CN102672703A

CN102672703A - 一种轮式移动服务机器人

Info

Publication number: CN102672703A
Application number: CN2012101734817A
Authority: CN
Inventors: 王岚; 艾山; 喻大发; 张立勋
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: CN102672703B

Abstract

本发明的目的在于提供一种轮式移动服务机器人，包括底盘机构、机架、大臂机构、小臂机构、拉线电机组件，小臂机构连接大臂机构，大臂机构连接机架，拉线电机组件安装在机架里，机架固定在底盘机构上；所述的小臂机构包括手指、手指盒、钢丝绳、U型架、随动转盘、小臂蜗轮、小臂蜗杆、小臂外壳、小臂电机、腕外壳，手指安装在手指盒上，U型架安装在手指里，销钉安装在U型架上，钢丝绳一端固定在U型架里、另一端连接拉线电机组件，手指盒安装在随动转盘上，随动转盘在重力的作用下自动转动，随动转盘连接腕外壳，小臂电机、小臂蜗杆、小臂蜗轮安装在小臂外壳里并依次相连，小臂蜗轮连接腕外壳。本发明既可单臂独立工作又可以双臂协作。

Description

一种轮式移动服务机器人

技术领域

本发明涉及的是一种机器人。

背景技术

随着我国人口老龄化的加剧和人力成本的增加，社会对服务行业机械化的需求越来越高。各种服务机器人不断出现。但市场上现有的服务机器人结构较为简单，功能单一，难以适应现实的使用环境和变化的功能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供既可单臂独立工作又可以双臂协作的一种轮式移动服务机器人。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种轮式移动服务机器人，其特征是：包括底盘机构、机架、大臂机构、小臂机构、拉线电机组件，小臂机构连接大臂机构，大臂机构连接机架，拉线电机组件安装在机架里，机架固定在底盘机构上；所述的小臂机构包括手指、手指盒、钢丝绳、U型架、随动转盘、小臂蜗轮、小臂蜗杆、小臂外壳、小臂电机、腕外壳，手指安装在手指盒上，U型架安装在手指里，销钉安装在U型架上，钢丝绳一端固定在U型架里、另一端连接拉线电机组件，手指盒安装在随动转盘上，随动转盘在重力的作用下自动转动，随动转盘连接腕外壳，小臂电机、小臂蜗杆、小臂蜗轮安装在小臂外壳里并依次相连，小臂蜗轮连接腕外壳。

本发明还可以包括：

1、所述的小臂机构还包括弹簧，弹簧安装在手指盒里连接手指、并让手指在不受钢丝绳拉力作用时保持张开。

2、所述的大臂机构包括大臂外壳、大臂第一电机、大臂第二电机、大臂第三电机、大臂旋转轴、大臂蜗轮、大臂蜗杆、大臂轴，大臂第一电机、大臂第二电机、大臂旋转轴、大臂蜗轮、大臂蜗杆安装在大臂外壳里，大臂旋转轴与大臂外壳相连，大臂第一电机连接大臂旋转轴并驱动大臂旋转轴，大臂第二电机、大臂蜗杆、大臂蜗轮依次相连，大臂蜗轮连接小臂机构，大臂轴连接大臂外壳和大臂第三电机，大臂第三电机安装在机架上。

3、所述的拉线电机组件包括拉线电机、线轴，拉线电机通过线轴连接钢丝绳控制手指闭合。

4、所述的底盘机构包括底盘和安装在底盘上的底盘电机、主动轮、从动轮，主动轮布置在底盘的左右两侧，从动轮为万向轮、布置在底盘的前后两侧，底盘电机连接并驱动主动轮。

5、所述的大臂机构和小臂机构有两组、分别安装在机架的两侧。

6、所述的机架上设置摄像头安装座，摄像头安装在摄像头安装座上。

本发明的优势在于：本发明采用轮式移动底盘，并采用双机械臂的方案，既可单臂独立工作又可以双臂协作。

附图说明

图1为本发明的总体轴侧图；

图2为本发明的大臂机构和小臂机构结构示意图；

图3为本发明的小臂机构结构示意图；

图4为本发明的大臂机构结构示意图；

图5为本发明的手臂正面结构示意图；

图6为本发明的小臂腕部及手部正面结构放大图；

图7为本发明的总体结构示意图；

图8为本发明的拉线组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～8，底盘5上螺栓连接安装两个万向轮1和两个主动轮组件，主动轮组件包括主动轮3、底盘减速器2和底盘电机4。主动轮3安装在底盘减速器2的输出轴上，底盘电机4直接连接底盘减速器2，底盘减速器2通过螺栓连接安装在底盘5上，这种结构使机器人能够灵活移动。机架6为钢管焊接而成，其上安装控制元件和两个手臂等机械部分。

