雙臂作業(yè)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及雙臂作業(yè)機(jī)器人。雙臂作業(yè)機(jī)器人，包括兩只機(jī)械手臂，各機(jī)械手臂均包括機(jī)械臂和設(shè)置在機(jī)械臂的執(zhí)行末端的機(jī)械手，所述機(jī)械手具有夾爪，兩只所述機(jī)械手在各自機(jī)械臂的帶動(dòng)下具有相向?qū)弦允箖蓹C(jī)械手的夾爪共同承托被抓取物體的抓取位。因此，對(duì)于形狀、大小或材質(zhì)特殊的物體或者不適宜采用夾緊的方式抓取的物體，雙臂作業(yè)機(jī)器人可以通過兩只機(jī)械手的配合，依靠兩機(jī)械手的夾爪共同承托被抓取物體，避免對(duì)物體造成損傷或無法抓取，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，適應(yīng)特殊的作業(yè)需求。
【專利說明】
雙臂作業(yè)機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及雙臂作業(yè)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，例如機(jī)械制造、電子技術(shù)、農(nóng)業(yè)采摘、拆爆作業(yè)等，通過傳感器、攝像頭和控制裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)作的控制，實(shí)現(xiàn)難以依靠人力完成或者需要大量人力才能完成的工作。
[0003]目前，在農(nóng)業(yè)采摘領(lǐng)域，大部分機(jī)器人為只有一只機(jī)械手臂的單臂機(jī)器人，機(jī)械手臂包括機(jī)械臂和設(shè)置在機(jī)械臂的執(zhí)行末端的機(jī)械手，機(jī)械手采用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)得到所需的自由度，以實(shí)現(xiàn)將機(jī)械手帶動(dòng)到需要的位置。機(jī)械手一般采用夾爪的形式，使用時(shí)，機(jī)械手在機(jī)械臂的帶動(dòng)下移動(dòng)到合適位置，然后夾爪收縮動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)果實(shí)、蔬菜的抓取。由于部分農(nóng)作物具有較多的枝葉，還有一部分機(jī)器人為雙臂機(jī)器人，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01310454257.X、授權(quán)公告號(hào)為CN 103503639六、授權(quán)公告日為2016.01.27的中國專利中公開的一種雙臂果蔬采收機(jī)器人系統(tǒng)，其包括兩只機(jī)械手臂，基于雙目視覺對(duì)兩只機(jī)械手臂進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同采收，一機(jī)械手臂負(fù)責(zé)撥開枝葉遮擋，另一機(jī)械手臂負(fù)責(zé)在無遮擋狀況下采收果實(shí)，比人工及單臂果蔬采收機(jī)器人能夠更進(jìn)一步提高作業(yè)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低作業(yè)成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]但是，現(xiàn)有的機(jī)器人均采用單只機(jī)械手通過夾緊方式實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的抓取，受限于機(jī)械手上夾爪的形狀、尺寸和動(dòng)作等因素，現(xiàn)有機(jī)械手臂無法對(duì)一些形狀、大小或材質(zhì)特殊的物體進(jìn)行抓取，并且，一些物品不適宜采用夾緊的方式抓取，例如對(duì)品質(zhì)較高的蔬菜或者水果，采用夾緊的方式抓取將導(dǎo)致蔬菜、水果的表層受損，也可能造成果蔬開裂或者從機(jī)械手上掉落，影響了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種雙臂作業(yè)機(jī)器人，以解決現(xiàn)有雙臂機(jī)器人應(yīng)用范圍窄的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型中采用的技術(shù)方案是:雙臂作業(yè)機(jī)器人，包括兩只機(jī)械手臂，各機(jī)械手臂均包括機(jī)械臂和設(shè)置在機(jī)械臂的執(zhí)行末端的機(jī)械手，所述機(jī)械手具有夾爪，兩只所述機(jī)械手在各自機(jī)械臂的帶動(dòng)下具有相向?qū)弦允箖蓹C(jī)械手的夾爪共同承托被抓取物體的抓取位。
[0007]所述機(jī)械手包括夾爪基體，所述夾爪設(shè)有3只以上，各夾爪沿圓周均布在夾爪基體上。
