【技术实现步骤摘要】
一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人
本技术属于机器人领域，涉及一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人。
技术介绍
目前，市场上被广泛应用的机器人，基本都是针对特定的工作任务开发而来，如工业机器人、水下机器人及特种机器人等，然而随着世界人口老龄化趋势明显，劳动人口占人口总数的比例逐年减少，一款具有多种功能的手臂可升降式全向移动复合型护理机器人越来越受到研究者的关注。手臂可升降式全向移动复合型护理机器人的研究贯穿了生物力学、机械学、人工智能、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，该机器人优点在于：集成移动、抓取、视觉识别以及智能导航的功能于一身，是人工智能和机器人技术结合的产物，能够在不同的环境下使用，帮助人完成端水、开门等任务。现有的移动底盘大多数为双轮差速，存在转弯半径大，自由度少的缺点，机械臂使用舵机搭建且不具有抱闸功能，存在抓取精度不高，系统安全性不足等问题，而且大部分的产品是通过移动底盘上安装6轴或7轴机械臂，这样虽然能使抓取范围达到要求，但是重量大，成本高是不可避免的问题。在机器人的设计过程中，模块化的思想被广泛使用，但是现有的机器人各个模块并未完全独立，并未实现真正的模块化结构，不能实现快速简便地拆装。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本技术提出一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，该机器人能够实现自主移动，智能识别，与自适应抓取，为残疾人与老年人提供智能服务，并且通过类斯坦福臂的结构设计，将底盘、升降与机械臂结合，以更低的成本实现更大的抓取范围，...
【技术保护点】
1.一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，其特征在于，该机器人包括全向移动底盘（1）、升降机构（2）、四自由度轻量化机械臂（3）、二自由度云台（4）、控制与显示模块（5）、电气模块（6）和连接与固定装置（7）；/n所述全向移动底盘（1）装有三个全向轮（110-5），间隔120°均匀布置在全向移动底盘（1）底部，全向移动底盘（1）具有三个自由度，用于手臂可升降式全向移动复合型护理机器人在工作平面上的移动；所述升降机构（2）通过连接与固定装置（7）安装在全向移动底盘（1）上侧，实现竖直方向的二级升降；所述四自由度轻量化机械臂（3）安装在升降机构（2）的二级升降机构（209）上，能够实现两个俯仰和两个绕自身旋转的自由度；所述二自由度云台（4）安装在升降机构（2）的一级与二级升降机构连接板（208）上部，采用电机直连的驱动方式和俯仰与水平旋转串联的连接方式，用于图像采集；所述控制与显示模块（5）安装在升降机构（2）后侧，用于手臂可升降式全向移动复合型护理机器人的控制及数据显示；所述全向移动底盘（1）、升降机构（2）以及四轴机械臂3共同组成类斯坦福臂，在二自由度云台（4）、控制与显示模块（5...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，其特征在于，该机器人包括全向移动底盘（1）、升降机构（2）、四自由度轻量化机械臂（3）、二自由度云台（4）、控制与显示模块（5）、电气模块（6）和连接与固定装置（7）；
所述全向移动底盘（1）装有三个全向轮（110-5），间隔120°均匀布置在全向移动底盘（1）底部，全向移动底盘（1）具有三个自由度，用于手臂可升降式全向移动复合型护理机器人在工作平面上的移动；所述升降机构（2）通过连接与固定装置（7）安装在全向移动底盘（1）上侧，实现竖直方向的二级升降；所述四自由度轻量化机械臂（3）安装在升降机构（2）的二级升降机构（209）上，能够实现两个俯仰和两个绕自身旋转的自由度；所述二自由度云台（4）安装在升降机构（2）的一级与二级升降机构连接板（208）上部，采用电机直连的驱动方式和俯仰与水平旋转串联的连接方式，用于图像采集；所述控制与显示模块（5）安装在升降机构（2）后侧，用于手臂可升降式全向移动复合型护理机器人的控制及数据显示；所述全向移动底盘（1）、升降机构（2）以及四轴机械臂3共同组成类斯坦福臂，在二自由度云台（4）、控制与显示模块（5）和电气模块（6）的配合下实现六自由度机械臂的功能，并且通过改变二级升降机构的高度来调节视觉传感器的视野范围和工作范围。
