CN107538463A - 一种可自主进出电梯的机器人 - Google Patents

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张涛
蔡阳春
邓卓
刘明
王远志
郭璁
阮进
陈鹏
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Abstract

本发明提出一种可自主进出电梯的机器人,包括机械腿一模块,机械腿二模块,身体模块,交互模块,机械手模块,箱体模块,所述机械腿一模块及机械腿二模块安装在所述身体模块的两侧,所述交互模块安装在所述身体模块的顶部前端,所述机械手模块安装在所述身体模块的顶部后端,所述箱体模块安装在所述身体模块的中部,所述机械手模块具有三个自由度,且装有摄像头,所述机器人可通过机械手模块去按电梯按键实现自主进出电梯。本发明机器人通过机械手模块实现开关电梯门,机器人可自主进出电梯,从而消除了机器人在楼层之间运行的障碍。

Description

一种可自主进出电梯的机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及移动机器人技术领域,具体涉及一种可自主进出电梯的机器人。
背景技术
[0002] 近年来移动机器人在各行各业的应用日益增加,人们对机器人能够实现跨楼层运 行的需求也日益强烈,但是目前机器人通过楼梯或电梯实现跨楼层运行的技术并未成熟。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种可自主进出电梯的机器人。
[0004] 本发明所采用的技术方案为: 1. 一种可自主进出电梯的机器人,包括机械腿一模块(1),机械腿二模块(2),身体模块 (3),交互模块(4),机械手模块(5),箱体模块(6),所述机械腿一模块(1)及机械腿二模块 (2)安装在所述身体模块(3)的两侧,所述交互模块(4)安装在所述身体模块(3)的顶部前 端,所述机械手模块(5)安装在所述身体模块(3)的顶部后端,所述箱体模块(6)安装在所述 身体模块(3)的中部,所述机械手模块(5)具有三个自由度,且装有摄像头,所述机器人可通 过机械手模块(5)去按电梯按键实现自主进出电梯。
[0005] 2.进一步地,所述机械手模块(5)包括上推杆上盖(5-01),上推杆下盖(5-02),二 级升降推杆(5-03),二级升降推杆导向块(5-04),机械手转座(5-05),轴承支撑座(5-06), 一级升降推杆(5-07),一级升降推杆滑块(5-08),一级升降推杆滑块安装座(5-09),一级升 降推杆导轨(5-10),一级升降推杆导轨安装板(5-11),升降舵机(5-12),升降舵机安装座 (5-13),旋转同步带(5-14),大同步带轮(5-15),小同步带轮(5-16),旋转舵机(5-17),旋转 舵机安装座(5-18),机械手模块安装板(5-19),橡胶块(5-20),上推杆(5-21),深度摄像头 (5-22),上推杆导向块(5-23),上推杆安装座(5-24),上推杆丝杆(5-25),上推杆丝杆安装 座(5-26),上推杆舵盘(5-27),上推杆舵机(5-28),小同步带轮安装座(5-29),滚动轴承(5-30),升降同步带(5-31),升降同步带连接块(5-32),所述上推杆舵机(5-28)通过丝杆螺母 机构驱动上推杆(5-21)的伸缩运动,所述升降舵机(5-12)通过同步带轮机构驱动机械手模 块(5)的升降运动,所述旋转舵机(5-17)通过同步带轮机构驱动机械手模块(5)的旋转运 动。
