雙臂作業(yè)機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及雙臂作業(yè)機器人。雙臂作業(yè)機器人，包括兩只機械手臂，各機械手臂均包括機械臂和設(shè)置在機械臂的執(zhí)行末端的機械手，所述機械手具有夾爪，兩只所述機械手在各自機械臂的帶動下具有相向?qū)弦允箖蓹C械手的夾爪共同承托被抓取物體的抓取位。因此，對于形狀、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)機器人可以通過兩只機械手的配合，依靠兩機械手的夾爪共同承托被抓取物體，避免對物體造成損傷或無法抓取，擴大了機器人的應(yīng)用范圍，適應(yīng)特殊的作業(yè)需求。
【專利說明】
雙臂作業(yè)機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及雙臂作業(yè)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，機器人在許多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，例如機械制造、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現(xiàn)機器人動作的控制，實現(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，大部分機器人為只有一只機械手臂的單臂機器人，機械手臂包括機械臂和設(shè)置在機械臂的執(zhí)行末端的機械手，機械手采用相應(yīng)的機構(gòu)得到所需的自由度，以實現(xiàn)將機械手帶動到需要的位置。機械手一般采用夾爪的形式，使用時，機械手在機械臂的帶動下移動到合適位置，然后夾爪收縮動作實現(xiàn)對果實、蔬菜的抓取。由于部分農(nóng)作物具有較多的枝葉，還有一部分機器人為雙臂機器人，例如申請?zhí)枮?01310454257.X、授權(quán)公告號為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器人系統(tǒng)，其包括兩只機械手臂，基于雙目視覺對兩只機械手臂進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同采收，一機械手臂負(fù)責(zé)撥開枝葉遮擋，另一機械手臂負(fù)責(zé)在無遮擋狀況下采收果實，比人工及單臂果蔬采收機器人能夠更進(jìn)一步提高作業(yè)效率，減輕勞動強度，降低作業(yè)成本，提升經(jīng)濟效益。
[0004]但是，現(xiàn)有的機器人均采用單只機械手通過夾緊方式實現(xiàn)對物體的抓取，受限于機械手上夾爪的形狀、尺寸和動作等因素，現(xiàn)有機械手臂無法對一些形狀、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械手上掉落，影響了機器人的應(yīng)用范圍。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種雙臂作業(yè)機器人，以解決現(xiàn)有雙臂機器人應(yīng)用范圍窄的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型中采用的技術(shù)方案是:雙臂作業(yè)機器人，包括兩只機械手臂，各機械手臂均包括機械臂和設(shè)置在機械臂的執(zhí)行末端的機械手，所述機械手具有夾爪，兩只所述機械手在各自機械臂的帶動下具有相向?qū)弦允箖蓹C械手的夾爪共同承托被抓取物體的抓取位。
[0007]所述機械手包括夾爪基體，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]所述機械臂包括與機械手連接的下臂和與下臂連接的上臂，所述上臂連接在機械臂安裝座上，所述機械臂安裝座上設(shè)有轉(zhuǎn)動軸線沿水平方向的第一舵機，第一舵機的輸出側(cè)與上臂的上端之間連接有用于驅(qū)動上臂擺動的第二舵機，上臂的下端與下臂之間連接有用于使下臂相對于上臂擺動的第三舵機。
[0010]所述夾爪與夾爪基體之間連接有用于驅(qū)動夾爪動作的第四舵機。
[0011]兩只機械手臂左右對稱布置在機械臂安裝座上。
[0012]所述機械臂安裝座的前側(cè)面上設(shè)有紅外攝像頭。
[0013]所述機械臂安裝座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)有超聲波探測裝置。
[0015]所述雙臂作業(yè)機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)履帶分別通過單獨的旋轉(zhuǎn)軸連接在底盤的前后兩端。
[0016]本實用新型采用上述技術(shù)方案，兩只所述機械手在各自機械臂的帶動下具有相向?qū)弦允箖蓹C械手的夾爪共同承托被抓取物體的抓取位，因此，對于形狀、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)機器人可以通過兩只機械手的配合，依靠兩機械手的夾爪共同承托被抓取物體，避免對物體造成損傷或無法抓取，擴大了機器人的應(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)機器人的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是圖1中機器人底盤及機械臂安裝座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是圖1中機器人機械手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是圖1中機器人的控制框圖。
[0021 ]圖中各附圖標(biāo)記對應(yīng)的名稱為:10-機器人底盤，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-超聲波探測裝置，41-主履帶，42-前導(dǎo)履帶，43-后導(dǎo)履帶，50-機械臂安裝座，51-前紅外攝像頭，60-機械手臂，61-機械臂，62-機械手，63-夾爪基體，64-夾爪，65-夾爪攝像頭，70-接收信號裝置。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進(jìn)一步說明。
[0023]本實用新型的一個實施例如圖1?圖4所示，是一種基于雙目視覺的雙臂智能作業(yè)機器人，包括機器人底盤10、機械手臂60、連接在機器人底盤10與機械手臂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現(xiàn)對機器人動作的控制。
