[实用新型]一种冗余双臂协作机器人

权利要求书

1.一种冗余双臂协作机器人，其特征在于，该冗余双臂协作机器人包括二自由度云台（6）、七自由度机械左臂（5）、七自由度机械右臂（7）、腰部旋转单元（2）、全向移动底盘（1）、上层旋转部分支撑装置（3）和上层电气安装盒（4）；所述全向移动底盘（1）用于机器人在工作区域的移动；所述腰部旋转单元（2）安装在全向移动底盘（1）上，实现水平面内±90°的旋转；腰部旋转方向装有光电限位开关，可使搭载七自由度机械左臂（5）、七自由度机械右臂（7）与二自由度云台（6）的上层旋转部分支撑装置（3）实现固定工位的工作方向的改变；所述上层旋转部分支撑装置（3）安装在腰部旋转单元（2）上方；七自由度机械左臂（5）和七自由度机械右臂（7）对称安装在上层旋转部分支撑装置（3）两侧，七自由度机械左臂（5）、七自由度机械右臂（7）分别具有七个自由度，七个一体化关节由连接装置固定；所述二自由度云台（6）安装在上层旋转部分支撑装置（3）上侧，二自由度云台（6）采用电机直连的驱动方式具有水平旋转与俯仰两个方向的自由度，其中，水平方向旋转角度可以达到±90°，俯仰方向旋转角度可以达到±60°；在水平和俯仰两个方向装有光电限位开关，同时固定在上层旋转部分支撑装置（3）上方，二自由度云台（6）搭载有视觉传感器；所述上层电气安装盒（4）固定于上层旋转部分支撑装置（3）的背面，用于搭载电气装置；在控制系统的控制下，实现冗余双臂协作机器人20个自由度的运动；

所述的全向移动底盘（1）包括主体支撑结构、四组电机轮组、电源管理系统（103）、48V电池（106）、开关盒（109）、工控机（110）、激光雷达（115）、底盘电机驱动盒（116）、惯性测量单元（124）、24V电池（125）、底盘电机驱动（129）；

所述主体支撑结构包括上层安装板（101）、中层安装板（104）、下层安装板（126）、工控机支撑板（112）、尾部支撑型材（107）和尾部支撑板（108）；所述底盘电机驱动（129）用于驱动电机轮组，安装在底盘电机驱动盒（116）内；所述底盘电机驱动盒（116）安装在下层安装板（126）上；所述电机轮组前后对称分布在下层安装板（126）四周，用于实现机器人的全向移动；所述激光雷达（115）安装在下层安装板（126）前方，所述24V电池（125）安装在下层安装板（126）中间位置，用于给全向移动底盘（1）供电；所述惯性测量单元（124）安装在24V电池（125）上侧，24V电池（125）用于为全向移动底盘（1）供电；所述开关盒（109）通过尾部支撑板（108）安装在全向移动底盘（1）尾部；所述工控机（110）安装在工控机支撑板（112）上，用于机器人控制；所述电源管理系统（103）安装在中层安装板（104）上侧；所述48V电池（106）安装在中层安装板（104）上侧，用于为二自由度云台（6）、七自由度机械左臂（5）、七自由度机械右臂（7）以及腰部旋转单元（2）供电；

所述的腰部旋转单元（2）包括轴承上压紧板（201）、腰部轴承座（202）、腰部轴承（216）、腰部旋转主轴（217）、腰部旋转限位（219）、轴承下压紧板（220）、和二级行星减速机；所述腰部轴承座（202）安装在上层安装板（101）上侧；所述腰部轴承（216）安装在腰部轴承座（202）中，上部通过轴承上压紧板（201）压紧腰部轴承（216）外圈，下部通过固定在腰部旋转主轴（217）的轴承下压紧板（220）对腰部轴承（216）内圈进行压紧；所述腰部轴承（216）内环上安装有腰部旋转主轴（217），腰部轴承（216）支撑腰部旋转主轴（217）转动；所述腰部旋转限位（219）安装在上层安装板（101）上侧，用于限制腰部旋转单元（2）的旋转角度；

所述二级行星减速机包括免键同步带轮（203）、右侧连接板（204）、下部连接板（205）、驱动轴套筒（206）、顶紧滑板（207）、顶紧螺柱固定座（208）、顶紧螺柱（209）、惰轮固定轴（210）、惰轮（211）、步进电机（212）、同步带轮（214）、左侧连接板（215）、同步带（221）；

