[发明专利]一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人

说明书

一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，属于机器人与人工智能领域，该机器人包括全向移动底盘、升降机构、四自由度轻量化机械臂、二自由度云台、控制与显示模块、电气模块和连接与固定装置。本发明通过全向移动底盘、升降机构以及四轴机械臂共同组成类斯坦福臂，能够达到六自由度机械臂的工作空间与抓取能力，同时大大地降低了设计的成本；本设计利用伺服电机结合增量式编码器实现闭环控制，控制精度更高，并可以进行反馈调节。本发明基于模块化的设计思想，全向移动底盘、升降机构、四自由度轻量化机械臂、二自由度云台、都是独立的模块，方便加工与装配，并可以根据客户不同的要求进行相应配置的选择。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人。

背景技术

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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明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，整机采用模块化设计思想，方便装配与拆装。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

所述一种手臂可升降式全向移动复合型护理机器人，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，通过四个一体化关节的特定连接，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。