CN213562570U - 一种智能机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能机器人，包括躯干和设置在躯干下方的行走部；躯干上设置有用于抓取目标物件的机械手臂和用于获取并锁定目标物件图像的观察组件；机械手臂包括臂部、腕部和爪部，腕部的一端与臂部的末端连接，腕部的另一端与爪部连接，且爪部能够相对臂部的末端轴心转动；观察组件包括设置在躯干的顶部的云台和设置在云台上的头部相机；云台用于驱动头部相机偏转和俯仰；行走部用于带动躯干运动至指定位置，且行走部包括底盘、设置在底盘的下方的行走轮和用于驱动行走轮运动的驱动电机，行走轮能够实现差动行走。该智能机器人同时能够实现搬运和装配两个工序，大大提升了智能机器人的自动化程度。

Description

一种智能机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种智能机器人。

背景技术

传统的机器人分为两种，一种是固定式的，具有机械臂等可以进行小范围内物体搬运和装配的固定机器人；一种是底盘设置有行走轮的底盘结构，用于在中长距离上进行物体搬运的移动机器人平台。

在传统的机器人应用场合中，通常是固定式+人运，人作业+移动机器人搬运，或者固定式+移动机器人。这意味着作业场景中需要存在人，或者多种不同的机器人进行配合才能完成复杂的任务。无法像人一样，既可以搬运，又可以在小范围能进行物体的装卸或者装配。

这意味着目前机器人无法只靠自己，完成类似家政和商业服务等类型对机器人自动化程度有高要求的任务。

综上所述，如何解决机器人无法兼顾搬运和装配的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能机器人，以解决机器人无法兼顾搬运和装配的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种智能机器人，包括躯干和设置在所述躯干下方的行走部；

所述躯干上设置有用于抓取目标物件的机械手臂和用于获取并锁定所述目标物件图像的观察组件；所述机械手臂包括臂部、腕部和爪部，所述腕部的一端与所述臂部的末端连接，所述腕部的另一端与所述爪部连接，且所述爪部能够相对所述臂部的末端轴心转动；所述观察组件包括设置在所述躯干的顶部的云台和设置在所述云台上的头部相机；所述云台用于驱动所述头部相机偏转和俯仰；

所述行走部用于带动所述躯干运动至指定位置，且所述行走部包括底盘、设置在所述底盘的下方的行走轮和用于驱动所述行走轮运动的驱动电机，所述行走轮能够实现差动行走。

优选地，所述躯干包括躯壳和设置在所述躯壳内的骨架，所述躯壳与所述骨架沿竖直方向滑动配合，且所述躯壳连接有用于驱动所述躯壳沿所述骨架升降的升降机构，所述机械手臂和所述观察组件设置在所述躯壳上。

优选地，所述行走部上还配备有定位导航系统，所述定位导航系统包括用于扫描路况信息的雷达器和用于根据路况信息制定规划路线的机载电脑；所述驱动电机能够根据所述规划路线驱动所述行走轮运动。

优选地，所述定位导航系统还包括用于辅助避障以得到更加精准路况信息的超声波测距仪。

优选地，所述行走部上还配备有惯性导航单元，所述惯性导航单元用于采集整个智能机器人在三轴方向上的重力加速度和角速度以得知智能机器人当前所处姿态。

优选地，所述腕部的一端与所述臂部的末端可转动连接，所述腕部的另一端与所述爪部固定连接。

优选地，所述臂部为7关节的机械臂，且每个关节均配备有用于实现精准运动的力矩传感器。

优选地，所述腕部上还设置有用于辅助所述爪部精准锁定所述目标物件的腕部相机。

优选地，所述爪部包括两个相对布置的手指，两个所述手指相互靠拢能够抓紧所述目标物件，两个所述手指相互远离能够释放所述目标物件。

优选地，还包括发声单元，用于智能机器人运行过程中播放提示音。

相比于背景技术介绍内容，上述智能机器人，包括躯干和设置在躯干下方的行走部；躯干上设置有用于抓取目标物件的机械手臂和用于获取并锁定目标物件图像的观察组件；机械手臂包括臂部、腕部和爪部，腕部的一端与臂部的末端连接，腕部的另一端与爪部连接，且爪部能够相对臂部的末端轴心转动；观察组件包括设置在躯干的顶部的云台和设置在云台上的头部相机；云台用于驱动头部相机偏转和俯仰；行走部用于带动躯干运动至指定位置，且行走部包括底盘、设置在底盘的下方的行走轮和用于驱动行走轮运动的驱动电机，行走轮能够实现差动行走。该智能机器人，首先通过观察组件的云台驱动头部相机偏转和/或俯仰，从而找到并锁定目标物件的位置，然后通过行走部的差动行走轮配合驱动电机，可以驱动躯干运动至指定位置；继而通过躯干上的机械手臂的多角度调整至适合爪部抓取目标物件的位置，通过爪部实现目标物件的抓取；最后由行走部带动抓取有目标物件的躯干运动至需要位置，爪部释放即可放置目标物件到指定位置，该智能机器人同时能够实现搬运和装配两个工序，大大提升了智能机器人的自动化程度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的智能机器人的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的智能机器人的电气连接结构示意图。