[0008]所述夾爪基體上于機(jī)械手的手心位置設(shè)有紅外攝像頭，紅外攝像頭的朝向與夾爪的懸伸方向一致。
[0009]所述機(jī)械臂包括與機(jī)械手連接的下臂和與下臂連接的上臂，所述上臂連接在機(jī)械臂安裝座上，所述機(jī)械臂安裝座上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿水平方向的第一舵機(jī)，第一舵機(jī)的輸出側(cè)與上臂的上端之間連接有用于驅(qū)動(dòng)上臂擺動(dòng)的第二舵機(jī)，上臂的下端與下臂之間連接有用于使下臂相對(duì)于上臂擺動(dòng)的第三舵機(jī)。
[0010]所述夾爪與夾爪基體之間連接有用于驅(qū)動(dòng)夾爪動(dòng)作的第四舵機(jī)。
[0011]兩只機(jī)械手臂左右對(duì)稱布置在機(jī)械臂安裝座上。
[0012]所述機(jī)械臂安裝座的前側(cè)面上設(shè)有紅外攝像頭。
[0013]所述機(jī)械臂安裝座360度可旋轉(zhuǎn)地裝配在底座上。
[0014]所述底座的前側(cè)和左右兩側(cè)的側(cè)面上設(shè)有超聲波探測(cè)裝置。
[0015]所述雙臂作業(yè)機(jī)器人采用履帶式行走裝置，履帶式行走裝置包括設(shè)置在機(jī)器人底盤左右兩側(cè)的主履帶，各主履帶的前后兩側(cè)分別設(shè)有前導(dǎo)履帶和后導(dǎo)履帶，所述前導(dǎo)履帶和后導(dǎo)履帶分別通過單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)軸連接在底盤的前后兩端。
[0016]本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，兩只所述機(jī)械手在各自機(jī)械臂的帶動(dòng)下具有相向?qū)弦允箖蓹C(jī)械手的夾爪共同承托被抓取物體的抓取位，因此，對(duì)于形狀、大小或材質(zhì)特殊的物體或者不適宜采用夾緊的方式抓取的物體，雙臂作業(yè)機(jī)器人可以通過兩只機(jī)械手的配合，依靠兩機(jī)械手的夾爪共同承托被抓取物體，避免對(duì)物體造成損傷或無法抓取，擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，適應(yīng)特殊的作業(yè)需求。
【附圖說明】
[0017]圖1是雙臂作業(yè)機(jī)器人的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1中機(jī)器人底盤及機(jī)械臂安裝座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是圖1中機(jī)器人機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是圖1中機(jī)器人的控制框圖。
[0021 ]圖中各附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的名稱為:10-機(jī)器人底盤，20-旋轉(zhuǎn)支架，21-直方體固定部，22-中間旋轉(zhuǎn)軸，23-U形支架，30-超聲波探測(cè)裝置，41-主履帶，42-前導(dǎo)履帶，43-后導(dǎo)履帶，50-機(jī)械臂安裝座，51-前紅外攝像頭，60-機(jī)械手臂，61-機(jī)械臂，62-機(jī)械手，63-夾爪基體，64-夾爪，65-夾爪攝像頭，70-接收信號(hào)裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0023]本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例如圖1?圖4所示，是一種基于雙目視覺的雙臂智能作業(yè)機(jī)器人，包括機(jī)器人底盤10、機(jī)械手臂60、連接在機(jī)器人底盤10與機(jī)械手臂60之間的旋轉(zhuǎn)支架20、雙目視覺控制系統(tǒng)，能夠依靠雙目控制提供實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人動(dòng)作的控制。
[0024]機(jī)器人底盤10采用整體底盤結(jié)構(gòu)，能夠保證雙臂智能作業(yè)機(jī)器人的平衡性。機(jī)器人底盤10的左右兩側(cè)設(shè)置履帶式行走裝置，履帶式行走裝置包括設(shè)置在機(jī)器人底盤10左右兩側(cè)的主履帶41，各主履帶41的前后兩側(cè)分別設(shè)有前導(dǎo)履帶42和后導(dǎo)履帶43。主履帶41通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)身的前進(jìn)與后退。前導(dǎo)履帶42和后導(dǎo)履帶43分別通過各自單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)軸連接在機(jī)器人底盤10的前后兩端，可以與前導(dǎo)履帶42、后導(dǎo)履帶43分別形成一定的夾角，在越障的過程中三者可以相互協(xié)作，大大提高雙臂智能作業(yè)機(jī)器人平衡力和抓地力，完成復(fù)雜地段的作業(yè)，適應(yīng)坡度較高、地勢(shì)較為復(fù)雜的特殊工作環(huán)境。