所述步进电机（212）安装在下部连接板（205）下侧；所述免键同步带轮（203）通过驱动轴套筒（206）安装在步进电机（212）的转轴上，驱动轴套筒（206）用于免键同步带轮（203）的轴向定位；所述同步带轮（214）安装在腰部旋转主轴（217）上；所述免键同步带轮（203）和同步带轮（214）之间通过同步带（221）传动；所述顶紧滑板（207）安装在下部连接板（205）的通孔处，其在下部连接板（205）上的安装位置可调；所述惰轮固定轴（210）一端悬空，另一端固定安装在顶紧滑板（207）上，顶紧螺柱固定座（208）安装在顶紧滑板（207）下部，用于安装顶紧螺柱（209），顶紧螺柱（209）通过顶紧螺柱固定座（208）向里旋进顶紧顶紧滑板（207）；所述惰轮（211）安装在惰轮固定轴（210）上，用于对同步带（221）施加压力；所述下部连接板（205）通过右侧连接板（204）和左侧连接板（215）安装在上层安装板（101）下侧；

所述上层旋转部分支撑装置（3）包括下部安装板（301）、机械臂支撑型材（302）和机械臂安装板（303）；所述下部安装板（301）安装在腰部旋转主轴（217）上；所述机械臂支撑型材（302）安装在下部安装板（301）上；所述机械臂安装板（303）共有两个，对称安装在机械臂支撑型材（302）侧面，用于安装机械臂；

所述七自由度机械左臂（5）和七自由度机械右臂（7）的结构相同，分别安装在机械臂安装板（303）上；所述七自由度机械左臂（5）包括伺服驱动器安装板（514）、七个关节及关节连接件；所述伺服驱动器安装板（514）安装在第Ⅵ关节与第Ⅶ关节连接件（515）上，用于安装伺服驱动器；

所述的二自由度云台（6）包括水平旋转驱动电机（601）、水平限位光电开关（602）、云台支撑基座（603）、云台旋转轴承座（604）、云台旋转轴承（605）、云台水平旋转限位（606）、云台旋转主轴（608）、云台俯仰限位（609）、相机平台支撑左臂（610）、带座轴承（611）、假轴（612）、相机平台（613）、旋转平台（614）、相机平台支撑右臂（615）、轴端垫片（616）、水平旋转挡柱（617）、电机驱动盒（618）、电机驱动（619）、云台控制器（620）、云台支撑板（621）、俯仰旋转驱动电机（622）、俯仰限位光电开关（623）；所述云台支撑板（621）安装在上层旋转部分支撑装置（3）上侧，云台支撑基座（603）安装在云台支撑板（621）上侧；所述水平旋转驱动电机（601）安装在云台支撑板（621）下侧，其转轴穿过云台支撑板（621）和云台支撑基座（603）；所述水平限位光电开关（602）安装在云台支撑板（621）上，通过水平旋转挡柱（617）进行水平旋转自由度绝对位置的确定；所述云台旋转轴承座（604）安装在云台支撑基座（603）上侧；所述云台旋转轴承（605）安装在云台旋转轴承座（604）内，用于支撑云台旋转主轴（608）的旋转；所述云台旋转主轴（608）安装在云台旋转轴承（605）的内环上，并于水平旋转驱动电机（601）的转轴相连；所述云台水平旋转限位（606）安装在云台支撑板（621）上，用于限制二自由度云台（6）在水平面内的转动角度；所述旋转平台（614）安装在云台旋转主轴（608）的安装面上，并可随云台旋转主轴（608）在水平面内转动，旋转平台（614）的左右两竖直端分别开有通孔和U形槽；所述俯仰旋转驱动电机（622）安装在旋转平台（614）开有同孔的竖直端内侧，俯仰旋转驱动电机（622）的转轴轴线与通孔的轴线重合，俯仰旋转驱动电机（622）的转轴穿过另一个竖直端的U形槽；所述轴端垫片（616）安装在旋转平台（614）开有U形槽的竖直端，用于支撑旋转平台（614）转动；所述带座轴承（611）安装在旋转平台（614）开有通孔的竖直端；所述假轴（612）带座轴承（611）内，假轴（612）的轴线与通孔的轴线重合；所述相机平台支撑左臂（610）安装在假轴（612）上；所述相机平台支撑右臂（615）安装在俯仰旋转驱动电机（622）的转轴上；所述相机平台（613）的两端分别安装在相机平台支撑左、右臂（610、615），可在俯仰旋转驱动电机（622）的驱动下转动；所述云台俯仰限位（609）安装在旋转平台（614）开有通孔的竖直端外侧，用于限制二自由度云台（6）在竖直面内的转动角度；所述电机驱动（619）和云台控制器（620）安装在云台支撑板（621）上，用于驱动和控制二自由度云台（6）；所述电机驱动盒（618）安装在云台支撑板（621）上、电机驱动（619）和云台控制器（620）上方，用于保护电机驱动（619）和云台控制器（620）；所述俯仰限位光电开关（623）安装在旋转平台（614）的侧面，实现俯仰自由度绝对位置的确定。