上图1和图2中，

躯干1、行走部2、底盘2a、行走轮2b、机械手臂3、臂部3a、腕部3b、爪部3c、腕部相机3d、观察组件4、云台4a、头部相机4b。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种智能机器人，以解决机器人无法兼顾搬运和装配的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种智能机器人，包括躯干1和设置在躯干1下方的行走部2；躯干1上设置有用于抓取目标物件的机械手臂3和用于获取并锁定目标物件图像的观察组件4；机械手臂3包括臂部3a、腕部3b和爪部3c，腕部3b的一端与臂部3a的末端连接，腕部3b的另一端与爪部3c连接，且爪部3c能够相对臂部3a的末端轴心转动；观察组件4包括设置在躯干1的顶部的云台4a和设置在云台4a上的头部相机4b；云台4a用于驱动头部相机4b偏转和俯仰；行走部2用于带动躯干1运动至指定位置，且行走部2包括底盘2a、设置在底盘2a的下方的行走轮2b和用于驱动行走轮2b运动的驱动电机，行走轮2b能够实现差动行走。

该智能机器人，首先通过观察组件的云台驱动头部相机偏转和/或俯仰，从而找到并锁定目标物件的位置，然后通过行走部的差动行走轮配合驱动电机，可以驱动躯干运动至指定位置；继而通过躯干上的机械手臂的多角度调整至适合爪部抓取目标物件的位置，通过爪部实现目标物件的抓取；最后由行走部带动抓取有目标物件的躯干运动至需要位置，爪部释放即可放置目标物件到指定位置，该智能机器人同时能够实现搬运和装配两个工序，大大提升了智能机器人的自动化程度。

需要说明的是，机械手臂中爪部3c能够相对臂部3a的末端轴心转动的具体实现方式，可以是腕部3b的一端与臂部3a的末端可转动连接，腕部3b的另一端与爪部3c固定连接；也可以是腕部3b的一端与臂部3a的末端固定连接，腕部3b的另一端与爪部3c可转动连接。

还需要说明的是，该智能机器人还应该配备有电池和独立的电池管理系统，该电池是整机的电力来源，比如，用于带动机械手臂和底盘运动的驱动电机所需的电力来源等。

在一些具体的实施方案中，上述躯干1具体可以包括躯壳和设置在躯壳内的骨架，躯壳与骨架沿竖直方向滑动配合，且躯壳连接有用于驱动躯壳沿骨架升降的升降机构，机械手臂3和观察组件4设置在躯壳上。通过将躯干设计成躯壳与骨架滑动配合且具有升降功能，能够将机械手臂和头部相机提升/下降一定高度，从而适应不同高度的桌面、柜子等，提升了机械手臂的适应能力和头部相机的覆盖范围。需要说明的是，该升降机构具体可以是丝杠升降机构，通过丝杠升降机构可以实现毫米级别的升降，使得升降精度更高。当然可以理解的是，上述升降机构采用丝杠的方式，仅仅是本实用新型实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以采用本领域技术人员常用的其他升降机构比如伸缩缸等，在此不做更具体的限定。

在一些更具体的实施方案中，上述行走部2上还可以配备有定位导航系统，该定位导航系统具体可以包括用于扫描路况信息的雷达器和用于根据路况信息制定规划路线的机载电脑；驱动电机能够根据规划路线驱动行走轮运动。通过定位导航系统的雷达器(比如激光雷达)，激光雷达通过发射出的激光束经障碍物表面放射并接收后，计算激光飞行时间从而得出和障碍物的距离；机载电脑通过激光雷达获取环境信息，建立环境地图，并规划出合理的行走路线。

进一步的实施方案中，上述定位导航系统还包括用于辅助避障以得到更加精准路况信息的超声波测距仪。超声波是通过测量声波在发射器和物体间的往返时间来进行测距的，可以弥补激光雷达无法看到透明材质(例如玻璃的)的缺陷，增强了智能机器人的避障能力。机载电脑在规划线路时，能够更加合理。

更进一步的实施方案中，上述行走部2上还可以配备有惯性导航单元，惯性导航单元用于采集整个智能机器人在三轴方向上的重力加速度和角速度以得知智能机器人当前所处姿态。通过智能机器人配备惯性导航单元，可以结合行走轮的轮式编码器，根据智能机器人的当前姿态更加合理的进行避障。