[0025]旋轉(zhuǎn)支架20包括直方體固定部21、中間旋轉(zhuǎn)軸22、U形支架23。直方體固定部21下部固定在機(jī)器人底盤10頂部，上部轉(zhuǎn)動(dòng)裝配中間旋轉(zhuǎn)軸22。1]形支架23的底部固定在中間旋轉(zhuǎn)軸22的上端，兩側(cè)支撐設(shè)置機(jī)械臂安裝座50，機(jī)械臂安裝座50沿水平軸線轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在U形支架23上。通過利用中間旋轉(zhuǎn)軸22作為腰部旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，機(jī)械臂安裝座50和機(jī)械手臂60能夠具備360°的工作視野，不再依靠傳統(tǒng)的機(jī)身旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)工作視野的轉(zhuǎn)換，具備較高的靈活性。
[0026]直方體固定部21的前側(cè)和左右兩側(cè)的側(cè)面上設(shè)有超聲波探測(cè)裝置30，能夠在自動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)機(jī)身的自動(dòng)移動(dòng)。機(jī)械臂安裝座50的前側(cè)面上設(shè)有前紅外攝像頭51，能夠便于操作者對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行觀察。上述直方體固定部21為高強(qiáng)度金屬材料空心體，內(nèi)部放置電源，為雙臂智能作業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自身功能提供動(dòng)力來源;另外，雙臂智能作業(yè)機(jī)器人的控制核心裝置也安放在此。
[0027]機(jī)械手臂60左右對(duì)稱地設(shè)置在機(jī)械臂安裝座50上，各機(jī)械手臂60均包括與機(jī)械臂安裝座50通過舵機(jī)連接的機(jī)械臂61和設(shè)置在機(jī)械臂61執(zhí)行末端的機(jī)械手62。機(jī)械臂61能夠?qū)崿F(xiàn)六自由度工作，具體采用兩段式結(jié)構(gòu)，包括與機(jī)械手62連接的下臂和與下臂連接的上臂，上臂為第一段，下臂為第二段。機(jī)械臂安裝座上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿水平方向的第一舵機(jī)，第一舵機(jī)的輸出側(cè)與上臂的上端之間連接有用于驅(qū)動(dòng)上臂擺動(dòng)的第二舵機(jī)，上臂的下端與下臂之間連接有用于使下臂相對(duì)于上臂擺動(dòng)的第三舵機(jī)，夾爪是與夾爪基體之間連接有用于驅(qū)動(dòng)夾爪動(dòng)作的第四舵機(jī)。機(jī)械手62為可抓握的機(jī)械手，即可以夾緊和釋放物體的機(jī)械手，為五爪形式，包括夾爪64基體63和沿圓周均布在夾爪基體63上的五只夾爪64，第四舵機(jī)通過機(jī)械結(jié)構(gòu)控制機(jī)械手62的動(dòng)作，通過第四舵機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手62的抓取以及釋放動(dòng)作。為了提高操作準(zhǔn)確性，更好地避免物體被夾傷，夾爪基體63上于機(jī)械手62的手心位置設(shè)有夾爪攝像頭65，夾爪攝像頭65為紅外攝像頭，朝向與夾爪64的懸伸方向一致，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到待處理對(duì)象的實(shí)際情況，便于操作者繼續(xù)下步命令的發(fā)出。
[0028]機(jī)器人底盤10上于直方體固定部21的正后方還設(shè)置有雙目視覺的接收信號(hào)裝置70，用于傳輸遙控信號(hào)。
[0029]工作時(shí)，機(jī)器人可以采用自動(dòng)模式或人工遙控模式工作。
[0030]自動(dòng)模式:超聲波探測(cè)裝置30利用自身特性去感知周圍的障礙物信息，按照命令的先后順序，首先前側(cè)的超聲波裝置去探測(cè)前方障礙物情況，當(dāng)前方無障礙物時(shí)，保持前進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)前方探測(cè)到障礙物時(shí)，左側(cè)超聲波裝置探測(cè)左方是否有障礙物，當(dāng)無障礙物時(shí)，機(jī)身左轉(zhuǎn)。當(dāng)有障礙物時(shí)，右側(cè)超聲波探測(cè)裝置30探測(cè)右方是否有障礙物，當(dāng)無障礙物時(shí)機(jī)身右轉(zhuǎn)，當(dāng)有障礙物時(shí)，機(jī)身掉頭回轉(zhuǎn)。
