一种带有视觉伺服系统的机器人技术方案

本实用新型专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种带有视觉伺服系统的机器人，视觉伺服系统包括伺服运动系统、视觉传感系统及伺服驱动系统，视觉传感系统包括分别与工控机连接的两个摄像头，一个安装在头腔的前方，用于采集完成定位导航任务所需的大范围的环境信息：另一个安装在腕关节上，用于采集完成物品抓取任务所需的环境信息；伺服驱动系统为由驱动器、伺服电机和编码器组成的闭环控制系统，驱动器接受来自工控机的指令以控制伺服电机的运动、读取编码器信息、修改参数设置，伺服电机将电压信号转化为转矩和转速以驱动运动装置进行移动或机械臂抓取物品。该机器人可以获取待抓物品的精确位置，准确的抓取物品，降低了机器人的手臂对物品的抓取失误率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机器人领域，具体涉及一种带有视觉伺服系统的机器人。
技术介绍
随着技术的发展，家用机器人已经走入越来越多的家庭，成为很多家庭必不可少的设备。当然，家用机器人的种类很多，包括家庭陪护机器人、娱乐机器人等，其中家庭陪护机器人主要应用于家庭服务，主要的服务对象是家庭里的老人或者残疾人，通过视频监控的结果，控制机器人为服务对象提供一些家庭服务，比如取放物晶、物品的递送、远程语音交互、搀扶服务对象等，这不仅减轻了监护人的负担，而且进一步提高了对老人或残疾人等的护理质量。然而，现有机器人的视觉传感系统大多数包括一个摄像头，该摄像头安装在机器人头腔的前方，用于采集完成定位导航任务所需的大范围的环境信息。机器人的工控机根据大范围的环境信息大致的判断出物品所在的位置，并控制移动装置移动到待取物品处，通过手臂抓取物品，然后机器人移动到服务对象处将抓取的物品拿给用户。在以上过程中，由于只有一个摄像机，所获取的物品位置信息为大范围的环境信息，不能检测到物品所处的精确位置，因此，手臂不能够准确的抓取物品，容易出现抓取失误的问题。基于以上描述，亟需一种带有视觉伺服系统的机器人，以解决现有技术存在的机器人不能检测到物品所处的精确位置，因此，手臂不能够准确的抓取物品，容易出现抓取失误的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本技术目的之一在于提供一种带有视觉伺服系统的机器人，该机器人可以获取待抓物品的精确位置，准确的抓取物品，降低了机器人的手臂对物品的抓取失误率。本技术采用的技术方案如下:一种带有视觉伺服系统的机器人，所述视觉伺服系统包括:伺服运动系统，该系统包括机器人本体和机械臂，所述机器人本体的上端设置有机器人头腔，所述机械臂设置在所述机器人本体上，所述机器人本体的下端设置有运动装置；视觉传感系统，该系统包括两个摄像头，两个所述摄像头分别与工控机连接，其中一个摄像头安装在所述机器人头腔的前方，用于采集完成定位导航任务所需的大范围的环境信息:另一个摄像头安装在所述机械臂的腕关节上，用于采集完成物品抓取任务所需的环境信息；伺服驱动系统，该系统为由驱动器、伺服电机和编码器组成的闭环控制系统，所述驱动器接受来自所述工控机的指令以控制所述伺服电机的运动、读取所述编码器信息、修改参数设置，所述伺服电机将电压信号转化为转矩和转速以驱动所述运动装置进行移动或所述机械臂抓取物品。作为优选，所述机械臂的个数为2个，2个所述机械臂分别设置在所述机器人本体的左右两侧，且呈对称分布状态。作为优选，所述运动装置包括两个驱动轮和一个万向轮；所述万向轮安置在机器人本体下端的正前方，具有两个自由度，在竖直方向和一个水平方向均可自由旋转；两个所述驱动轮对称于所述机器人本体下端的中心线安装在万向轮后方的两侧，所述万向轮配合两个驱动轮形成三点支撑结构；两个所述驱动轮分别通过两根轴、旋转联轴器和减速设备受控于其中两台所述伺服电机，所述工控机通过控制及配比两个驱动轮的转速和转向，改变机器人运动瞬心的位置，并使机器人围绕不同瞬心点以实现不同回转半径的旋转运动。作为优选，所述机械臂包括第一臂、第二臂和末端夹持器，所述第一臂的一端通过肩关节与所述机器人本体活动连接，另一端通过肘关节和第二臂的一端活动连接，所述第二臂的另一端通过腕关节和所述末端夹持器活动连接；所述机械臂具有四自由度，包括肩关节的平行移动、肩关节的转动、肘关节的转动和腕关节绕机械臂轴线的转动。