[0006] 3.进一步地,所述上推杆上盖(5-01)与上推杆下盖(5-02)固定安装,上推杆下盖 (5-02)固定安装在二级升降推杆(5-03)上,所述上推杆舵机(5-28)固定安装在上推杆下盖 (5-02)上,上推杆丝杆(5-25)通过上推杆丝杆安装座(5-26)及上推杆舵盘(5-27)与上推杆 舵机(5-28)的转轴固定安装,所述上推杆安装座(5-24)与上推杆丝杆(5-25)组成丝杆螺母 畐IJ,所述上推杆(5-21)与上推杆安装座(5-24)固定安装,所述橡胶块(5-20)固定安装在上 推杆(5-21)上,所述深度摄像头(5-22)固定安装在上推杆导向块(5-23)上,所述上推杆导 向块(5-23)固定安装在上推杆下盖(5-02)上,并与上推杆(5-21)及上推杆丝杆(5-25)成间 隙配合,故所述上推杆导向块(5-23)固定安装在上推杆下盖(5-02)上,所述上推杆舵机(5- 28)可通过上推杆安装座(5-24)与上推杆丝杆(5-25)组成的丝杆螺母副驱动上推杆(5-21) 的伸缩运动。
[0007] 4.进一步地,所述一级升降推杆导轨安装板(5-11)固定安装在机械手转座(5-05) 上,所述一级升降推杆导轨(5-10)固定安装在一级升降推杆导轨安装板(5-11)上,所述一 级升降推杆滑块(5-08)可沿一级升降推杆导轨(5-10)滑动,所述一级升降推杆滑块安装座 (5-09)—端与一级升降推杆滑块(5-08)固定安装,另一端固定安装在一级升降推杆(5-07) 上,所述升降舵机(5-12)通过升降舵机安装座(5-13)固定安装在一级升降推杆(5-07)上, 所述升降舵机(5-12)转轴上装有小同步带轮(5-16),并通过升降同步带(5-31)与小同步带 轮安装座(5-29)上的小同步带轮(5-16)组成升降同步带轮机构驱动机械手模块(5)的升降 运动,所述小同步带轮安装座(5-29)固定安装在二级升降推杆导向块(5-04)上,所述二级 升降推杆导向块(5-04)固定安装在一级升降推杆(5-07)上,所述升降同步带(5-31)上装有 两个升降同步带连接块(5-32),其中一个升降同步带连接块(5-32)固定安装在一级升降推 杆导轨安装板(5-11)上并通过同步带轮机构驱动一级升降推杆(5-07)的升降运动,另一个 升降同步带连接块(5-32)固定安装在二级升降推杆(5-03)上并通过升降同步带轮机构驱 动二级升降推杆(5-03)的升降运动。
[0008] 5.进一步地,所述机械手模块安装板(5-19)机器人身体模块(3)上,所述旋转舵机 (5-17)通过旋转舵机安装座(5-18)固定安装在机械手模块安装板(5-19),所述旋转舵机 (5-17)转轴上装有小同步带轮(5-16),并通过旋转同步带(5-14)与固定安装在机械手转座 (5-05)上的大同步带轮(5-15)组成旋转同步带机构,所述轴承支撑座(5-06)固定安装在机 械手模块安装板(5-19)上,并通过滚动轴承(5-30)与机械手转座(5-05)转动连接,所述机 械手转座(5-05)与机械手模块安装板(5-19)及一级升降推杆(5-07)均成间隙配合,所述旋 转舵机(5-17)通过旋转同步带机构驱动机械手模块(5)的旋转运动。
[0009] 6.进一步地,所诉机器人进出电梯的工作流程为:©所述机器人通过室内定位导 航技术到达电梯门口,(D所述机器人通过视觉传感器识别电梯的开门按键并通过机械手模 块(3)点击电梯的开门按键,@所述机器人识别到电梯门打开后采用轮式驱动或腿式驱动 进入电梯内,©所述机器人视觉传感器识别目标楼层的电梯按键并通过机械手模块(3)点 击目标楼层的电梯按键,⑤所述机器人通过视觉识别技术识别电梯内显示的楼层数字确认 是否已到达目的地,(f所述机器人到达目标楼层后通过轮式驱动或腿式驱动离开电梯。
[0010] 本发明的有益效果是:机器人通过机械手模块实现开关电梯门,机器人可自主进 出电梯,从而消除了机器人在楼层之间运行的障碍。
附图说明
[0011] 图1.机器人轴测图; 图2.机器人的机械手模块展开后的轴测图; 图3.机械手模块轴测图; 图4.机械手模块内部结构图。
具体实施方式
[0012] 为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案,下面结合附图对本发明作进一步 说明。其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本专利 的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图中的某些部件会有省略、放大或缩小,并不 代表实际产品的尺寸;相同或相似的标号对应相同或相似的部件。
