一種帶有視覺(jué)伺服系統(tǒng)的機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種帶有視覺(jué)伺服系統(tǒng)的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，家用機(jī)器人已經(jīng)走入越來(lái)越多的家庭，成為很多家庭必不可少的設(shè)備。當(dāng)然，家用機(jī)器人的種類很多，包括家庭陪護(hù)機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等，其中家庭陪護(hù)機(jī)器人主要應(yīng)用于家庭服務(wù)，主要的服務(wù)對(duì)象是家庭里的老人或者殘疾人，通過(guò)視頻監(jiān)控的結(jié)果，控制機(jī)器人為服務(wù)對(duì)象提供一些家庭服務(wù)，比如取放物晶、物品的遞送、遠(yuǎn)程語(yǔ)音交互、攙扶服務(wù)對(duì)象等，這不僅減輕了監(jiān)護(hù)人的負(fù)擔(dān)，而且進(jìn)一步提高了對(duì)老人或殘疾人等的護(hù)理質(zhì)量。
[0003]然而，現(xiàn)有機(jī)器人的視覺(jué)傳感系統(tǒng)大多數(shù)包括一個(gè)攝像頭，該攝像頭安裝在機(jī)器人頭腔的前方，用于采集完成定位導(dǎo)航任務(wù)所需的大范圍的環(huán)境信息。機(jī)器人的工控機(jī)根據(jù)大范圍的環(huán)境信息大致的判斷出物品所在的位置，并控制移動(dòng)裝置移動(dòng)到待取物品處，通過(guò)手臂抓取物品，然后機(jī)器人移動(dòng)到服務(wù)對(duì)象處將抓取的物品拿給用戶。在以上過(guò)程中，由于只有一個(gè)攝像機(jī)，所獲取的物品位置信息為大范圍的環(huán)境信息，不能檢測(cè)到物品所處的精確位置，因此，手臂不能夠準(zhǔn)確的抓取物品，容易出現(xiàn)抓取失誤的問(wèn)題。
[0004]基于以上描述，亟需一種帶有視覺(jué)伺服系統(tǒng)的機(jī)器人，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的機(jī)器人不能檢測(cè)到物品所處的精確位置，因此，手臂不能夠準(zhǔn)確的抓取物品，容易出現(xiàn)抓取失誤的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型目的之一在于提供一種帶有視覺(jué)伺服系統(tǒng)的機(jī)器人，該機(jī)器人可以獲取待抓物品的精確位置，準(zhǔn)確的抓取物品，降低了機(jī)器人的手臂對(duì)物品的抓取失誤率。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種帶有視覺(jué)伺服系統(tǒng)的機(jī)器人，所述視覺(jué)伺服系統(tǒng)包括:
[0008]伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括機(jī)器人本體和機(jī)械臂，所述機(jī)器人本體的上端設(shè)置有機(jī)器人頭腔，所述機(jī)械臂設(shè)置在所述機(jī)器人本體上，所述機(jī)器人本體的下端設(shè)置有運(yùn)動(dòng)裝置；
[0009]視覺(jué)傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩個(gè)攝像頭，兩個(gè)所述攝像頭分別與工控機(jī)連接，其中一個(gè)攝像頭安裝在所述機(jī)器人頭腔的前方，用于采集完成定位導(dǎo)航任務(wù)所需的大范圍的環(huán)境信息:另一個(gè)攝像頭安裝在所述機(jī)械臂的腕關(guān)節(jié)上，用于采集完成物品抓取任務(wù)所需的環(huán)境信息；
[0010]伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)為由驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和編碼器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)器接受來(lái)自所述工控機(jī)的指令以控制所述伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)、讀取所述編碼器信息、修改參數(shù)設(shè)置，所述伺服電機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)行移動(dòng)或所述機(jī)械臂抓取物品。
[0011]作為優(yōu)選，所述機(jī)械臂的個(gè)數(shù)為2個(gè)，2個(gè)所述機(jī)械臂分別設(shè)置在所述機(jī)器人本體的左右兩側(cè)，且呈對(duì)稱分布狀態(tài)。
[0012]作為優(yōu)選，所述運(yùn)動(dòng)裝置包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)萬(wàn)向輪；
[0013]所述萬(wàn)向輪安置在機(jī)器人本體下端的正前方，具有兩個(gè)自由度，在豎直方向和一個(gè)水平方向均可自由旋轉(zhuǎn)；
[0014]兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪對(duì)稱于所述機(jī)器人本體下端的中心線安裝在萬(wàn)向輪后方的兩側(cè)，所述萬(wàn)向輪配合兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪形成三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)；
[0015]兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪分別通過(guò)兩根軸、旋轉(zhuǎn)聯(lián)軸器和減速設(shè)備受控于其中兩臺(tái)所述伺服電機(jī)，所述工控機(jī)通過(guò)控制及配比兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，改變機(jī)器人運(yùn)動(dòng)瞬心的位置，并使機(jī)器人圍繞不同瞬心點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)不同回轉(zhuǎn)半徑的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0016]作為優(yōu)選，所述機(jī)械臂包括第一臂、第二臂和末端夾持器，所述第一臂的一端通過(guò)肩關(guān)節(jié)與所述機(jī)器人本體活動(dòng)連接，另一端通過(guò)肘關(guān)節(jié)和第二臂的一端活動(dòng)連接，所述第二臂的另一端通過(guò)腕關(guān)節(jié)和所述末端夾持器活動(dòng)連接；
