一种智能移动搬运机器人及其工作方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种可以实现自动识别被抓取物并实现自动定位、移动、取放、搬运的智能移动搬运机器人。该智能移动搬运机器人悬臂后端上方安装有可旋转的云台，且云台的旋转平台固定安装有视觉传感器；视觉传感器随云台的旋转平台的转动而四周转动，视觉传感器360°无死角地探测被抓取物的位置，确保能获取到被抓取物准确的位置信息，为后续机器人移动、取放、搬运提供位置和位移信息。本发明专利技术还提供该智能移动搬运机器人的工作方法，腰部、立臂、悬臂、腕部、手部依次运动的工作顺序。视觉传感器测量被抓取物或堆放点的坐标实现自动定位，并指导臂部运动到指定位置，实现精准定位；五自由度运动，各关节部件定位精准、活动灵活。 1

Intelligent mobile handling robot and its working method

The aim of the present invention is to provide an intelligent mobile handling robot which can automatically identify the captured and realize automatic positioning, moving, taking and carrying. The rear end of the intelligent mobile handling robot is mounted with a revolving cloud platform, and the rotating platform of the cloud platform is fixed with a visual sensor; the visual sensor rotates around the rotating platform of the cloud platform and turns around, and the visual sensor detects the position of the captured extract without a dead angle to ensure that the extract can be obtained accurately 360 degrees. The position information is used to provide position and displacement information for subsequent robots to move, take, place and carry. The invention also provides the working method of the intelligent mobile carrying robot, and the working sequence of the waist, the vertical arm, the cantilever, the wrist and the hand in sequence. Visual sensors measure the coordinates of the grabbing or stacking points to realize automatic positioning, and guide the movement of the arm to the specified position to achieve precise positioning; five degrees of freedom movement, the precise positioning of the joint components and flexible activities. One

【技术实现步骤摘要】
一种智能移动搬运机器人及其工作方法
本专利技术涉及自动化技术，尤其涉及一种智能移动搬运机器人及其工作方法。
技术介绍
随着科技日益进步，以前需要人工加工制造的行业开始向自动化技术转变。作为近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机器人、机械手在现代制造
