[发明专利]一种轮式双臂室内输运机器人

说明书

本发明公开了一种轮式双臂室内输运机器人，所述轮式双臂室内输运机器人包括头部机构、机械臂机构、机身机构以及底盘机构。其中，头部机构可完成点头和摇头两个动作，其两自由度的设置使双目相机视野更广，使机器人运行更稳定；机械臂机构为六轴机械臂，灵活度和运动精度高，适合室内复杂的工作环境；机身机构上搭载的传感与控制组件，提高了轮式双臂室内输运机器人智能化和自动化程度；机器人拟人化的整体结构布局和外形设计配合触控面板和拾音器，加强了人机的交互性；底盘机构为两驱动轮、两万向轮型的轮式移动系统，配以减震装置，具有不平地面环境自适应能力和一定的自主越障能力。

技术领域

本发明属于移动服务机器人领域，具体而言，涉及一种轮式双臂室内输运机器人。

背景技术

近年来，随着机器人及其周边技术的迅速发展，机器人的应用范围已经从工业领域向居家服务、医疗服务和公共服务等服务业领域延伸。移动服务机器人的服务空间范围大、环境适应性强，正逐渐成为世界范围内的研究热点并已经走向产业化。轮式驱动因其速度快、功耗低、易于操控，无论从总体性能、实现难度、综合成本上考虑，都不失为移动服务机器人的最优型式。结合了机械臂的轮式移动机器人不仅具有移动功能，还具备一定的单臂或双臂操作能力，更进一步拓展了轮式移动机器人的应用范围。

轮式双臂机器人的关键技术涉及机械本体及传动技术、SLAM与路径规划技术、机械臂伺服控制技术和多传感信息融合技术。机械本体及传动技术追求结构构件的强度与刚度最大化、机构构件的轻量化和低惯量化、传动机构的精密性和高效率。在机械本体及传动设计上，CAD/CAE、拓扑优化等先进设计技术，谐波减速器等新型传动元件正越来越多地获得应用。SLAM与路径规划技术包括地图创建、自主定位和路径规划三个方面。地图创建主要依赖于各种环境感知型传感器，如激光雷达、结构光相机、双目相机和惯性传感器等。自主定位主要依靠环境路标、特征匹配等方式来实现。路径规划主要方法包括A*法、随机路图法、单元分解法和势场法等。机械臂伺服控制技术一般以经典的电流、位置、速度三闭环PID反馈控制系统为主流，更先进的则引入了运动学或动力学前馈。多传感信息融合技术包括分布式、集中式和混合式三种结构，其理论方法包括卡尔曼滤波法和神经网络法。

目前，轮式双臂服务机器人目前已有多款商业化的产品，诸如Twendy-One机器人、AR机器人和Pepper机器人等，但其高昂的价格、较高的可替代性和较低的实用性严重制约了这类机器人的普及应用。受技术和成本的制约，目前大多数室内输运机器人都存在结构设置不合理，越障、避障能力差，机械臂操作能力不足，智能化和自动化程度低以及人机交互性差的问题。

发明内容

为了克服现有室内输运机器人结构设置不合理、运行不稳定、自动化和智能化程度低以及人机交互性差等不足，本发明提供了一种轮式双臂室内输运机器人，该轮式双臂室内输运机器人结构稳定且运行平稳，自动化和智能化程度高，人机交互性好。

相应的，本发明提供了一种轮式双臂室内输运机器人，该轮式双臂室内输运机器人包括头部机构、机械臂机构、机身机构以及底盘机构；

所述头部机构包括基座、摇头电机组件、点头电机组件、相机云台组件以及头部外壳，所述摇头电机组件连接并驱动点头电机组件，所述点头电机组件连接并驱动所述相机云台组件，所述头部外壳为中空且罩在摇头电机组件、点头电机组件和相机云台组件的外侧，所述基座设置在摇头电机组件的正下方；

所述机械臂机构包括肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件，所述肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件依次串联连接后穿过机身机构并通过关节安装板连接固定在所述基座上，所述大臂结构件通过第一结构连接件连接固定在机身机构上；

所述机身机构包括机身外壳组件、机架组件、储物抽屉组件和电子设备安装平台组件；

所述底盘机构包括底盘平台，万向轮组件和驱动轮组件，所述万向轮组件一前一后地设置在底盘平台的下方，所述驱动轮组件一左一右地设置在底盘平台下方。