CN107283387A - 一种机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人，包括底座、机身、支架、移动组件和转动组件，机身安装在底座上，包括第一机身和第二机身，第一机身沿长度方向设置安装腔体，第二机身有一部分容纳在安装腔体内；支架位于安装腔体内，通过移动组件与第一机身可移动连接，第二机身安装在支架上；移动组件设置在安装腔体内，位于支架以及第一机身上，限制支架的周向自由度；转动组件位于支架上，连接第二机身，用于驱动第二机身相对第一机身转动。由于移动组件限制支架的周向自由度，进而支架带动第二机身相对于第一机身发生移动；同时转动组件带动第二机身相对第一机身转动，进而使第二机身相对第一机身的转动和移动互不干涉，从而提高了机身的灵活性。

Description

一种机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接收人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术指定的原则纲领行动。传统单臂形式的工业机器人在制造行业中已经取得了较好的发展和应用，其主要包括执行冲压、焊接、抛光、涂装、码垛等操作，但是在一些工序复杂、装配精度高、工作效率高的场合，传统单臂机器人已经无法满足要求，进而双臂机器人应运而生。

如图1所示，中国专利文献CN104647337A公开了一种双臂机器人，包括集成于一个工作平台上的播种功能模块、灌溉功能模块和采摘功能模块，所述工作平台主要由底座1′、滚轮2′、腰关节3′、肩关节4′、大臂关节5′、小臂关节6′、机械手和箱体7′组成，其中，腰关节3′、肩关节4′、大臂关节5′、小臂关节6′通过运动副相互串联，使小臂关节6′末端具有六个自由度，底座用于安装各模块以及相关组件，滚轮2′安装在底座1′下，用于实现行走，箱体7′安装在底座1′上，用于储存蔬菜，机械手安装在小臂关节6′上，用于完成采摘。双臂机器人相对于传统的单臂机器人而言，实现了双臂分别操作、行走以及存储的功能。该双臂机器人由于采用按照预先设定的程序进行操作，无法实时的根据当前工作环境进行有效的侦测以及操作程式的相应更改，其智能化程度低。

对此，如图2所示，中国专利文献CN1053131303A公开了一种双臂机器人，包括基台1″、能够转动地连接于基台1″的机身2″以及连接在躯干2″两侧的第一臂3″和第二臂4″，其中，机身2″的正面设置有立体摄像头5″，分别设置于第一臂3″和第二臂4″的手部摄像头(图未示)，设置于机身2″背面侧的显示器6″。该双臂机器人通过立体摄像头5″对周边的工作环境进行实时的侦测，通过手部摄像头对第一臂3″和第二臂4″的周边工作环境进行实时的侦测，同时通过设置显示器6″能够对操作程式进行相应的更改，进而该双臂机器人智能化程度得到了很大的改善。

上述第二种双臂机器人仅仅实现了机身2″相对于基台1″的转动，但是在工作场所的环境高度变换的环境中，该双臂机器人的机身2″在高度方向上不具备相对于转动独立的移动，进而降低了双臂机器人的机身的灵活程度从而如何提高双臂机器人的机身的灵活性成为了一个亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的双臂多功能机器人由于机身在高度方向上不具备相对于转动独立的移动所带来的灵活性低的技术缺陷。

为了实现上述目的，本发明提供一种机器人，包括：

底座；

机身，安装在底座上，包括第一机身和第二机身，第一机身沿长度方向设置安装腔体，第二机身有一部分容纳在安装腔体内；

支架，位于安装腔体内，通过移动组件与第一机身可移动连接，第二机身安装在支架上；

移动组件，设置在安装腔体内，位于支架以及第一机身上，限制支架的周向自由度；

转动组件，位于支架上，连接第二机身，用于驱动第二机身相对第一机身转动。

作为优选，移动组件包括竖直固定设置在第一机身上的导轨，以及设置在支架上的滑块，滑块在导轨上配合滑动。

作为优选，移动组件还包括移动伺服电机，与移动伺服电机连接的用于传递扭矩的移动同步带，以及被移动同步带驱动的滚珠丝杠，滚珠丝杠与导轨同向且平行设置，滚珠丝杠的另一端与支架套接且螺纹配合。