[0013] 1.如图1所示,一种可自主进出电梯的机器人,包括机械腿一模块(1),机械腿二模 块(2),身体模块(3),交互模块(4),机械手模块(5),箱体模块(6),所述机械腿一模块(1)及 机械腿二模块(2)安装在所述身体模块(3)的两侧,所述交互模块(4)安装在所述身体模块 (3)的顶部前端,所述机械手模块(5)安装在所述身体模块(3)的顶部后端,所述箱体模块 (6)安装在所述身体模块(3)的中部,所述机械手模块(5)具有三个自由度,且装有摄像头, 所述机器人可通过机械手模块(5)去按电梯按键实现自主进出电梯。
[0014] 2.如图3〜4所示,所述机械手模块包括上推杆上盖(5-01),上推杆下盖(5-02),二 级升降推杆(5-03),二级升降推杆导向块(5-04),机械手转座(5-05),轴承支撑座(5-06), 一级升降推杆(5-07),一级升降推杆滑块(5-08),一级升降推杆滑块安装座(5-09),一级升 降推杆导轨(5-10),一级升降推杆导轨安装板(5-11),升降舵机(5-12),升降舵机安装座 (5-13),旋转同步带(5-14),大同步带轮(5-15),小同步带轮(5-16),旋转舵机(5-17),旋转 舵机安装座(5-18),机械手模块安装板(5-19),橡胶块(5-20),上推杆(5-21),深度摄像头 (5-22),上推杆导向块(5-23),上推杆安装座(5-24),上推杆丝杆(5-25),上推杆丝杆安装 座(5-26),上推杆舵盘(5-27),上推杆舵机(5-28),小同步带轮安装座(5-29),滚动轴承(5-30),升降同步带(5-31),升降同步带连接块(5-32),所述上推杆舵机(5-28)通过丝杆螺母 机构驱动上推杆(5-21)的伸缩运动,所述升降舵机(5-12)通过同步带轮机构驱动机械手模 块(5)的升降运动,所述旋转舵机(5-17)通过同步带轮机构驱动机械手模块(5)的旋转运 动。
[0015] 3.如图3〜4所示,所述上推杆上盖(5-01)与上推杆下盖(5-02)固定安装,上推杆 下盖(5-02)固定安装在二级升降推杆(5-03)上,所述上推杆舵机(5-28)固定安装在上推杆 下盖(5-02)上,上推杆丝杆(5-25)通过上推杆丝杆安装座(5-26)及上推杆舵盘(5-27)与上 推杆舵机(5-28)的转轴固定安装,所述上推杆安装座(5-24)与上推杆丝杆(5-25)组成丝杆 螺母副,所述上推杆(5-21)与上推杆安装座(5-24)固定安装,所述橡胶块(5-20)固定安装 在上推杆(5-21)上,所述深度摄像头(5-22)固定安装在上推杆导向块(5-23)上,所述上推 杆导向块(5-23)固定安装在上推杆下盖(5-02)上,并与上推杆(5-21)及上推杆丝杆(5-25) 成间隙配合,故所述上推杆导向块(5-23)固定安装在上推杆下盖(5-02)上,所述上推杆舵 机(5-28)可通过上推杆安装座(5-24)与上推杆丝杆(5-25)组成的丝杆螺母副驱动上推杆 (5-21)的伸缩运动。
[0016] 4.如图3〜4所示,所述一级升降推杆导轨安装板(5-11)固定安装在机械手转座 (5-05)上,所述一级升降推杆导轨(5-10)固定安装在一级升降推杆导轨安装板(5-11)上, 所述一级升降推杆滑块(5-08)可沿一级升降推杆导轨(5-10)滑动,所述一级升降推杆滑块 安装座(5-09) —端与一级升降推杆滑块(5-08)固定安装,另一端固定安装在一级升降推杆 (5-07)上,所述升降舵机(5-12)通过升降舵机安装座(5-13)固定安装在一级升降推杆(5-07)上,所述升降舵机(5-12)转轴上装有小同步带轮(5-16),并通过升降同步带(5-31)与小 同步带轮安装座(5-29)上的小同步带轮(5-16)组成升降同步带轮机构驱动机械手模块(5) 