CN106737714A - 一种服务机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种服务机器人，包括头部(1)、手臂(2)、躯干(3)和底盘(4)，所述头部(1)通过头部固定轴连接在所述躯干(3)上的头部固定轴承座(12)上，所述手臂(2)连接在所述躯干(3)两侧，所述躯干(3)底端设置在底盘(4)上；手臂(2)包括上臂一(21)、上臂二(22)和下臂(23)，躯干(3)从上至下依次包括上位机控制电路腔(31)、下位机控制电路腔(32)和驱动器及电源控制室(33)；底盘(4)包括底盘本体、设置在所述底盘本体上的两个相对设置的驱动轮(46)和两个相对设置的万向轮(44)。本发明机器人具有可活动的手臂结构，每个手臂具有四个自由度，可模拟人类肢体动作。
Description
技术领域
本发明属于机器人领域，尤其是涉及一种服务机器人。
背景技术
服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它的应用范围很广，可以从事引导、迎宾、陪护、信息咨询、语音交流、监护等工作。随着经济的不断发展，一些低端服务行业，以及需要消耗大量人员的服务行业对服务机器人的需求也日益增强。因此需要一种能够运用于特定环境的服务机器人，能在特定的环境中提供提供一些必要的服务工作，包括引导宾客、运送物品、人机交互以及辅助娱乐等。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种服务机器人，旨在辅助进行银行、商场、展厅等场所进行迎宾、信息咨询、引导介绍等工作。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种服务机器人，包括头部(1)、手臂(2)、躯干(3)和底盘(4)，所述头部(1)通过头部固定轴连接在所述躯干(3)上的头部固定轴承座(12)上，所述手臂(2)通过手臂固定轴连接在所述躯干(3)两侧的肩部轴承座(27)上，所述躯干(3)底端设置在底盘(4)上；头部(1)由头部驱动电机(13)驱动；手臂(2)包括上臂一(21)、上臂二(22)和下臂(23)，上臂一(21)由设置在躯干(3)内的手臂水平前后驱动电机(211)和设置在上臂一(21)内的手臂水平侧向运动电机(24)驱动，上臂一(21)与上臂二(22)通过由上臂旋转电机(25)驱动的上臂连接轴连接，上臂二(22)与下臂(23)通过由肘部电机(26)连接；躯干(3)从上至下依次包括上位机控制电路腔(31)、下位机控制电路腔(32)和驱动器及电源控制室(33)；底盘(4)包括底盘本体、设置在所述底盘本体上的两个相对设置的驱动轮(46)和两个相对设置的万向轮(44)，所述驱动轮(46)通过联轴器(42)与驱动轮电机(45)连接。
进一步的，头部(1)设有机械限位装置，头部固定轴承座为深沟球轴承，头部(1)顶端设置摄像头。
进一步的，上臂一(21)外侧设置连接板(28)，所述连接板(28)与躯干(3)内的手臂水平侧向运动电机(24)之间通过肩部连接轴连接，所述肩部连接轴外设有肩部轴承座(27)；所述上臂旋转电机(25)设置在上臂二(22)内，通过设置上臂二(22)内的连接法兰(29)与上臂一(21)的安装板(28)连接；所述肘部电机(26)一侧与下臂(23)之间设置副盘轴承座(210)。
进一步的，驱动器及电源控制室(33)内设有驱动器(37)、变压稳压模块(35)和电源(36)。
进一步的，驱动轮(46)由轴承固定座(47)固定在底盘本体上。
进一步的，驱动轮(46)连接有减速器(43)。
进一步的，底盘本体上设置磁导航传感器(41)。
进一步的，所述下位机控制电路腔(32)设有扩展接口(38)。
进一步的，底盘(4)各部件连接处均设有橡胶垫。
进一步的，底盘(4)上设置两个辅助万向轮。