作为优选，转动组件包括旋转伺服电机以及旋转减速器，旋转伺服电机固定安装在支架上，旋转减速器固定安装在第二机身容纳在安装腔体内的一部分上，旋转伺服电机与旋转减速器配合带动第二机身相对支架转动。

作为优选，机身上设置有至少两个工具箱，工具箱通过合页安装在机身上，合页设置在机身的侧表面的前侧边沿或者后侧边沿上，工具箱通过合页可活动的设置在机身的侧边或者前、后表面。

作为优选，机身上设置有可设定指令的人机交互界面以及对周边工作环境进行侦测的三维扫描装置。

作为优选，机身上两侧还设置有机器手，机器手包括与机身相连接的手臂以及与手臂末端相连接的仿生机械手，手臂由若干节组成，并且每一节之间通过运动副相互依次串联，仿生机械手安装在手臂的末端上。

作为优选，底座内设置两个行走装置，两个行走装置竖直对称的设置在底座的左右两侧，每一行走装置包括行走步进电机、行走同步带和行走轮，行走步进电机通过行走同步带带动行走轮转动，以使机器人移动。

作为优选，底座内还设置有两万向球轮，两个万向球轮沿两个行走装置的对称面对称设置。

本发明提供的一种机器人具有如下优点：

1.由于支架通过移动组件与第一机身移动连接，移动组件限制支架的周向自由度，进而支架相对于第一机身仅仅能够发生移动，并且通过将第二机身安装在支架上，从而支架带动第二机身相对于第一机身发生移动；同时，设置转动组件连接第二机身，转动组件驱动第二机身相对支架转动，以带动第二机身相对第一机身转动，进而通过分别设置移动组件和转动组件使第二机身相对第一机身的转动和移动互不干涉，从而提高了机身的灵活性。

2.由于移动组件包括竖直固定设置在第一机身上的导轨，以及设置在支架上的滑块，滑块在导轨上配合滑动，进而实现了支架沿导轨方向上的移动，从而带动第二机身相对第一机身移动。

3.由于移动组件还包括移动伺服电机，与移动伺服电机连接的用于传递扭矩的移动同步带以及被移动同步带驱动的滚珠丝杠，滚珠丝杠与导轨同向且平行设置，滚珠丝杠的另一端与支架套接且螺纹配合，进而通过移动伺服电机驱动滚珠丝杠旋转，使配合安装在滚珠丝杠上的支架沿滚珠丝杠的轴线方向发生移动，从而实现了支架沿导轨方向上的移动，即实现了第二机身相对于第一机身的移动。

4.由于转动组件包括旋转伺服电机以及旋转减速器，转动伺服电机固定安装在支架上，旋转减速器固定安装在第二机身容纳在安装腔体内的一部分上，旋转伺服电机与旋转减速器配合带动第二机身相对支架转动，同时移动组件限制支架的周向自由度，进而在实现了第二机身相对于第一机身旋转的同时，也保证了第二机身的旋转运动与移动互不干涉。

5.通过在机身上设置有至少两个工具箱，工具箱通过合页安装在机身上，合页设置在机身的侧表面的前侧边沿或者后侧边沿上，工具箱通过合页可活动的设置在机身的侧边或者前、后表面，从而在增加了机器人收容能力的同时，可以通过灵活改变工具箱的位置来改变机器人的整体宽度，以适应不同的工作环境。

6.通过机身上设置有可设定指令的人机交互界面以及对周边工作环境进行侦测的三维扫描装置，进而可通过人机交互界面方便实时的对机器人进行指令的修改和设定；同时，也可通过三维扫描装置对周边的工作环境进行实时侦测，使机器人根据周边环境做出相应的动作响应以自动调节间距，进而灵活性高，智能化程度高。