中扮演了极其重要的角色，其能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，并有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。搬运机械手由PLC控制+触摸屏+伺服电机控制，采用占用空间少的框架式结构，生产能力大，码垛的方式可以采用示教是编程，适用于电子、食品、饮料、烟酒等行业的纸箱包装产品和热收缩膜产品以及物流仓储码垛、堆垛作业。在工业自动化生产中，无论是单机还是组合机床，以及自动生产流水线，很多会用到机械手来完成工件的取放。对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制和物料是否存在的判别。其任务是将传送带A上的工件或物品搬运到传送带B上。机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以实现自动识别被抓取物并实现自动定位、移动、取放、搬运的智能移动搬运机器人。该智能移动搬运机器人悬臂后端上方安装有可旋转的云台，且云台的旋转平台固定安装有视觉传感器；视觉传感器随云台的旋转平台的转动而四周转动，视觉传感器360°无死角地探测被抓取物的位置，确保能获取到被抓取物准确的位置信息，为后续机器人移动、取放、搬运提供位置和位移信息。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种智能移动搬运机器人，包括底座、腰部、臂部、腕部和手部，臂部包括竖直运动的立臂和水平运动的悬臂，立臂安装在基座上，悬臂与立臂垂直，悬臂前端与立臂相连，手部通过腕部连接在悬臂后端；悬臂后端上方安装有可旋转的云台，云台包括云台固定底座和旋转平台，视觉传感器固定在云台的旋转平台上，视觉传感器包括测距模块和角度测量模块；腕部包括腕部电机和锥齿轮组，腕部电机安装在悬臂前端，通过腕部电机带动锥齿轮组，从而带动与锥齿轮同轴的腕部实现俯仰运动；腕部电机动力经传动轴然后经传动轴然后经锥齿轮传动换向后，带动腕部俯仰，且腕部电机安装在悬臂最前端，减小了悬臂受力；立臂和悬臂均是通过电机直接驱动，采用丝杠转动、螺母移动的方式，采用直线型导轨作为导向装置限制螺母的转动；腰部包括腰部电机和一对圆柱齿轮组，腰部电机采用带减速器的电机，考虑机械手体积结构、传动精度和经济性，减速装置采用圆柱齿轮组减速器；腰部电机通过一对圆柱齿轮组减速后连接与从动齿轮同轴的腰部回转轴，从而带动腰部回转，腰部电机放置在基座下方；手部包括手爪、手爪丝杆和手爪电机，手爪电机安装在基座上，带动手爪丝杆旋转，从而带动手爪运动。优选的，手爪上安装有传感器，传感器包括接近觉传感器和触滑觉传感器。优选的，接近觉传感器选用反射式红外光电传感器，是采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。优选的，触滑觉传感器选用PVDF压电薄膜元件；触滑觉传感器采用单层PVDF压电薄膜元件与包封表皮相结合的方式，包封表皮贴在触滑觉传感器表面上；安装在手部末端的手爪上，在手爪与PVDF压电薄膜元件间还覆有一层橡胶薄膜，包封表皮采用能全方位感知滑动的表面带圆弧状凸起的包封表皮。触滑觉传感器的作用经触摸获得机械手与物体间是否接触、是否产生滑移的信息后反馈给核心控制器。触滑觉传感器选用PVDF压电薄膜元件，PVDF压电薄膜元件在承受一定方向的外力或变形时，在其表面上产生一定的电荷，电量与施加力的大小成比例。为了更加有效的传递传感器与物体的接触力。触滑觉传感器采用单层PVDF结构与包封表皮相结合的方式，安装在机械手爪末端，跟机械手一起在三维空间内任意运动，由于物体的滑动方向不确定，用能全方位感知滑动的表面带圆弧状凸起的包封表皮比较合适，为避免损坏传感器，在手爪与PVDF压电薄膜元件间加上一层橡胶薄膜。本专利技术的目的在于提供一种自动识别被抓取物，自动定位、自动移动、自动取放、搬运的智能移动搬运机器人工作方法。本专利技术提供的一种智能移动搬运机器人的工作方法，其特征在于，具体的工作步骤如下：S01：视觉传感器、立臂和悬臂位置初始化，视觉传感器的初始位置为与悬臂平行并指向悬臂末端方向，立臂的初始位置为立臂降到最低的位置，悬臂的初始位置为悬臂缩回到最短的位置；S02：旋转云台，视觉传感器探测待搬运物的位置，直至视觉传感器探测到待搬运物的位置时，云台停止旋转，该过程旋转角度为a；S03：腰部回转：腰部电机通过一对圆柱齿轮组减速后连接与从动齿轮同轴的腰部回转轴，从而带动腰部旋转；视觉传感器探测待搬运物的位置，直至视觉传感器探测到待搬运物的位置时，腰部停止旋转，该过程旋转角度为a；S04：建立坐标系，以测距传感器的位置为原点，竖直方向为Z轴，水平方向为X轴，与X轴和Z轴所在平面垂直的方向为Y轴；S05：视觉传感器测量待搬运物的坐标（x1,y1,z1），立臂升降高度H1和悬臂伸缩距离L1，H1、L1的计算公式分别为：H1=z1+h，L1=x1，其中h为夹爪和腕部的总长度；S06：臂部运动到指定位置；S07：腕部摆动：腕部电机带动锥齿轮组，从而带动与锥齿轮同轴的腕部实现俯仰运动；S08：手部夹爪式抓取：手爪上的接近觉传感器和触滑觉传感器实时检测触觉和滑觉变化，并实时将触觉信号和滑动觉信号传给控