相对于现有技术，本发明所述的自动循环定量喷涂系统具有以下优势：
(1)本发明机器人具有可活动的手臂结构，每个手臂具有四个自由度，可模拟人类肢体动作。
(2)本发明具有双轮差速驱动结构，可灵活的活动及实现原地转向。
(3)本发明机器人能够实现自主定位与导航功能；
(4)本发明机器人通过底盘结构连接处增加橡胶垫，起到一定的缓冲及减震作用，改善了行走时的稳定性。
(5)本发明机器人驱动轮采用双轴承轴承座支撑，必要时增设辅助轮，其轴心也采用双轴承进行支撑，提高了整体带负载能力。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的主视图；
图2为手臂局部放大示意图；
图3为本发明的侧视图；
图4为本发明的仰视图；
图5为本发明的电路控制原理图。
附图标记说明：
1-头部；2-手臂；3-躯干；4-底盘；
11-摄像头；12-头部固定轴承座；13-头部驱动电机；
21-上臂一；22-上臂二；23-下臂；24-手臂水平侧向运动电机；25-上臂旋转电机；26-肘部电机；27-肩部轴承座；28-连接板；29-连接法兰；210-副盘轴承座；211-手臂水平前后驱动电机；
31-上位机控制电路腔；32-下位机控制电路腔；33-驱动器及电源控制室；34-激光雷达；35-变压稳压模块；36-电源；37-驱动器；38-扩展接口；
41-磁导航传感器；42-联轴器；43-减速器；44-万向轮；45-驱动轮电机；46-驱动轮；47-轴承固定座。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种服务机器人，包括头部1、手臂2、躯干3和底盘4。
头部1通过头部固定轴连接在所述躯干3上的头部固定轴承座12上。头部1设有机械限位装置，头部固定轴承座为深沟球轴承。头部1具有一个自由度，可实现水平旋转运动，并安装高清摄像头，实现图像的采集及识别。
手臂2通过手臂固定轴连接在所述躯干3两侧的肩部轴承座27上，所述躯干3底端设置在底盘4上；头部1由头部驱动电机13驱动；手臂2包括上臂一21、上臂二22和下臂23，上臂一21由设置在躯干3内的手臂水平前后驱动电机211和设置在上臂一21内的手臂水平侧向运动电机24驱动，上臂一21与上臂二22通过由上臂旋转电机25驱动的上臂连接轴连接，上臂二22与下臂23通过由肘部电机26连接。上臂一21外侧设置连接板28，所述连接板28与躯干3内的手臂水平侧向运动电机24之间通过肩部连接轴连接，所述肩部连接轴外设有肩部轴承座27；所述上臂旋转电机25设置在上臂二22内，通过设置上臂二22内的连接法兰29与上臂一21的连接板28连接；所述肘部电机26一侧与下臂23之间设置副盘轴承座210。
机器人的两个四自由度机械臂，可分别实现水平侧向抬起，水平前后抬起，肘部弯曲，及上臂旋转4个运动，可以实现与人进行打招呼等动作交流，并实现水平端举等动作。
手臂2安装的各个驱动电机全部使用舵机进行驱动，减少电气系统接线，简化布线复杂程度。舵机均由壳体上的固定孔固定在机器人本体机械安装孔上。其中，手臂2由轴承座固定在躯干3结构上，手臂2前后运动由轴承座中心轴进行驱动；手臂2侧向运动由手臂水平侧向运动电机24直接驱动；上臂旋转电机25通过连接法兰29驱动。连接法兰29与上臂连接板连接28；肘部电机26直接驱动下臂23，副盘轴承座210起到辅助支撑作用。
躯干3从上至下依次包括上位机控制电路腔31、下位机控制电路腔32和驱动器及电源控制室33。驱动器及电源控制室33内设有驱动器37、变压稳压模块35和电源36。下位机控制电路腔32设有扩展接口38。
躯干3安装有激光扫描仪等传感器，可以实现自主定位与导航，并安装与人交互沟通的设备。躯干3各部位固定有控制电路，实现视觉、声音及多种传感器融合。