7.由于机身上还设置有机器手，机器手包括与机身相连接的手臂以及与手臂末端相连接的仿生机械手，手臂由若干节组成，并且每一节之间通过运动副相互依次串联，仿生机械手安装在手臂的末端上，进而通过手臂在各个自由度上的运动实现对仿生机械手位置的精密控制。

8.由于行走装置为两竖直对称设置的行走装置，每一行走驱动装置包括行走步进电机、行走同步带和行走轮，进而当两行走步进电机同向运行时，可实现机器人前进或者后退；当两行走步进电机运行方向相反时，可实现机器人转弯。

9.通过在底座内还设置有两万向球轮，两个万向球轮沿两个行走装置的对称面对称设置，进而保证了智能机器人行走平衡的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对发明作进一步详细说明。

图1为现有技术的双臂机器人的立体图。

图2为另一现有技术的双臂机器人的立体图。

图3为本发明机器人的立体图。

图4为图1所示机器人的底座的示意图。

图5为图1所示机器人的下机身的示意图。

图6为图1所示机器人的下机身的内部结构的示意图。

图7为图1所示机器人的上机身和大臂相连接的内部示意图。

图8为图1所示机器人的仿生机械手的示意图。

图中各附图标记说明如下。

1′-底座；2′-滚轮；3′-腰关节；4′-肩关节；5′-大臂关节；

6′-小臂关节；7′-箱体；1″-基台；2″-机身；3″-第一臂；

4″-第二臂；5″-立体摄像头；6″-显示器；1-底座；11-行走装置；

111-行走步进电机；112-行走同步带；113-行走轮；12-万向球轮；

2-机身；21-第一机身；211-安装腔体；22-第二机身；

221-第一伺服电机；222-第一同步带；223-第一减速器；23-工具箱；

231-合页；24-人机交互界面；25-三维扫描装置；3-支架；31-滑块；

41-导轨；42-滚珠丝杠；43-移动伺服电机；44-移动同步带；

51-旋转伺服电机；52-旋转减速器；6-机器手；61-手臂；611-大臂；

6111-第二伺服电机；6112-第二同步带；6113-第二减速器；

6114-第三伺服电机；6115-第三同步带；6116-第三减速器；

612-第一小臂；6121-第四伺服电机；6122-第四减速器；

613-第二小臂；6131-第五伺服电机；6132-第一齿轮；614-手腕；

6141-第六伺服电机；6142-第二齿轮；6143-第三齿轮；

62-仿生机械手；621-手掌；622-手指；63-法兰。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“左”、“右”、“竖直”、“内”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”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“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；可以是直接安装，也可以通过中间媒介间接安装，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供的一种机器人，包括：

底座1；

机身2，安装在底座1上，包括第一机身21和第二机身22，第一机身21沿长度方向设置安装腔体211，第二机身22有一部分容纳在安装腔体211内；

支架3，位于安装腔体211内，通过移动组件与第一机身21可移动连接，第二机身22安装在支架3上；

移动组件，设置在安装腔体211内，位于支架3以及第一机身21上，限制支架3的周向自由度；

转动组件，位于支架3上，连接第二机身22，用于驱动第二机身22相对第一机身21转动。

上述机器人，由于支架3通过移动组件与第一机身21移动连接，移动组件限制支架3的周向自由度，进而支架3相对于第一机身21仅仅能够发生移动，并且通过将第二机身22安装在支架3上，从而支架3带动第二机身22相对于第一机身21发生移动；同时，设置转动组件连接第二机身22，转动组件驱动第二机身22相对支架3转动，以带动第二机身22相对第一机身21转动，进而通过分别设置移动组件和转动组件使第二机身22相对第一机身21的转动和移动互不干涉，从而提高了机身2的灵活性。

作为优选的实施方式，移动组件包括竖直固定设置在第一机身21上的导轨41，以及设置在支架3上的滑块31，滑块31在导轨41上配合滑动。进而实现了支架3沿导轨41方向上的移动，从而带动第二机身22相对第一机身21移动。

