[发明专利]一种低重心、高运动稳定性的服务机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种服务机器人领域，具体涉及一种低重心、高运动稳定性的服务机器人。

背景技术

服务机器人是机器人家族中一个年轻的成员，它能完成有益于人类健康的服务工作，如维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等方面的工作。目前的数据显示，世界上至少有48个国家在发展机器人，其中25个国家已涉足服务机器人的开发。在日本、北美和欧洲，迄今已有7种类型共计40余款服务型机器人进入实验和半商业化应用。“人形服务机器人”可以被定义为具有人类的外观和功能(例如头部、躯干、手臂、腿部)的某些属性，使用语音交互以及肢体动作来与人类进行沟通的一种服务机器人。

一种轮式移动服务机器人(CN201210173481.7)，它由底盘、机座、两条手臂等部件组成。其中，单个手臂具有四个主动自由度：大臂俯仰，大臂旋转，肘关节俯仰，腕关节俯仰，另外，还包括一个欠驱动自由度－腕关节转动。

在机器人视觉控制的前提下，通过驱动四个主动自由度的手臂，可使机械臂末端工作点达到三维工作空间中的目的位置，并且手臂的末端保持一定位姿。在执行具体任务时，机器人双臂的协作控制，进而完成协作动作。另外，机器人的关节肘关节与腕关节的旋转采用涡轮-蜗杆的形式，手臂上的手爪张开闭合采用绳索驱动。

一种轮式智能自主移动服务机器人(CN200910089837.7)，它主要由下部具有4个轮的底盘、机架以及两个2自由度的手臂等组成。其中，运动机构通过电机驱动和/或控制器进行控制，工控机通过串口连接电机驱动和/或控制器，云台摄像机通过串口控制云台摄像机的方位和角度，提供机器人周围的环境信息，并将其采集的信息通过图像采集卡连接到嵌入式计算机；传感器设置在机器人的上部与下部，通过信息处理后连接到嵌入式计算机；机器人上部和下部通过上连接板和下连接板进行折叠连接，在上下连接板之间设有横向折叠轴和/或抽插；本机器人能够根据超声传感器实现自主避障，提高了在一些非人造环境中的定位导航以及地图构建的能力。

服务机器人(CN201620821615.5)，它由下部具有3个轮的底盘、机架、电池箱、显示屏组件等组成。其中，电源箱安装在底盘上，显示屏组件安装在机架上，外壳与机架相连。该机器人结构简单且稳定性好。另外，还有利于底盘、电源箱等零件的布局，并且组装、拆卸方便。

一种家庭服务机器人(CN201510190846.0)，它由躯干，头部，上肢和底盘等部件组成，其中，头部安装在躯体上，并且可以绕躯体的中轴线旋转，面部前端安装有采集外界环境信息的视觉传感器，两个具有2个自由度的手臂分别安装在躯干的两侧，视觉传感器将信息传送到控制系统，控制系统控制躯干、头部、上肢和底盘的运动。家庭服务机器人通过视觉传感器采集外界的环境信息，通过控制系统的处理，驱动底盘实现前后左右移动以及旋转等运动，也可以驱动躯干弯曲以及上肢手臂运动，实现机器人各种仿人动作。在处理目标追踪过程中，机器人能够实现对目标的追踪，适用于家庭服务以及其他服务场合，尤其能够完成对独居老人或病人进行仿人的陪伴和照顾工作。

现有的服务机器人头部的点头动作机制大多采用电机齿轮啮合的方式、涡轮蜗杆的方式，导致机器人的头部质量过大重心偏高，使得其在运行的过程中，容易发生跌倒。另外，有些服务机器人底盘的驱动轮是固定的，不能根据具体的路况进行调整驱动轮之间的距离或者底盘距离地面的高度，还有所采用的零部件较多，成本较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种通过采用绳索驱动头部实现点头动作，并且通过调整驱动轮支架相对于躯干的角度，在运动中调整服务机器人的高度的低重心、高运动稳定性的服务机器人。

本发明的技术方案如下：

一种低重心、高运动稳定性的服务机器人，其特征在于：它包括头部、躯体框架、头部连接杆和多个驱动轮支架，其中所述头部通过第一销轴连接所述头部连接杆的顶部，所述第一销轴通过带传动机构连接设置在所述躯体框架下部的第一驱动电机的输出轴；所述驱动轮支架通过第二销轴对称地设置在躯体框架的底部，各驱动轮支架结构相同；所述第二销轴附近设置第三驱动电机，用于同步调整所述驱动轮支架相对于躯体框架的角度。

所述带传动机构包括上传动轮、下传动轮和传动带，所述上传动轮的中心穿过所述第一销轴，所述下传动轮的中心连接所述第一驱动电机的输出轴，所述传动带连接所述上传动轮和下传动轮；所述第一驱动电机的输出轴平行于地面。

所述头部连接杆为中空管状，所述传动带从所述头部连接杆的中部穿过；所述第一驱动电机设置在所述躯体框架的侧壁上。