[0031]人工遙控模式:根據(jù)安裝在機(jī)械臂安裝座50的中心處的前紅外攝像頭51監(jiān)控到的視頻信息，結(jié)合夾爪攝像頭65監(jiān)控到的視頻信息，人為的發(fā)出控制命令去機(jī)身的動(dòng)作。
[0032]上述機(jī)器人不僅可以用在農(nóng)業(yè)采摘方面，在危險(xiǎn)的工作環(huán)境下和其他科學(xué)領(lǐng)域方面，也能體現(xiàn)其用途。
[0033]在上述實(shí)施例中，機(jī)械手通過兩段式的機(jī)械臂在抓取位和釋放位運(yùn)動(dòng)，并且兩機(jī)械手臂是左右對(duì)稱設(shè)置在機(jī)械臂安裝座上，而夾爪采用五爪式結(jié)構(gòu)。在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂也可以采用其他能夠?qū)崿F(xiàn)兩只機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到抓取位的形式，例如連桿形式;而兩只機(jī)械手臂也可以采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置。另外，在其他實(shí)施例中，夾爪也可以替換為其他形式，只要能夠在處于抓取位時(shí)能夠共同承托被抓取的物體即可，各機(jī)械手的夾爪的數(shù)量可以為兩只、三只、四只或六只以上，各夾爪也可以彼此相對(duì)固定，即不具有抓握功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙臂作業(yè)機(jī)器人，包括兩只機(jī)械手臂，各機(jī)械手臂均包括機(jī)械臂和設(shè)置在機(jī)械臂的執(zhí)行末端的機(jī)械手，所述機(jī)械手具有夾爪，其特征在于:兩只所述機(jī)械手在各自機(jī)械臂的帶動(dòng)下具有相向?qū)弦允箖蓹C(jī)械手的夾爪共同承托被抓取物體的抓取位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述機(jī)械手包括夾爪基體，所述夾爪設(shè)有3只以上，各夾爪沿圓周均布在夾爪基體上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述夾爪基體上于機(jī)械手的手心位置設(shè)有紅外攝像頭，紅外攝像頭的朝向與夾爪的懸伸方向一致。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述機(jī)械臂包括與機(jī)械手連接的下臂和與下臂連接的上臂，所述上臂連接在機(jī)械臂安裝座上，所述機(jī)械臂安裝座上設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿水平方向的第一舵機(jī)，第一舵機(jī)的輸出側(cè)與上臂的上端之間連接有用于驅(qū)動(dòng)上臂擺動(dòng)的第二舵機(jī)，上臂的下端與下臂之間連接有用于使下臂相對(duì)于上臂擺動(dòng)的第三舵機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述夾爪與夾爪基體之間連接有用于驅(qū)動(dòng)夾爪動(dòng)作的第四舵機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:兩只機(jī)械手臂左右對(duì)稱布置在機(jī)械臂安裝座上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述機(jī)械臂安裝座的前側(cè)面上設(shè)有紅外攝像頭。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述機(jī)械臂安裝座360度可旋轉(zhuǎn)地裝配在底座上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述底座的前側(cè)和左右兩側(cè)的側(cè)面上設(shè)有超聲波探測(cè)裝置。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的雙臂作業(yè)機(jī)器人，其特征在于:所述雙臂作業(yè)機(jī)器人采用履帶式行走裝置，履帶式行走裝置包括設(shè)置在機(jī)器人底盤左右兩側(cè)的主履帶，各主履帶的前后兩側(cè)分別設(shè)有前導(dǎo)履帶和后導(dǎo)履帶，所述前導(dǎo)履帶和后導(dǎo)履帶分別通過單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)軸連接在底盤的前后兩端。
【文檔編號(hào)】B25J18/00GK205552540SQ201620334928
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月20日
【發(fā)明人】王俊, 陳勛, 趙冰芳, 魏碩勛
【申請(qǐng)人】河南科技大學(xué)