作为优选的实施方式，移动组件还包括移动伺服电机43，与移动伺服电机43连接的用于传递扭矩的移动同步带44，以及被移动同步带44驱动的滚珠丝杠42，滚珠丝杠42与导轨41同向且平行设置，滚珠丝杠42的另一端与支架3套接且螺纹配合。进而通过移动伺服电机43驱动滚珠丝杠42旋转，使配合安装在滚珠丝杠42上的支架3沿滚珠丝杠42的轴线方向发生移动，从而实现了支架3沿导轨41方向上的移动，即实现了第二机身22相对于第一机身21的移动。

作为优选的实施方式，转动组件包括旋转伺服电机51以及旋转减速器52，旋转伺服电机51固定安装在支架3上，旋转减速器52固定安装在第二机身22容纳在安装腔体211内的一部分上，旋转伺服电机51与旋转减速器52配合带动第二机身22相对支架3转动。同时移动组件限制支架3的周向自由度，进而在实现了第二机身22相对于第一机身21旋转的同时，也保证了第二机身22的旋转运动与移动互不干涉。

作为优选的实施方式，机身2上设置有至少两个工具箱23，工具箱23通过合页231安装在机身2上，合页231设置在机身2的侧表面的前侧边沿或者后侧边沿上，工具箱23通过合页231可活动的设置在机身2的侧边或者前、后表面。从而在增加了机器人收容能力的同时，可以通过灵活改变工具箱23的位置来改变机器人的整体宽度，以适应不同的工作环境。

作为优选的实施方式，机身2上设置有可设定指令的人机交互界面24以及对周边工作环境进行侦测的三维扫描装置25。

通过机身2上设置有可设定指令的人机交互界面24以及对周边工作环境进行侦测的三维扫描装置25，进而可通过人机交互界面24方便实时的对机器人进行指令的修改和设定；同时，也可通过三维扫描装置25对周边的工作环境进行实时侦测，使机器人根据周边环境做出相应的动作响应以自动调节间距，进而灵活性高，智能化程度高。

作为优选的实施方式，机身2上两侧还设置有机器手6，机器手6包括与机身2相连接的手臂61以及与手臂61末端相连接的仿生机械手62，手臂61由若干节组成，并且每一节之间通过运动副相互依次串联，仿生机械手62安装在手臂61的末端上。进而通过手臂61在各个自由度上的运动实现对仿生机械手62位置的精密控制。

具体的，手臂61包括大臂611、第一小臂612、第二小臂613以及手腕614，机身2与手臂61的连接处设置有受第一伺服电机221、第一同步带222和第一减速器223，手臂61绕第一减速器223的中心轴转动。

大臂611上端与机身2的连接处设置有第二伺服电机6111、第二同步带6112和6113第二减速器，大臂611绕6113第二减速器的中心轴转动。

大臂611与第一小臂612的连接处设置有第三伺服电机6114、第三同步带6115和第三减速器6116，第一小臂612绕第三减速器6116的中心轴转动。

第一小臂612与第二小臂613的连接处设置有第四伺服电机6121和第四减速器6122，第二小臂613绕第四减速器6122的中心轴转动；第二小臂613与手腕614的连接处设置有第五伺服电机6131以及第一齿轮6132，以实现手腕614的转动。

手腕614的末端设置有与仿生机械手62相连接的法兰63，手腕614内设置有受控制器控制的第六伺服电机、第二齿轮和第三齿轮，第二齿轮和第三齿轮啮合传动，第三齿轮的轮轴与法兰63连接，进而带动法兰63转动。

上述手臂61，通过设置相应的伺服电机、同步带以及减速器等传动元件，进而实现了手臂61各个关节的自由度，从而使手臂61的末端具备多个自由度，从而使安装在手臂61末端的仿生机械手62位置变化更为精准。

作为优选的实施方式，仿生机械手62包括手掌621，手掌621上连接有分别作为拇指、食指、中指、无名指和小指的仿生机械手指622，每一只仿生机械手指622都具有15个自由度。进而使其更加接近于人手，从而使仿生机械手62能够准确、稳固的抓取物品，通用性更强。