在一些具体的实施方案中，上述臂部3a为7关节的机械臂，且每个关节均配备有用于实现精准运动的力矩传感器。采用7关节的机械臂，使得臂部能够具有7个自由度，从而臂部末端的位置控制更加精准，活动空间更加灵活多变，也即爪部的位置控制更加精确，活动空间更加灵活多变。当然可以理解的是，上述采用7关节的机械臂，仅仅是本实用新型对于臂部结构的优选举例而已，实际应用过程中，还可以采用7个以上自由度或7个以下自由度的臂部。

在一些具体的实施方案中，上述腕部3b上还设置有用于辅助爪部3c精准锁定目标物件的腕部相机3d。通过腕部相机3d可以更加精准的锁定目标物件的具体位置，从而使得爪部抓取的部位更加精准。

在一些更具体的实施方案中，上述爪部3c具体可以包括两个相对布置的手指，两个手指相互靠拢能够抓紧目标物件，两个手指相互远离能够释放目标物件。当然可以理解的是，上述采用双手指的结构仅仅是本实用新型实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以根据目标物件的形态选择不同的手指数量和形态，比如抓取球形物件时，可以采用三手指或更多手指的结构形式，在此不做更具体的限定。

在一些更具体的实施方案中，该智能机器人还可以包括发声单元，该发生装置用于智能机器人运行过程中播放提示音，通过播放提示音能够使得看管人员及时知道智能机器人所处的工作状态，更加方便对智能机器人进行看管和维护。

为了本领域技术人员更好的理解本实用新型提供的技术方案，下面结合图2所示的该智能机器人的各个部件之间的电气连接关系进行说明：

机载电脑是整个智能机器人的控制中心，充当了智能机器人的大脑，其可以直接与云台的驱动电机(一般可采用两个步进电机进行驱动)，升降机构及头部相机建立连接；通过交换机与雷达和机械手臂的驱动机构建立连接；通过通信板与行走部及其定位导航系统相关部件建立连接，其中，底盘上的行走轮可以通过下位机控制启停。

以上对本实用新型所提供的智能机器人进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能机器人，其特征在于，包括躯干(1)和设置在所述躯干(1)下方的行走部(2)；

所述躯干(1)上设置有用于抓取目标物件的机械手臂(3)和用于获取并锁定所述目标物件图像的观察组件(4)；所述机械手臂(3)包括臂部(3a)、腕部(3b)和爪部(3c)，所述腕部(3b)的一端与所述臂部(3a)的末端连接，所述腕部(3b)的另一端与所述爪部(3c)连接，且所述爪部(3c)能够相对所述臂部(3a)的末端轴心转动；所述观察组件(4)包括设置在所述躯干(1)的顶部的云台(4a)和设置在所述云台(4a)上的头部相机(4b)；所述云台(4a)用于驱动所述头部相机(4b)偏转和俯仰；

所述行走部(2)用于带动所述躯干(1)运动至指定位置，且所述行走部(2)包括底盘(2a)、设置在所述底盘(2a)的下方的行走轮(2b)和用于驱动所述行走轮(2b)运动的驱动电机，所述行走轮(2b)能够实现差动行走。

2.如权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述躯干(1)包括躯壳和设置在所述躯壳内的骨架，所述躯壳与所述骨架沿竖直方向滑动配合，且所述躯壳连接有用于驱动所述躯壳沿所述骨架升降的升降机构，所述机械手臂(3)和所述观察组件(4)设置在所述躯壳上。

3.如权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述行走部(2)上还配备有定位导航系统，所述定位导航系统包括用于扫描路况信息的雷达器和用于根据路况信息制定规划路线的机载电脑；所述驱动电机能够根据所述规划路线驱动所述行走轮运动。

4.如权利要求3所述的智能机器人，其特征在于，所述定位导航系统还包括用于辅助避障以得到更加精准路况信息的超声波测距仪。

5.如权利要求4所述的智能机器人，其特征在于，所述行走部(2)上还配备有惯性导航单元，所述惯性导航单元用于采集整个智能机器人在三轴方向上的重力加速度和角速度以得知智能机器人当前所处姿态。

6.如权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述腕部(3b)的一端与所述臂部(3a)的末端可转动连接，所述腕部(3b)的另一端与所述爪部(3c)固定连接。

7.如权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述臂部(3a)为7关节的机械臂，且每个关节均配备有用于实现精准运动的力矩传感器。

8.如权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述腕部(3b)上还设置有用于辅助所述爪部(3c)精准锁定所述目标物件的腕部相机(3d)。

9.如权利要求1所述的智能机器人，其特征在于，所述爪部(3c)包括两个相对布置的手指，两个所述手指相互靠拢能够抓紧所述目标物件，两个所述手指相互远离能够释放所述目标物件。

10.如权利要求1-9中任一项所述的智能机器人，其特征在于，还包括发声单元，用于智能机器人运行过程中播放提示音。

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