2.根据权利要求1所述的一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，其特征在于，所述全向移动底盘（1）包括下层安装板（101）、中层安装板（103）、上层安装板（108）、下连接柱（102）、上连接柱（112）、电机模组（110）、超声波传感器（104）、激光测距传感器（105）、惯性测量单元（116）、48V电池（109）、12V电池（115）、控制器A（111）和12V电池安装板（113）；所述下层安装板（101）、中层安装板（103）和上层安装板（108）均为圆形板，下层安装板（101）和中层安装板（103）通过三个下连接柱（102）连接，中层安装板（103）和上层安装板（108）通过三个上连接柱（112）连接；所述电机模组（110）共有三个，安装在下层安装板（101）上侧，每个电机模组（110）的轴线夹角为120°；所述控制器A（111）安装在下层安装板（101）上，用于控制电机模组；所述惯性测量单元（116）安装在下层安装板（101）中心处，用于惯性测量；所述12V电池安装板（113）为∏型，安装在下层安装板（101）上；所述12V电池（115）安装在电池安装板（113）上侧，用于给控制器A（111）及激光测距传感器（105）供电；所述超声波传感器（104）共有6个均匀分布在中层安装板（103）上侧边缘，用于自主运动过程中感知障碍物的距离；所述激光测距传感器（105）通过激光传感器安装板（106）安装在上层安装板（108）下方，用于测量机器人与目标物体的距离；所述48V电池（109）通过电池夹板107固定在中层安装板（103）上侧；所述电气模块（6）通过各个电气元件的协调配合对48V电池（109）进行变压，通过此模块电池输出多个24V线路分别为电机模组（110）、一级升降机构步进电机（202）、二级升降机构步进电机（201）、水平旋转电机（401-1）、俯仰电机（402-10）供电，以及一个48V线路为四自由度轻量化机械臂（3）的第Ⅰ关节（302）、第Ⅱ关节（303）、第Ⅲ关节（304）和第Ⅳ关节（305）供电，除此之外还为机器人系统提供电路保护作用。
3.根据权利要求2所述的一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，其特征在于，所述全向移动底盘（1）中电机模组（110）包括编码器（110-1）、直流伺服电机（110-2）、电机座（110-3）、联轴器（110-4）、全向轮（110-5）、连接轴（110-6）、一体化轴承座（110-7）和驱动器A（114）；所述电机座（110-3）安装在下层安装板（101）上；所述直流伺服电机（110-2）安装在电机座（110-3）上；所述编码器（110-1）安装在直流伺服电机（110-2）上；所述驱动器A（114）安装在包括下层安装板（101）上；所述连接轴（110-6）一端通过联轴器（110-4）与直流伺服电机（110-2）的转轴相连，另一端安装有全向轮（110-5），连接轴（110-6）通过一体化轴承座（110-7）安装在下层安装板（101）上；所述一体化轴承座（110-7）用于支撑连接轴（110-6）转动。
4.根据权利要求1所述的一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，其特征在于，所述连接与固定装置（7）包括角铝（701）、加强板（702）和型材（703）；所述型材（703）通过角铝（701）和加强板（702）垂直安装在上层安装板（108）上。
5.根据权利要求1所述的一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，其特征在于，所述升降机构（2）包括二级升降机构步进电机（201）、一级升降机构步进电机（202）、一级升降机构（203）、二级升降机构（209）、升降机构驱动控制单元（204）、拖链固定件（205）、拖链（206）、升降机构固定板（207）和一级与二级升降机构连接板（208）；所述升降机构固定板（207）安装在连接与固定装置（7）中型材（703）前侧；所述一级升降机构（203）安装在升降机构固定板（207）上；所述一级升降机构步进电机（202）安装在一级升降机构（203）下侧，用于驱动一级升降机构（203）升降；所述一级与二级升降机构连接板（208）安装在一级升降机构（203）的上；所述二级升降机构（209）安装在一级与二级升降机构连接板（208）上；所述二级升降机构步进电机（201）安装在二级升降机构（209）的下侧，用于驱动二级升降机构（209）升降；所述拖链（206）通过拖链固定件（205）一端固定于一级升降机构（203）上，另一端固定于型材（703）上；所述二级升降机构（209）的线缆放置于拖链（206）内；所述升降机构驱动控制单元（204）安装在连接与固定装置（7）侧面，内部含有一级升降机构（203）、二级升降机构（209）的驱动器与控制器，通过升降机构驱动控制单元（204）对一级升降机构步进电机（202）、二级升降机构步进电机（201）的控制，达到升降机构二级升降的要求。
技术研发人员：杜宇，邹强，
申请(专利权)人：大连大华中天科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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