作为优选，所述末端夹持器包括两个可开合的夹持手爪，两个所述夹持手爪之间通过开合实现对被抓取物体的夹持、放置和释放。机器人的末端执行器是一个安装在移动设备或者机器人手臂上，使其能够拿起一个对象，并且具有处理、传输、夹持、放置和释放对象到一个准确的离散位置等功能的机构。作为优选，所述肩关节、肘关节及腕关节处分别设置有对应的直流伺服电机，并配有对应的编码器；采用舵机控制两个所述夹持手爪的开合。作为优选，所述工控机与人机交互模块和数据库连接，所述数据库中存储有给定的物品图像，用户通过所述人机交互模块向所述工控机发送欲抓取的物品信息，所述工控机根据接收到的欲抓取的物品信息从数据库中找出对应的物品图像，同时，所述视觉传感系统将环境信息传递给所述工控机，所述工控机将环境信息与对应的物品图像相匹配，如果匹配成功，则控制所述伺服驱动系统驱动所述运动装置进行移动及所述机械臂抓取物品取。作为优选，所述机器人还包括:八个超声波传感器，其中机器人前方设置有三个，左右两侧各两个，后方一个，所述超声波传感器分别通过串口与所述工控机相连接，用以测量机器人周围是否有障碍物及该障碍物到超声波传感器的距离，测量范围为lOOem ;红外传感器，安装在机器人头腔内，通过CAN总线与工控机相连，用于测量机器人头腔前方是否有障碍物；里程计，通过检测两个驱动轮的伺服电机在每个周期内转过的弧度进而根据近似圆模型计算出当前时刻机器人本体的相对位姿；七个光电传感器，其中机器人前方有三个，左右两侧各一个，后方两个，七个光电传感器分别通过CAN总线与工控机连接，用以测量机器人预设距离内是否存在障碍物；温湿度传感器，安装在机器人头腔内，通过CAN总线与工控机相连，用于测量环境的温度和湿度；电池电量传感器，安装在机器人头腔内，通过CAN总线与工控机相连，用于测量机器人的电池电量。作为优选，所述人机交互模块包括语音交互装置和/或触摸交互装置；用户通过点击触摸交互装置的触摸屏给机器人下达任务，同时通过触摸屏显示机器人及当前环境的信息反馈，通过触摸屏对目标录入目标信息，进行系统设置；和/或用户通过语音交互装置向工控机发送控制指令，实现远程对话功能。作为优选，每个摄像头分别给定有不同的IP地址。本技术提供的具有以下优点:由于本申请提供的视觉伺服系统包括伺服运动系统、视觉传感系统及伺服驱动系统，其中，视觉传感系统包括两个摄像头，两个所述摄像头分别与工控机连接，其中一个摄像头安装在所述机器人头腔的前方，用于采集完成定位导航任务所需的大范围的环境信息:另一个摄像头安装在所述机械臂的腕关节上，用于采集完成物品抓取任务所需的环境信息；伺服驱动系统为由驱动器、伺服电机和编码器组成的闭环控制系统，所述驱动器接受来自所述工控机的指令以控制所述伺服电机的运动、读取所述编码器信息、修改参数设置，所述伺服电机将电压信号转化为转矩和转速以驱动所述运动装置进行移动或所述机械臂抓取物品。所以该机器人可以获取待抓物品的精确位置，准确的抓取物品，降低了机器人的手臂对物品的抓取失误率。【附图说明】图1为本技术提供当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有视觉伺服系统的机器人，其特征在于，所述视觉伺服系统包括：伺服运动系统，该系统包括机器人本体和机械臂，所述机器人本体的上端设置有机器人头腔，所述机械臂设置在所述机器人本体上，所述机器人本体的下端设置有运动装置；视觉传感系统，该系统包括两个摄像头，两个所述摄像头分别与工控机连接，其中一个摄像头安装在所述机器人头腔的前方，用于采集完成定位导航任务所需的大范围的环境信息：另一个摄像头安装在所述机械臂的腕关节上，用于采集完成物品抓取任务所需的环境信息；伺服驱动系统，该系统为由驱动器、伺服电机和编码器组成的闭环控制系统，所述驱动器接受来自所述工控机的指令以控制所述伺服电机的运动、读取所述编码器信息、修改参数设置，所述伺服电机将电压信号转化为转矩和转速以驱动所述运动装置进行移动或所述机械臂抓取物品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宫兆涛，杨小伟，
申请(专利权)人：众德迪克科技北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11