作为优选的实施方式，底座1内设置两个行走装置11，两个行走装置11竖直对称的设置在底座1的左右两侧，每一行走装置11包括行走步进电机111、行走同步带112和行走轮113，行走步进电机111通过行走同步带112带动行走轮113转动，以使机器人移动。进而当两行走步进电机111同向运行时，可实现机器人前进或者后退；当两行走步进电机111运行方向相反时，可实现机器人转弯。

作为优选的实施方式，底座1内还设置有两万向球轮12，两个万向球轮12沿两个行走装置11的对称面对称设置。进而保证了智能机器人行走平衡的稳定性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种机器人，其特征在于，包括：

底座(1)；

机身(2)，安装在所述底座(1)上，包括第一机身(21)和第二机身(22)，所述第一机身(21)沿长度方向设置安装腔体(211)，所述第二机身(22)有一部分容纳在安装腔体(211)内；

支架(3)，位于所述安装腔体(211)内，通过移动组件与所述第一机身(21)可移动连接，所述第二机身(22)安装在所述支架(3)上；

移动组件，设置在所述安装腔体(211)内，位于所述支架(3)以及所述第一机身(21)上，限制所述支架(3)的周向自由度；

转动组件，位于所述支架(3)上，连接所述第二机身(22)，用于驱动所述第二机身(22)相对所述第一机身(21)转动。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述移动组件包括竖直固定设置在所述第一机身(21)上的导轨(41)，以及设置在所述支架(3)上的滑块(31)，所述滑块(31)在所述导轨(41)上配合滑动。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于：所述移动组件还包括移动伺服电机(43)，与所述移动伺服电机(43)连接的用于传递扭矩的移动同步带(44)，以及被所述移动同步带(44)驱动的滚珠丝杠(42)，所述滚珠丝杠(42)与所述导轨(41)同向且平行设置，所述滚珠丝杠(42)的另一端与所述支架(3)套接且螺纹配合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的机器人，其特征在于：所述转动组件包括旋转伺服电机(51)以及旋转减速器(52)，所述旋转伺服电机(51)固定安装在所述支架(3)上，所述旋转减速器(52)固定安装在所述第二机身(22)容纳在所述安装腔体(211)内的一部分上，所述旋转伺服电机(51)与所述旋转减速器(52)配合带动所述第二机身(22)相对所述支架(3)转动。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的机器人，其特征在于：所述机身(2)上设置有至少两个工具箱(23)，所述工具箱(23)通过合页(231)安装在所述机身(2)上，所述合页(231)设置在所述机身(2)的侧表面的前侧边沿或者后侧边沿上，所述工具箱(23)通过所述合页(231)可活动的设置在所述机身(2)的侧边或者前、后表面。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的机器人，其特征在于：所述机身(2)上设置有可设定指令的人机交互界面(24)以及对周边工作环境进行侦测的三维扫描装置(25)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的机器人，其特征在于：所述机身(2)上两侧还设置有机器手(6)，所述机器手(6)包括与所述机身(2)相连接的手臂(61)以及与所述手臂(61)末端相连接的仿生机械手(62)，所述手臂(61)由若干节组成，并且每一节之间通过运动副相互依次串联，所述仿生机械手(62)安装在所述手臂(61)的末端上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的机器人，其特征在于：所述底座(1)内设置两个行走装置(11)，两个所述行走装置(11)竖直对称的设置在所述底座(1)的左右两侧，每一所述行走装置(11)包括行走步进电机(111)、行走同步带(112)和行走轮(113)，所述行走步进电机(111)通过所述行走同步带(112)带动所述行走轮(113)转动，以使所述机器人移动。

9.根据权利要求8所述的机器人，其特征在于：所述底座(1)内还设置有两万向球轮(12)，两个所述万向球(12)轮沿两个所述行走装置(11)的对称面对称设置。