的升降运动,所述小同步带轮安装座(5-29)固定安装在二级升降推杆导向块(5-04)上,所 述二级升降推杆导向块(5-04)固定安装在一级升降推杆(5-07)上,所述升降同步带(5-31) 上装有两个升降同步带连接块(5-32),其中一个升降同步带连接块(5-32)固定安装在一级 升降推杆导轨安装板(5-11)上并通过同步带轮机构驱动一级升降推杆(5-07)的升降运动, 另一个升降同步带连接块(5-32)固定安装在二级升降推杆(5-03)上并通过升降同步带轮 机构驱动二级升降推杆(5-03)的升降运动。
[0017] 5.如图3〜4所示,所述机械手模块安装板(5-19)机器人身体模块(3)上,所述旋转 舵机(5-17)通过旋转舵机安装座(5-18)固定安装在机械手模块安装板(5-19),所述旋转舵 机(5-17)转轴上装有小同步带轮(5-16),并通过旋转同步带(5-14)与固定安装在机械手转 座(5-05)上的大同步带轮(5-15)组成旋转同步带机构,所述轴承支撑座(5-06)固定安装在 机械手模块安装板(5-19)上,并通过滚动轴承(5-30)与机械手转座(5-05)转动连接,所述 机械手转座(5-05)与机械手模块安装板(5-19)及一级升降推杆(5-07)均成间隙配合,所述 旋转舵机(5-17)通过旋转同步带机构驱动机械手模块(5)的旋转运动。
[0018] 6.所诉机器人进出电梯的工作流程为所述机器人通过室内定位导航技术到达 电梯门口,@所述机器人通过视觉传感器识别电梯的开门按键并通过机械手模块(3)点击 电梯的开门按键,③所述机器人识别到电梯门打开后采用轮式驱动或腿式驱动进入电梯 内,©所述机器人视觉传感器识别目标楼层的电梯按键并通过机械手模块(3)点击目标楼 层的电梯按键,⑤所述机器人通过视觉识别技术识别电梯内显示的楼层数字确认是否已到 达目的地,@所述机器人到达目标楼层后通过轮式驱动或腿式驱动离开电梯。

Claims (6)

1. 一种可自主进出电梯的机器人,包括机械腿一模块(I),机械腿二模块(2),身体模块 (3),交互模块(4),机械手模块(5),箱体模块(6),所述机械腿一模块(1)及机械腿二模块 (2)安装在所述身体模块(3)的两侧,所述交互模块(4)安装在所述身体模块(3)的顶部前 端,所述机械手模块(5)安装在所述身体模块(3)的顶部后端,所述箱体模块(6)安装在所述 身体模块(3)的中部,所述机械手模块(5)具有三个自由度,且装有摄像头,所述机器人可通 过机械手模块(5)去按电梯按键实现自主进出电梯。
2. 如权利要求1所述的一种可自主进出电梯的机器人,其特征进一步在于:所述机械手 模块(5)包括上推杆上盖(5-01),上推杆下盖(5-02),二级升降推杆(5-03),二级升降推杆 导向块(5-04),机械手转座(5-05),轴承支撑座(5-06),一级升降推杆(5_07),一级升降推 杆滑块(5-08),一级升降推杆滑块安装座(5-09),一级升降推杆导轨(5-10),一级升降推杆 导轨安装板(5-11),升降舵机(5-12),升降舵机安装座(5-13),旋转同步带(5-14),大同步 带轮(5-15),小同步带轮(5-16),旋转舵机(5-17),旋转舵机安装座(5-18),机械手模块安 装板(5-19),橡胶块(5-20),上推杆(5-21),深度摄像头(5-22),上推杆导向块(5-23),上推 杆安装座(5-24),上推杆丝杆(5-25),上推杆丝杆安装座(5-26),上推杆舵盘(5-27),上推 杆舵机(5-28),小同步带轮安装座(5-29),滚动轴承(5-30),升降同步带(5-31),升降同步 带连接块(5-32),所述上推杆舵机(5-28)通过丝杆螺母机构驱动上推杆(5-21)的伸缩运 动,所述升降舵机(5-12)通过同步带轮机构驱动机械手模块(5)的升降运动,所述旋转舵机 (5-17)通过同步带轮机构驱动机械手模块(5)的旋转运动。
