滚动的、与动力装置传动连接的支撑轮组，弹性支撑组件302下侧与底座301连接，弹性支撑组件302上侧支撑连接支撑架303，支撑架303上放置有用于载物的载物筐4，载物筐4上端为开口结构并设有可拆卸的上盖5。

如图4所示，上述弹性支撑组件302包括上连接座302a、下连接座302d、避震弹簧302b、阻尼筒302c，上连接座302a上端支撑并连接支撑架303，下连接座302d下端连接固定设于底座301上的下支撑座307上，阻尼筒302c设于上连接座302a和下连接座302d之间，且其上下端分别连接上连接座302a、下连接座302d，避震弹簧302b上下端分别连接上连接座302a、下连接座302d，并套装阻尼筒302c，上连接座302a、下连接座302d、避震弹簧302b与阻尼筒302c同轴直立设置；如图2、5所示，弹性支撑组件302设置有四套，以俯瞰视角为准四套弹性支撑组件302呈矩形分布，并且四套弹性支撑组件302等高设置以水平托起支撑架303。

如图2、4所示，上述载物机器人本体3还包括四根支撑连杆308，以俯瞰视角为准四根支撑连杆308呈矩形分布，并且四根支撑连杆308设置为平行四边形连杆机构，支撑连杆308倾斜布置，其上端转动连接支撑架303,其下端转动连接底座301。

上述支撑连杆308与弹性支撑组件302一一对应，每个支撑连杆308与其对应的弹性支撑组件302相互靠近。

如图5所示，上述与动力装置传动连接的支撑轮组包括前后两对轮体，以俯瞰视角为准四个轮体呈矩形分布，四个支撑连杆308、弹性支撑组件302均一一对应且靠近四个轮体。

上述支撑轮组的两对轮体分处底座301的前后两侧，处于底座301的前侧的一对轮体设置为驱动轮304，处于底座301的后侧的一对轮体设置为万向轮306，动力装置与驱动轮304传动连接。

上述动力装置包括一对固定安装在底座301上的驱动电机305，两个驱动电机305分别传动连接两驱动轮304。

上述底座301设置为水平板结构，基站2安装于底座301的上水平面；控制装置包括安装在底座301的上水平面的stm32主控板309和电机驱动器310，电机驱动器310设置有两个并分别信号连接两个驱动电机305，电机驱动器310与stm32主控板309信号连接，stm32主控板309用以处理引导标签1与所有基站2之间的距离信息，以输出控制命令致使两电机驱动器310分别控制两个驱动电机305的输出动力，以使载物机器人本体3与手持引导标签1的引导者的间距保持在设定的范围内；其中两个基站2分别对应并靠近两驱动轮304，且两者左右对称布置，且两者的排列方向平行于两驱动轮304的轴线，该布局方式能够很好地适应转弯的工况，如果引导者转弯，那么，根据引导标签1与前两个基站2之间的位置变化情况，分别调节两个驱动电机305的输出动力，使得两驱动轮304具有不同的转速，形成适合转弯工况的差速，从而使得载物机器人本体3与引导者之间的距离保持在设定值，以更好地进行跟随运动。

上述底座301的上水平面安装有给整个控制装置供电的电池311，电池311处于两万向轮306间距的中心位置。

在载物机器人本体3的底座301上设置3个用于定位的基站2，它可通过uwb定位算法，与引导标签1构成基于ds-twr的测距方式(doublesidetwowayranging)，获得引导标签1与三个基站2所构成的平面三角形边长，再基于三角形余弦定理，计算引导标签1与三个基站2所构成的平面三角形的角度，确定载物机器人本体3的底座301与引导标签1的方位，最后依据stm32f103多机器臂控制算法，再通过设置在stm32主控板309上的智能移动测距模块、红外遥控模块和智能控制模块，实现对载物机器人本体3的姿态解算，并控制驱动电机305的转速，及两个驱动电机305的差速信号的发送，使得载物机器人本体3与引导者之间保持设定距离，实现载物机器人本体3的智能定位和跟随运动。通过软硬件设计和调试，可以使得载物机器人本体3与引导者距离较近时，载物机器人本体3就缓慢跟随，一旦测得载物机器人本体3与引导者的距离较远，载物机器人本体3将加快行进速度，直到追上引导者，并且载物机器人本体3可以跟随引导者一起转弯，不会跟丢。

由于设置了带避震弹簧302b和阻尼筒302c的弹性支撑组件302，充分利用避震弹簧302b的减震作用和阻尼筒302c的阻尼作用，能够显著地削弱支撑架303所受的震动，又由于设置了四个支撑连杆308，可以使得支撑架303能够在输送过程中始终保持在水平的状态，从而使得载物筐4能够处于水平状态，并在输送过程中具有很高的稳定性，由于载物机器人本体3在输送过程中具有很高的平稳性，从而使得三个基站2的位置不会产生较大的偏移，从而保障了跟随过程中载物机器人本体3的定位精度和跟随精度。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。