CN208614771U - 一种高自由度排爆机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于特种机器人技术领域，公开了一种高自由度排爆机器人。排爆机器人包括移动底盘和至少两个多自由度机械臂，所述多自由度机械臂具有至少5个自由度，所述多自由度机械臂连接于所述移动底盘，每个所述多自由度机械臂的前端均连接有末端执行器和末端视觉传感器，所述移动底盘连接有全局视觉传感器。本实用新型所提供的一种高自由度排爆机器人，其每个多自由度机械臂可单独操控，独立执行任务，也可以两两之间或者多个多自由度机械臂共同配合，实现对复杂物体的拆解、搬运、拿取、开启等复杂操作，近似人类双手、甚至多人之间的配合进行有针对性的精细操作，适用范围广。

Description

一种高自由度排爆机器人

技术领域

本实用新型属于特种机器人技术领域，尤其涉及一种高自由度排爆机器人。

背景技术

现有技术中，已有特种机器人，特别是排爆机器人多以少自由度、单机械臂为主。其灵活性较低、工作效率不高，面对复杂的工作环境，可完成的任务类型较少。少数双机械臂配置的排爆机器人也是根据特定功能需求而设计，导致移动底盘体积偏大，严重制约其环境适应性，且功能单一，无法实现精细操作和近似人类双臂双手配合方面的操作，功能局限性较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种高自由度排爆机器人，其可实现精细操作，适用范围广。

本实用新型的技术方案是：一种高自由度排爆机器人，包括移动底盘和至少两个多自由度机械臂，所述多自由度机械臂具有至少5个自由度，所述多自由度机械臂连接于所述移动底盘，每个所述多自由度机械臂的前端均连接有末端执行器和末端视觉传感器，所述移动底盘连接有全局视觉传感器。

可选地，所述移动底盘设置有纵向支架，所述全局视觉传感器连接于所述纵向支架的上端。

可选地，所述纵向支架的上端设置有云台，所述全局视觉传感器设置于所述云台上。

可选地，所述移动底盘连接有行驶轮或/和行驶履带。

可选地，所述末端执行器为机械手。

可选地，所述机械手为二指机械手或多自由度机械手。

可选地，所述高自由度排爆机器人还包括控制器，所述控制器包括面板，所述面板设置有用于显示所述末端视觉传感器和成像内容的显示屏，所述面板还设置有用于控制所述移动底盘的操作杆、用于控制所述多自由度机械臂的多维传感器操控设备，所述面板还设置有用于切换控制所述多自由度机械臂、切换末端视觉传感器信号和全局视觉传感器的功能选择键。

可选地，各所述多自由度机械臂相邻设置。

可选地，所述控制器通过有线连接或无线连接的方式连接于所述高自由度排爆机器人。

本实用新型所提供的一种高自由度排爆机器人，其每个多自由度机械臂可单独操控，独立执行任务，也可以两两之间或者多个多自由度机械臂共同配合，实现对复杂物体的拆解、搬运、拿取、开启等复杂操作，近似人类双手、甚至多人之间的配合进行有针对性的精细操作，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种高自由度排爆机器人的立体示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种高自由度排爆机器人的控制器的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种高自由度排爆机器人，包括移动底盘1和至少两个多自由度机械臂2，多自由度机械臂2具有至少5个自由度，其可以做出复杂动作，且各多自由度机械臂2相邻设置，至少两个多自由度机械臂2可以相互配合，实现多机械臂协同操控，其灵活性高，可实现环境受限时的功能需求，自适应能力强，可以应用于复杂环境下的排爆工作，且可靠性高。多自由度机械臂2连接于移动底盘1，每个多自由度机械臂2的前端均连接有末端执行器21和末端视觉传感器22，移动底盘1连接有全局视觉传感器3。全局视觉传感器3可以对整体环境进行监控，以利于操作人员快速将移动底盘1遥控至预定的位置，位于多自由度机械臂2前端的末端视觉传感器22，其可以随多自由度机械臂2运动，从而可以直观从所需角度获取视频信息，便于控制人员进行精细操作，环境适应性佳，且功能全面，可以实现精细操作和近似人类双臂双手配合方面的操作，功能局限性较小、安全可靠性高。