3. 如权利要求2所述的一种可自主进出电梯的机器人,其特征进一步在于:所述上推杆 上盖(5-01)与上推杆下盖(5-02)固定安装,上推杆下盖(5-02)固定安装在二级升降推杆 (5-03)上,所述上推杆舵机(5-28)固定安装在上推杆下盖(5-02)上,上推杆丝杆(5-25)通 过上推杆丝杆安装座(5-26)及上推杆舵盘(5-27)与上推杆舵机(5-28)的转轴固定安装,所 述上推杆安装座(5-24)与上推杆丝杆(5-25)组成丝杆螺母副,所述上推杆(5-21)与上推杆 安装座(5-24)固定安装,所述橡胶块(5-20)固定安装在上推杆(5-21)上,所述深度摄像头 (5-22)固定安装在上推杆导向块(5-23)上,所述上推杆导向块(5-23)固定安装在上推杆下 盖(5-02)上,并与上推杆(5-21)及上推杆丝杆(5-25)成间隙配合,故所述上推杆导向块(5-23)固定安装在上推杆下盖(5-02)上,所述上推杆舵机(5-28)可通过上推杆安装座(5-24) 与上推杆丝杆(5-25)组成的丝杆螺母副驱动上推杆(5-21)的伸缩运动。
4. 如权利要求2所述的一种可自主进出电梯的机器人,其特征进一步在于:所述一级升 降推杆导轨安装板(5-11)固定安装在机械手转座(5-05)上,所述一级升降推杆导轨(5-10) 固定安装在一级升降推杆导轨安装板(5-11)上,所述一级升降推杆滑块(5-08)可沿一级升 降推杆导轨(5-10)滑动,所述一级升降推杆滑块安装座(5-09)—端与一级升降推杆滑块 (5-08)固定安装,另一端固定安装在一级升降推杆(5-07)上,所述升降舵机(5-12)通过升 降舵机安装座(5-13)固定安装在一级升降推杆(5-07)上,所述升降舵机(5-12)转轴上装有 小同步带轮(5-16),并通过升降同步带(5-31)与小同步带轮安装座(5-29)上的小同步带轮 (5-16)组成升降同步带轮机构驱动机械手模块(5)的升降运动,所述小同步带轮安装座(5-29)固定安装在二级升降推杆导向块(5-04)上,所述二级升降推杆导向块(5-04)固定安装 在一级升降推杆(5-07)上,所述升降同步带(5-31)上装有两个升降同步带连接块(5-32), 其中一个升降同步带连接块(5-32)固定安装在一级升降推杆导轨安装板(5-11)上并通过 同步带轮机构驱动一级升降推杆(5-07)的升降运动,另一个升降同步带连接块(5-32)固定 安装在二级升降推杆(5-03)上并通过升降同步带轮机构驱动二级升降推杆(5-03)的升降 运动。
5. 如权利要求2所述的一种可自主进出电梯的机器人,其特征进一步在于:所述机械手 模块安装板(5-19)机器人身体模块(3)上,所述旋转舵机(5-17)通过旋转舵机安装座(5-18)固定安装在机械手模块安装板(5-19),所述旋转舵机(5-17)转轴上装有小同步带轮(5-16),并通过旋转同步带(5-14)与固定安装在机械手转座(5-05)上的大同步带轮(5-15)组 成旋转同步带机构,所述轴承支撑座(5-06)固定安装在机械手模块安装板(5-19)上,并通 过滚动轴承(5-30)与机械手转座(5-05)转动连接,所述机械手转座(5-05)与机械手模块安 装板(5-19)及一级升降推杆(5-07)均成间隙配合,所述旋转舵机(5-17)通过旋转同步带机 构驱动机械手模块(5)的旋转运动。
6. 如权利要求1所述的一种可自主进出电梯的机器人,其特征进一步在于:所诉机器人 进出电梯的工作流程为:①所述机器人通过室内定位导航技术到达电梯门口,©所述机器 人通过视觉传感器识别电梯的开门按键并通过机械手模块(3)点击电梯的开门按键,©所 述机器人识别到电梯门打开后采用轮式驱动或腿式驱动进入电梯内,Φ所述机器人视觉传 感器识别目标楼层的电梯按键并通过机械手模块(3)点击目标楼层的电梯按键,⑤所述机 器人通过视觉识别技术识别电梯内显示的楼层数字确认是否已到达目的地,©所述机器人 到达目标楼层后通过轮式驱动或腿式驱动离开电梯。
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