底盘4包括底盘本体、设置在所述底盘本体上的两个相对设置的驱动轮46和两个相对设置的万向轮44，所述驱动轮46通过联轴器42和减速器43与驱动轮电机45连接，驱动轮电机轴只传递扭矩。驱动轮电机45为直流减速伺服电机，优选闭环步进电机。
驱动轮46由轴承固定座47固定在底盘本体上。底盘部分具有2个驱动轮，还可安装2个辅助万向轮，可实现水平方向的运动。底盘本体上设置磁导航传感器41，并安装电源及驱动电路，可以实现选线导航，保证机器人运动方向的准确性。为减少运动摩擦带来的磨损以及提高缓冲性能，底盘4各部件连接处均设有橡胶垫。
本发明的控制方法为，控制器从设置在个部位上的传感器(包括：激光扫描仪、超声波传感器、摄像头和人体感应传感器等)获得反馈信号，将控制信号传递给对应相应动作的驱动器，使驱动器控制其相应的伺服电机带动机构完成动作，完成动作的机构同时将反馈信号反馈给控制器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种服务机器人，包括头部(1)、手臂(2)、躯干(3)和底盘(4)，其特征在于：所述头部(1)通过头部固定轴连接在所述躯干(3)上的头部固定轴承座(12)上，所述手臂(2)通过手臂固定轴连接在所述躯干(3)两侧的肩部轴承座(27)上，所述躯干(3)底端设置在底盘(4)上；头部(1)由头部驱动电机(13)驱动；手臂(2)包括上臂一(21)、上臂二(22)和下臂(23)，上臂一(21)由设置在躯干(3)内的手臂水平前后驱动电机(211)和设置在上臂一(21)内的手臂水平侧向运动电机(24)驱动，上臂一(21)与上臂二(22)通过由上臂旋转电机(25)驱动的上臂连接轴连接，上臂二(22)与下臂(23)通过由肘部电机(26)连接；躯干(3)从上至下依次包括上位机控制电路腔(31)、下位机控制电路腔(32)和驱动器及电源控制室(33)；底盘(4)包括底盘本体、设置在所述底盘本体上的两个相对设置的驱动轮(46)和两个相对设置的万向轮(44)，所述驱动轮(46)通过联轴器(42)与驱动轮电机(45)连接。
2.根据权利要求1所述的服务机器人，其特征在于：所述头部(1)设有机械限位装置，头部固定轴承座为深沟球轴承，头部(1)顶端设置摄像头。
3.根据权利要求1或2所述的服务机器人，其特征在于：所述上臂一(21)外侧设置连接板(28)，所述连接板(28)与躯干(3)内的手臂水平侧向运动电机(24)之间通过肩部连接轴连接，所述肩部连接轴外设有肩部轴承座(27)；所述上臂旋转电机(25)设置在上臂二(22)内，通过设置上臂二(22)内的连接法兰(29)与上臂一(21)的安装板(28)连接；所述肘部电机(26)一侧与下臂(23)之间设置副盘轴承座(210)。
4.根据权利要求3所述的服务机器人，其特征在于：所述驱动器及电源控制室(33)内设有驱动器(37)、变压稳压模块(35)和电源(36)。
5.根据权利要求4所述的服务机器人，其特征在于：所述驱动轮(46)由轴承固定座(47)固定在底盘本体上。
6.根据权利要求5所述的服务机器人，其特征在于：所述驱动轮(46)连接有减速器(43)。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的服务机器人，其特征在于：所述底盘本体上设置磁导航传感器(41)。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的服务机器人，其特征在于：所述下位机控制电路腔(32)设有扩展接口(38)。
9.根据权利要求4-6所述的服务机器人，其特征在于：所述底盘(4)各部件连接处均设有橡胶垫。
10.根据权利要求4-6所述的服务机器人，其特征在于：所述底盘(4)上设置两个辅助万向轮。
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