具体地，移动底盘1设置有纵向支架31，全局视觉传感器3连接于纵向支架31的上端。全局视觉传感器3可以获得更良好的视野。多个视觉传感器的设置，分别于移动底盘1配有全局视觉传感器3用于全局环境的感知；于多自由度机械臂2末端配有末端视觉传感器22用于操作空间的环境感知，便于更加直观的进行移动底盘1的移动以及机械臂的远距离操控。

具体地，纵向支架31的上端设置有云台，全局视觉传感器3设置于云台上。全局视觉传感器3可以转动至不同的方向，也可以调节俯仰角度，操作人员可以根据需要调整。具体应用中，纵向支架31可为固定式支架或升降式支架。具体应用中，纵向支架31的根部可以靠近于多自由度机械臂2的根部。多个多自由度机械臂2根据其有效活动范围，以可以实现各手臂间的有效相互配合为基础，安装于移动底盘1上。

具体地，移动底盘1连接有行驶轮10或/和行驶履带。即机器人可为轮式或履带式。当然，移动底盘1也可以采用肢体式移动方案等。

具体地，末端执行器21为机械手，其可以在操作人员的控制下动作，以应用于排爆等场合。

具体地，机械手可为二指机械手或多自由度机械手，其可以根据实际情况选用。机械手可以通过可拆卸结构连接于多自由度机械臂2的前端。可根据环境及功能需求配备不同的末端执行器21，以实现该机器人的高效、便捷操控，从而完成不同类型的任务。

具体应用中，多自由度机械臂2的前端可以连接有安装座，二指机械手或多自由度机械手通过锁紧件连接于安装座。末端视觉传感器22可以直接固定或通过云台安装于安装座，且末端视觉传感器22可以朝向于二指机械手或多自由度机械手的方向。具体应用中，安装座可以转动连接于多自由度机械臂2的前端。作为替代方案之一，末端视觉传感器22也可以连接于多自由度机械臂2的前端处。具体应用中，可以在安装座上设置有安装孔位或安装槽等，可以根据需要安装不同的设备，例如照明灯等。

具体应用中，多自由度机械臂2可以包括第一节臂和第二节臂，其中第一节臂和第二节臂之间转动连接，第一节臂和第二节臂之间可以设置有驱动电机，以控制第一节臂和第二节臂之间的角度。安装座可以连接于第一节臂的前端，节臂与安装座之间可以设置有用于驱动安装座或机械手的电机。第二节臂的根部可以连接于移动底盘1或通过第三节臂连接于移动底盘1。相邻节臂可以相对旋转，具体旋转可由控制人员通过无线或有线的控制器进行控制。图中所示为6自由度的2个机械臂，根据需要可选5自由度或者更高自由度的机械臂；也可配备3个或更多机械臂，以实现不同的任务需要。

具体应用中，移动底盘1可以设置有一可以相对移动底盘1旋转或/升降的活动臂，各所述多自由度机械臂2可以转动或/和滑动式连接于活动臂。

具体应用中，多自由度机械臂2的安装方式不限于垂直安装，可根据需求进行安装基座空间位置的调整，满足不同应用场合的需求

具体应用中，多自由度机械臂2可以选用高负载低自重的轻质机械臂，例如中空镁铝合金机械臂等，线缆等可以从机械臂内穿过，可以降低移动底盘1的设计负载需要，使该移动底盘1的灵活性更高，解决了现有技术中机器人移动底盘1笨重、环境适应能力较差的问题。移动底盘1内可以设置有电池和主控模块。