如图2-6所示为本发明右手臂部分结构。两个手指7通过手指销9安装在手指盒11上，两手指7中间槽内装有可相对槽滑动的销钉8，销钉8安装在U形架10上，U形架10内槽固定有直径为2的钢丝绳一端，钢丝绳经手臂和走线孔进入身体后，其另一端固定在身体内的线轴38上，线轴38绕线后拉动手指7闭合抓取物体。而弹簧12保证手指7在不受拉线力作用时保持张开。手指盒11安装在随动转盘13上，当手部所持物体歪斜时随动转盘13在重力的作用下自动转动，从而保持物体姿态。该欠驱动关节为本发明的一个创新点。随动转盘13安装在腕外壳14的安装孔内。腕外壳14通过螺栓安装在蜗轮架15上，蜗轮架15和蜗轮18上均有键槽，二者通过蜗轮键17与蜗轮轴连接，蜗轮16通过蜗杆箱体20和蜗杆轴承座19两端固定安装。电机23通过弹性联轴器21将扭矩传递到蜗杆16，蜗杆箱体20和小臂外壳22通过相交处四个周向布置的螺栓连接。电机23通过螺栓连接在小臂外壳22内部。以上为机械手手部、腕部和小臂的机械结构，手臂肘关节和采用了同样的蜗轮蜗杆结构，肘部驱动电机安装在大臂外壳24上。大臂外壳24通过沉头螺栓连接在大臂旋转轴26。大臂旋转轴26上端有螺纹并由螺母27固定在装有轴承的旋转轴承座25内，大臂电机30通过两个垂直分布的紧定螺钉28传递扭矩到大臂旋转轴26。大臂电机30安装在大臂电机座29内。大臂轴32与大臂电机座29通过螺栓连接。大臂轴32通过大臂键31连接减速器和电机。机架上端装有摄像头安装座33，进而为机器人提供视觉和图像采集。机架内部装有拉线电机组件，其中拉线电机34安装在拉线电机座35上，并通过拉线联轴器36传递至安装在线轴轴承座37上的线轴38，线轴38转动时拉动钢丝绳，从而使手爪闭合。另外该拉线结构中采用了闸线，闸线一个固定端装在线端固定座39内。两手臂原理相同，部分安装位置左右对称。

单臂工作。及通过单个手臂抓取物体或进行其他操作。单个手臂主要包括四个主动自由度：大臂俯仰，大臂旋转，肘关节俯仰，腕关节俯仰，另外还包括一个欠驱动自由度－腕关节转动。此时通过对手臂四个主动自由度的驱动可使机械臂末端工作点达到三维工作空间中的目的位置，并是末端保持一定位姿。此时对机器人和机械手臂的控制需要在机器人视觉控制的前提下进行。

双臂协作，在视觉控制的条件下，进行机器人双臂的协作控制，进而完成协作动作。

本发明的全向底盘可保证机器人在一定空间内灵活移动并到达目的位置，进而可以在路径规划的基础上并配合摄像头等其他功能完成特定任务，如：查看室内情况，取送物品等等。

另外本发明可在安装网络摄像头的情况下，与网络相连进而使用者能在电脑或者手机终端登录并查看画面信息。

Claims

1.一种轮式移动服务机器人，其特征是：包括底盘机构、机架、大臂机构、小臂机构、拉线电机组件，小臂机构连接大臂机构，大臂机构连接机架，拉线电机组件安装在机架里，机架固定在底盘机构上；所述的小臂机构包括手指、手指盒、钢丝绳、U型架、随动转盘、小臂蜗轮、小臂蜗杆、小臂外壳、小臂电机、腕外壳，手指安装在手指盒上，U型架安装在手指里，销钉安装在U型架上，钢丝绳一端固定在U型架里、另一端连接拉线电机组件，手指盒安装在随动转盘上，随动转盘在重力的作用下自动转动，随动转盘连接腕外壳，小臂电机、小臂蜗杆、小臂蜗轮安装在小臂外壳里并依次相连，小臂蜗轮连接腕外壳。

2.根据权利要求1所述的一种轮式移动服务机器人，其特征是：所述的小臂机构还包括弹簧，弹簧安装在手指盒里连接手指、并让手指在不受钢丝绳拉力作用时保持张开。

3.根据权利要求2所述的一种轮式移动服务机器人，其特征是：所述的大臂机构包括大臂外壳、大臂第一电机、大臂第二电机、大臂第三电机、大臂旋转轴、大臂蜗轮、大臂蜗杆、大臂轴，大臂第一电机、大臂第二电机、大臂旋转轴、大臂蜗轮、大臂蜗杆安装在大臂外壳里，大臂旋转轴与大臂外壳相连，大臂第一电机连接大臂旋转轴并驱动大臂旋转轴，大臂第二电机、大臂蜗杆、大臂蜗轮依次相连，大臂蜗轮连接小臂机构，大臂轴连接大臂外壳和大臂第三电机，大臂第三电机安装在机架上。

4.根据权利要求3所述的一种轮式移动服务机器人，其特征是：所述的拉线电机组件包括拉线电机、线轴，拉线电机通过线轴连接钢丝绳控制手指闭合。

5.根据权利要求4所述的一种轮式移动服务机器人，其特征是：所述的底盘机构包括底盘和安装在底盘上的底盘电机、主动轮、从动轮，主动轮布置在底盘的左右两侧，从动轮为万向轮、布置在底盘的前后两侧，底盘电机连接并驱动主动轮。

6.根据权利要求5所述的一种轮式移动服务机器人，其特征是：所述的大臂机构和小臂机构有两组、分别安装在机架的两侧。

7.根据权利要求6所述的一种轮式移动服务机器人，其特征是：所述的机架上设置摄像头安装座，摄像头安装在摄像头安装座上。