制器，由控制器根据这些信号做出相应的决策进而发出一定的指令控制手爪动作；S09：立臂提升：立臂向上提升h0，其中，h0=(-1)h；S10：悬臂复位：悬臂缩回至初始位置，收缩长度为L1；S11：旋转云台，视觉传感器探测待搬运物的位置，直至视觉传感器探测到待搬运物的位置时，云台停止旋转，该过程旋转角度为a；S12：腰部回转：腰部电机通过一对圆柱齿轮组减速后连接与从动齿轮同轴的腰部回转轴，从而带动腰部旋转；视觉传感器探测待搬运物的位置，直至视觉传感器探测到待堆垛点的位置时，腰部停止旋转，该过程旋转角度为b；S13：视觉传感器重新构建坐标系，以测距传感器的位置为原点，竖直方向为Z轴，水平方向为X轴，与X轴和Z轴所在平面垂直的方向为Y轴；S14：视觉传感器测量堆垛点的坐标（x2,y2,z2），立臂升降高度H2和悬臂伸缩距离L2，H2、L2的计算公式分别为：H2=z2+h，L2=x2，其中h为夹爪和腕部的总长度；S15：臂部运动到指定位置；S16：腕部摆动：腕部电机带动锥齿轮组，从而带动与锥齿轮同轴的腕部实现俯仰运动；S17：手部夹爪式抓取：手爪上的接近觉传感器和触滑觉传感器实时检测触觉和滑觉变化，并实时将触觉信号和滑动觉信号传给控制器，由控制器根据这些信号做出相应的决策进而发出一定的指令控制手爪动作；S18：立臂提升：立臂向上提升h0，其中，h0=(-1)h；S19：悬臂复位：悬臂缩回至初始位置，收缩长度为L2，S20：立臂复位：立臂升降复位至初始位置。优选的，步骤S06包括以下步骤：S601：立臂竖直移动：立臂通过立臂电机直接驱动，带动立臂丝杠转动从而驱动立臂升降，立臂升降高度为H1，S602：悬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能移动搬运机器人，其特征在于，包括底座、腰部、臂部、腕部和手部，臂部包

【技术特征摘要】
1.一种智能移动搬运机器人，其特征在于，包括底座、腰部、臂部、腕部和手部，臂部包括竖直运动的立臂和水平运动的悬臂，立臂安装在基座上，悬臂与立臂垂直，悬臂前端与立臂相连，手部通过腕部连接在悬臂后端；悬臂后端上方安装有可旋转的云台，云台包括云台固定底座和旋转平台，视觉传感器固定在云台的旋转平台上，视觉传感器包括测距模块和角度测量模块；腕部包括腕部电机和锥齿轮组，腕部电机安装在悬臂前端，通过腕部电机带动锥齿轮组，从而带动与锥齿轮同轴的腕部实现俯仰运动；立臂和悬臂均是通过电机直接驱动，采用丝杠转动、螺母移动的方式，采用直线型导轨作为导向装置限制螺母的转动；腰部包括腰部电机和一对圆柱齿轮组，腰部电机通过一对圆柱齿轮组减速后连接与从动齿轮同轴的腰部回转轴，从而带动腰部回转，腰部电机放置在基座下方；手部包括手爪、手爪丝杆和手爪电机，手爪电机安装在基座上，带动手爪丝杆旋转，从而带动手爪运动。2.根据权利要求1所述的一种智能移动搬运机器人，其特征在于，手爪上安装有传感器，传感器包括接近觉传感器和触滑觉传感器。3.根据权利要求2所述的一种智能移动搬运机器人，其特征在于，接近觉传感器选用反射式红外光电传感器，是采用高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。4.根据权利要求3所述的一种智能移动搬运机器人，其特征在于，触滑觉传感器选用PVDF压电薄膜元件；触滑觉传感器采用单层PVDF压电薄膜元件与包封表皮相结合的方式，包封表皮贴在触滑觉传感器表面上；安装在手部末端的手爪上，在手爪与PVDF压电薄膜元件间还覆有一层橡胶薄膜，包封表皮采用能全方位感知滑动的表面带圆弧状凸起的包封表皮。5.一种智能移动搬运机器人的工作方法，其特征在于，具体的工作步骤如下：S01：视觉传感器、立臂和悬臂位置初始化，视觉传感器的初始位置为与悬臂平行并指向悬臂末端方向，立臂的初始位置为立臂降到最低的位置，悬臂的初始位置为悬臂缩回到最短的位置；S02：旋转云台，视觉传感器探测待搬运物的位置，直至视觉传感器探测到待搬运物的位置时，云台停止旋转，该过程旋转角度为a；S03：腰部回转：腰部电机通过一对圆柱齿轮组减速后连接与从动齿轮同轴的腰部回转轴，从而带动腰部旋转；视觉传感器探测待搬运物的位置，直至视觉传感器探测到待搬运物的位置时，腰部停止旋转，该过程旋转角度为a；S04：建立坐标系，以测距传感器的位置为原点，竖直方向为Z轴，水平方向为X轴，与X轴和Z轴所在平面垂直的方向为Y轴；S05：视觉传感器测量待搬运物的坐标（x1,y1,z1），立臂升降高度H1和悬臂伸缩距离L1，H1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟明，毛永艳，余戈，
申请(专利权)人：柳州福能机器人开发有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45