具体地，高自由度排爆机器人还包括控制器，控制器可为有线式或无线式，即控制器通过有线连接或无线连接的方式连接于高自由度排爆机器人。控制器包括面板41，面板41设置有用于显示末端视觉传感器22和成像内容的显示屏42，具体显示内容可以通过功能键进行切换，也可以进行分屏显示，例如，同时显示全局视觉传感器3和至少一个末端视觉传感器22的视频内容，或者同时显示至少两个末端视觉传感器22的视频内容。面板41还设置有用于控制移动底盘1的操作杆43、用于控制多自由度机械臂2的多维传感器操控设备44，每个多自由度机械臂2对应设置有一个多维传感器操控设备44。面板41还设置有用于切换控制多自由度机械臂2、切换末端视觉传感器22信号和全局视觉传感器3的功能选择键45，可以对机器人进行精细控制，适用性更高，可用于复杂场景下的排爆工作。功能选择键45可以实现不同的功能：如多于2个机械臂时可实现切换不同的机械臂进行操控；可对机械手的功能进行定义；可实现不同视觉传感器的显示等。

本实用新型还提供了一种高自由度排爆机器人的控制方法，用于控制上述的一种高自由度排爆机器人，包括以下步骤：

全局视觉传感器3向控制器发送全局视频信号，全局视频信号显示于控制器的显示屏42，通过显示屏42观测到由全局视觉传感器3发送的全局视频信号，通过控制器的操作杆43控制移动底盘1的移动至操控位置；

将显示屏42的视觉信号切换至末端视觉传感器22发送的末端视频信号，通过末端视觉传感器22回传并显示于显示屏42的末端视频信号，通过多维传感器操控设备44操控多自由度机械臂2以使末端执行器21移动至操控位置；

末端执行器21到达操控位置后，通过功能选择键45以实现末端执行器21的操作。

机器人的多自由度机械臂2之间，基于安装位置和控制算法，可实现高灵活性、高精度的拟人化配合操作，并且不限于两两之间的配合，也可实现多个机械臂之间的相互配合操作使用。

本实用新型实施例所提供的一种高自由度排爆机器人，其每个多自由度机械臂2可单独操控，独立执行任务，也可以两两之间或者多个多自由度机械臂2共同配合，实现对复杂物体的拆解、搬运、拿取、开启等复杂操作，近似人类双手、甚至多人之间的配合进行有针对性的精细操作，适用范围广。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高自由度排爆机器人，其特征在于，包括移动底盘和至少两个多自由度机械臂，所述多自由度机械臂具有至少5个自由度，所述多自由度机械臂连接于所述移动底盘，每个所述多自由度机械臂的前端均连接有末端执行器和末端视觉传感器，所述移动底盘连接有全局视觉传感器。

2.如权利要求1所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，所述移动底盘设置有纵向支架，所述全局视觉传感器连接于所述纵向支架的上端。

3.如权利要求2所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，所述纵向支架的上端设置有云台，所述全局视觉传感器设置于所述云台上。

4.如权利要求1所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，所述移动底盘连接有行驶轮或/和行驶履带。

5.如权利要求1所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，所述末端执行器为机械手。

6.如权利要求5所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，所述机械手为二指机械手或多自由度机械手。

7.如权利要求1所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，所述高自由度排爆机器人还包括控制器，所述控制器包括面板，所述面板设置有用于显示所述末端视觉传感器和成像内容的显示屏，所述面板还设置有用于控制所述移动底盘的操作杆、用于控制所述多自由度机械臂的多维传感器操控设备，所述面板还设置有用于切换控制所述多自由度机械臂、切换末端视觉传感器信号和全局视觉传感器的功能选择键。

8.如权利要求1所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，各所述多自由度机械臂相邻设置。

9.如权利要求7所述的一种高自由度排爆机器人，其特征在于，所述控制器通过有线连接或无线连接的方式连接于所述高自由度排爆机器人。