[发明专利]一种仿生家用移动式助理机器人

摘要

本发明公开了一种仿生家用移动式助理机器人。包括主体框架、驱动模块、机械手臂模块、控制模块和视觉模块；采用智能移动式多层储物柜结构，装备多种传感器，通过多视觉融合对运动路径、物品等进行分析识别，搭载双机械手臂来拾取、放置物品。本发明采用微型化仿生结构，融入性好、结构紧凑，通过左机械手二指抓取和右机械手吸盘吸附协同操作，配合3D视觉相机、激光雷达以及超声波传感器，完成复杂物体识别、障碍物探测、可靠抓取等，服务于日常的家庭生活与工作，具有使用方便、功能多样、可靠性好、运动灵活等特点。

主权项

1.一种仿生家用移动式助理机器人，其特征在于：包括主体框架(1)、驱动模块(2)、机械手臂模块(3)、控制模块(4)和视觉模块(5)；主体框架(1)分为四层，从上至下依次为托盘层(1.1)、隔层(1.2)、第一自动抽屉(1.3)和第二自动抽屉(1.4)；所述的第一自动抽屉(1.3)和第二自动抽屉(1.4)结构相同，均包括抽屉(1.31)、丝杆(1.32)、电机(1.33)和滑槽件(1.34)；主体框架(1)开设矩形凹槽，矩形凹槽两侧内壁安装有滑槽件(1.34)，抽屉(1.31)两侧通过滑槽件(1.34)水平连接在矩形凹槽两侧内壁，使得抽屉(1.31)在滑槽件(1.34)内自由水平移动；抽屉(1.31)底部固定有螺母支架，丝杆(1.32)一端通过螺纹套装于螺母支架的螺纹孔中形成丝杠螺母副，丝杆(1.32)另一端与电机(1.33)输出轴相连，电机(1.33)固定在主体结构(1)矩形凹槽侧壁，电机(1.33)驱动丝杆(1.32)旋转经丝杠螺母副带动螺母支架和抽屉(1.31)移动。所述的驱动模块(2)包括移动模块(2.1)和超声波传感器(2.2)，所述移动模块(2.1)位于仿生家用助理机器人的最底部，包括电池模块(2.11)、驱动电机(2.12)、麦克纳姆轮(2.13)、激光雷达(2.14)、防跌落传感器(2.15)、驱动控制板(2.16)、底盘(2.17)和底盘盖(2.18)和固定套(2.19)；底盘(2.17)和底盘盖(2.18)之间上下连接构成内部具有中空空腔的移动壳体，电池模块(2.11)固定在底盘(2.17)上并用固定套(2.19)固定并封盖；四个驱动电机(2.12)分布安装在移动壳体的中空空腔的四角，每个驱动电机(2.12)的输出轴和麦克纳姆轮(2.13)同轴连接，组成四轮全向移动机构；激光雷达固定于底盘盖(2.18)上面中心位置，六个防跌落传感器(2.15)均匀分布安装在底盘(2.17)底面外缘周围；驱动控制板(2.16)固定于底盘(2.17)上，四个驱动电机(2.12)经驱动控制板(2.16)连接到控制模块(4)，驱动控制板(2.16)控制移动模块(2.1)驱动四个驱动电机(2.12)和麦克纳姆轮(2.13)实现全向移动；所述的机械手臂(3)包括左机械手(3.1)和右机械手(3.2)，左机械手(3.1)包括大臂(3.11)、二臂(3.12)、三臂(3.13)、四臂(3.14)、小臂(3.15)、手腕(3.16)和夹持器(3.17)；大臂(3.11)一端固定在主体框架(1)左/右侧上部，大臂(3.11)另一端依次经二臂(3.12)、三臂(3.13)、四臂(3.14)、小臂(3.15)和手腕(3.16)连接，手腕(3.16)上安装夹持器(3.17)；所述的夹持器(3.17)采用二指结构，包括轴端(3.171)、轴(3.172)、轴环(3.173)、丝杆(3.174)、连杆(3.175)、夹持电机(3.176)、手指(3.177)和连接销(3.178)；轴端(3.171)安装在手腕(3.16)内部，轴端(3.171)内置安装手腕关节舵机，手腕关节舵机输出轴固定连接轴(3.172)，通过手腕关节舵机带动轴(3.172)旋转输出扭矩；轴环(3.173)套在轴(3.172)上并与轴(3.172)间隙配合，轴环(3.173)的两侧对称设置有两根丝杆(3.174)，丝杆(3.174)一端螺纹套装于轴环(3.173)上形成丝杠螺母副，另一端连接夹持电机(3.176)的输出轴，两根丝杆(3.174)对应的夹持电机(3.176)固定于夹持板上，夹持板的两侧通过各自的连接销(3.178)均与一手指(3.177)根部一端铰接，手指(3.177)根部另一端经连杆(3.175)铰接到轴环(3.173)上，两根手指(3.177)及其连杆(3.175)对称布置于夹持板的两侧，夹持电机(3.176)运行带动丝杆(3.174)旋转，再经丝杠螺母副带动轴环(3.173)沿轴(3.172)轴向直线移动，进而通过连杆(3.175)和手指(3.177)根部两端形成的连杆结构带动两根手指(3.177)径向朝内合拢或者径向朝外分开，实现夹持物品的夹紧与松开；所述的右机械手(3.2)包括大臂(3.201)、二臂(3.202)、三臂(3.203)、四臂(3.204)、气泵(3.205)、限流阀(3.206)、气管(3.207)、吸盘连接件(3.209)、限位螺钉(3.210)和吸盘(3.211)；大臂(3.201)一端连接在主体框架(1)，另一端依次经二臂(3.202)、三臂(3.203)和四臂(3.204)的一端连接，四臂(3.204)的另一端和吸盘连接件(3.209)连接；其中主体框架(1)与大臂(3.201)、大臂(3.201)与二臂(3.202)、二臂(3.202)与三臂(3.203)、吸盘连接件(3.209)与四臂(3.204)之间均为铰接，三臂(3.203)与四臂(3.204)之间为移动副连接，通过伸缩四臂(3.204)来改变手臂末端工作范围，吸盘连接件(3.209)与吸盘(3.211)之间为螺纹紧固连接，通过限位螺钉(3.210)来调节吸盘(3.211)伸出的长度；摄像头(3.212)安装在三臂(3.203)的外壁上；四臂(3.204)内部设有和外界大气相通的空腔，气泵(3.205)安装在四臂(3.204)内部，气泵(3.205)一端连接到四臂(3.204)的空腔，气泵(3.205)另一端依次经限流阀(3.206)、气管(3.207)和吸盘(3.211)连接相通，吸盘(3.211)固定在吸盘连接件(3.209)上，限流阀(3.206)和气管(3.207)均具体设置在四臂(3.204)内部，吸盘(3.211)根部设有限位螺钉(3.210)，限位螺钉(3.210)用于限位调节吸盘(3.211)伸出的长度。