[0024]機器人底盤10采用整體底盤結(jié)構(gòu)，能夠保證雙臂智能作業(yè)機器人的平衡性。機器人底盤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通過電機驅(qū)動，實現(xiàn)機身的前進(jìn)與后退。前導(dǎo)履帶42和后導(dǎo)履帶43分別通過各自單獨的旋轉(zhuǎn)軸連接在機器人底盤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下部固定在機器人底盤10頂部，上部轉(zhuǎn)動裝配中間旋轉(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)置機械臂安裝座50，機械臂安裝座50沿水平軸線轉(zhuǎn)動裝配在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)，機械臂安裝座50和機械手臂60能夠具備360°的工作視野，不再依靠傳統(tǒng)的機身旋轉(zhuǎn)來實現(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)有超聲波探測裝置30，能夠在自動模式下實現(xiàn)機身的自動移動。機械臂安裝座50的前側(cè)面上設(shè)有前紅外攝像頭51，能夠便于操作者對實際情況進(jìn)行觀察。上述直方體固定部21為高強度金屬材料空心體，內(nèi)部放置電源，為雙臂智能作業(yè)機器人實現(xiàn)自身功能提供動力來源;另外，雙臂智能作業(yè)機器人的控制核心裝置也安放在此。
[0027]機械手臂60左右對稱地設(shè)置在機械臂安裝座50上，各機械手臂60均包括與機械臂安裝座50通過舵機連接的機械臂61和設(shè)置在機械臂61執(zhí)行末端的機械手62。機械臂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。機械臂安裝座上設(shè)有轉(zhuǎn)動軸線沿水平方向的第一舵機，第一舵機的輸出側(cè)與上臂的上端之間連接有用于驅(qū)動上臂擺動的第二舵機，上臂的下端與下臂之間連接有用于使下臂相對于上臂擺動的第三舵機，夾爪是與夾爪基體之間連接有用于驅(qū)動夾爪動作的第四舵機。機械手62為可抓握的機械手，即可以夾緊和釋放物體的機械手，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，第四舵機通過機械結(jié)構(gòu)控制機械手62的動作，通過第四舵機轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動帶動機械手的齒輪傳動結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)機械手62的抓取以及釋放動作。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，可以實時監(jiān)測到待處理對象的實際情況，便于操作者繼續(xù)下步命令的發(fā)出。
[0028]機器人底盤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裝置70，用于傳輸遙控信號。
[0029]工作時，機器人可以采用自動模式或人工遙控模式工作。
[0030]自動模式:超聲波探測裝置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前方障礙物情況，當(dāng)前方無障礙物時，保持前進(jìn)狀態(tài)。當(dāng)前方探測到障礙物時，左側(cè)超聲波裝置探測左方是否有障礙物，當(dāng)無障礙物時，機身左轉(zhuǎn)。當(dāng)有障礙物時，右側(cè)超聲波探測裝置30探測右方是否有障礙物，當(dāng)無障礙物時機身右轉(zhuǎn)，當(dāng)有障礙物時，機身掉頭回轉(zhuǎn)。
[0031]人工遙控模式:根據(jù)安裝在機械臂安裝座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)出控制命令去機身的動作。
[0032]上述機器人不僅可以用在農(nóng)業(yè)采摘方面，在危險的工作環(huán)境下和其他科學(xué)領(lǐng)域方面，也能體現(xiàn)其用途。
[0033]在上述實施例中，機械手通過兩段式的機械臂在抓取位和釋放位運動，并且兩機械手臂是左右對稱設(shè)置在機械臂安裝座上，而夾爪采用五爪式結(jié)構(gòu)。在本實用新型的其他實施例中，驅(qū)動機械手運動的機械臂也可以采用其他能夠?qū)崿F(xiàn)兩只機械手運動到抓取位的形式，例如連桿形式;而兩只機械手臂也可以采用非對稱結(jié)構(gòu)布置。另外，在其他實施例中，夾爪也可以替換為其他形式，只要能夠在處于抓取位時能夠共同承托被抓取的物體即可，各機械手的夾爪的數(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固定，即不具有抓握功能。
【主權(quán)項】
1.雙臂作業(yè)機器人，包括兩只機械手臂，各機械手臂均包括機械臂和設(shè)置在機械臂的執(zhí)行末端的機械手，所述機械手具有夾爪，其特征在于:兩只所述機械手在各自機械臂的帶動下具有相向?qū)弦允箖蓹C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)機器人，其特征在于:所述機械手包括夾爪基體，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)機器人，其特征在于:所述夾爪基體上于機械手的手心位置設(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)機器人，其特征在于:所述機械臂包括與機械手連接的下臂和與下臂連接的上臂，所述上臂連接在機械臂安裝座上，所述機械臂安裝座上設(shè)有轉(zhuǎn)動軸線沿水平方向的第一舵機，第一舵機的輸出側(cè)與上臂的上端之間連接有用于驅(qū)動上臂擺動的第二舵機，上臂的下端與下臂之間連接有用于使下臂相對于上臂擺動的第三舵機。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙臂作業(yè)機器人，其特征在于:所述夾爪與夾爪基體之間連接有用于驅(qū)動夾爪動作的第四舵機。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙臂作業(yè)機器人，其特征在于:兩只機械手臂左右對稱布置在機械臂安裝座上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙臂作業(yè)機器人，其特征在于:所述機械臂安裝座的前側(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)機器人，其特征在于:所述機械臂安裝座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)機器人，其特征在于:所述雙臂作業(yè)機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)履帶分別通過單獨的旋轉(zhuǎn)軸連接在底盤的前后兩端。
【文檔編號】B25J18/00GK205552540SQ201620334928
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】王俊, 陳勛, 趙冰芳, 魏碩勛
【申請人】河南科技大學(xué)