[0017]所述機(jī)械臂具有四自由度，包括肩關(guān)節(jié)的平行移動(dòng)、肩關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)、肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)和腕關(guān)節(jié)繞機(jī)械臂軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]作為優(yōu)選，所述末端夾持器包括兩個(gè)可開合的夾持手爪，兩個(gè)所述夾持手爪之間通過(guò)開合實(shí)現(xiàn)對(duì)被抓取物體的夾持、放置和釋放。
[0019]機(jī)器人的末端執(zhí)行器是一個(gè)安裝在移動(dòng)設(shè)備或者機(jī)器人手臂上，使其能夠拿起一個(gè)對(duì)象，并且具有處理、傳輸、夾持、放置和釋放對(duì)象到一個(gè)準(zhǔn)確的離散位置等功能的機(jī)構(gòu)。
[0020]作為優(yōu)選，所述肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)及腕關(guān)節(jié)處分別設(shè)置有對(duì)應(yīng)的直流伺服電機(jī)，并配有對(duì)應(yīng)的編碼器；采用舵機(jī)控制兩個(gè)所述夾持手爪的開合。
[0021]作為優(yōu)選，所述工控機(jī)與人機(jī)交互模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)連接，所述數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)有給定的物品圖像，用戶通過(guò)所述人機(jī)交互模塊向所述工控機(jī)發(fā)送欲抓取的物品信息，所述工控機(jī)根據(jù)接收到的欲抓取的物品信息從數(shù)據(jù)庫(kù)中找出對(duì)應(yīng)的物品圖像，同時(shí)，所述視覺(jué)傳感系統(tǒng)將環(huán)境信息傳遞給所述工控機(jī)，所述工控機(jī)將環(huán)境信息與對(duì)應(yīng)的物品圖像相匹配，如果匹配成功，則控制所述伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)行移動(dòng)及所述機(jī)械臂抓取物品取。
[0022]作為優(yōu)選，所述機(jī)器人還包括:
[0023]八個(gè)超聲波傳感器，其中機(jī)器人前方設(shè)置有三個(gè)，左右兩側(cè)各兩個(gè)，后方一個(gè)，所述超聲波傳感器分別通過(guò)串口與所述工控機(jī)相連接，用以測(cè)量機(jī)器人周圍是否有障礙物及該障礙物到超聲波傳感器的距離，測(cè)量范圍為lOOem ;
[0024]紅外傳感器，安裝在機(jī)器人頭腔內(nèi)，通過(guò)CAN總線與工控機(jī)相連，用于測(cè)量機(jī)器人頭腔前方是否有障礙物；
[0025]里程計(jì)，通過(guò)檢測(cè)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的伺服電機(jī)在每個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧度進(jìn)而根據(jù)近似圓模型計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻機(jī)器人本體的相對(duì)位姿；
[0026]七個(gè)光電傳感器，其中機(jī)器人前方有三個(gè)，左右兩側(cè)各一個(gè)，后方兩個(gè)，七個(gè)光電傳感器分別通過(guò)CAN總線與工控機(jī)連接，用以測(cè)量機(jī)器人預(yù)設(shè)距離內(nèi)是否存在障礙物；
[0027]溫濕度傳感器，安裝在機(jī)器人頭腔內(nèi)，通過(guò)CAN總線與工控機(jī)相連，用于測(cè)量環(huán)境的溫度和濕度；
[0028]電池電量傳感器，安裝在機(jī)器人頭腔內(nèi)，通過(guò)CAN總線與工控機(jī)相連，用于測(cè)量機(jī)器人的電池電量。
[0029]作為優(yōu)選，所述人機(jī)交互模塊包括語(yǔ)音交互裝置和/或觸摸交互裝置；
[0030]用戶通過(guò)點(diǎn)擊觸摸交互裝置的觸摸屏給機(jī)器人下達(dá)任務(wù)，同時(shí)通過(guò)觸摸屏顯示機(jī)器人及當(dāng)前環(huán)境的信息反饋，通過(guò)觸摸屏對(duì)目標(biāo)錄入目標(biāo)信息，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置；和/或
[0031]用戶通過(guò)語(yǔ)音交互裝置向工控機(jī)發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)話功能。
[0032]作為優(yōu)選，每個(gè)攝像頭分別給定有不同的IP地址。
[0033]本實(shí)用新型提供的具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0034]由于本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊曈X(jué)伺服系統(tǒng)包括伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、視覺(jué)傳感系統(tǒng)及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，視覺(jué)傳感系統(tǒng)包括兩個(gè)攝像頭，兩個(gè)所述攝像頭分別與工控機(jī)連接，其中一個(gè)攝像頭安裝在所述機(jī)器人頭腔的前方，用于采集完成定位導(dǎo)航任務(wù)所需的大范圍的環(huán)境信息:另一個(gè)攝像頭安裝在所述機(jī)械臂的腕關(guān)節(jié)上，用于采集完成物品抓取任務(wù)所需的環(huán)境信息；伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為由驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)和編碼器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述驅(qū)動(dòng)器接受來(lái)自所述工控機(jī)的指令以控制所述伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)、讀取所述編碼器信息、修改參數(shù)設(shè)置，所述伺服電機(jī)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)所述運(yùn)動(dòng)裝置進(jìn)行移動(dòng)或所述機(jī)械臂抓取物品。所以該機(jī)器人可以獲取待抓物品的精確位置，準(zhǔn)確的抓取物品，降低了機(jī)器人的手臂對(duì)物品的抓取失誤率。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本實(shí)用新型提供