[發明專利]一種智能移動搬運機器人及其工作方法

在審

• 申請號: 201711496364.3
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN108161913A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 宋偉明;毛永艷;余戈
• 申請（專利權）人: 柳州福能機器人開發有限公司
• 主分類號: B25J9/04
• 分類號: B25J9/04;B25J9/10;B25J9/12;B25J13/08;B25J15/02;B25J19/02
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 李勤輝

1.一種智能移動搬運機器人，其特征在于，包括底座、腰部、臂部、腕部和手部，臂部包括豎直運動的立臂和水平運動的懸臂，立臂安裝在基座上，懸臂與立臂垂直，懸臂前端與立臂相連，手部通過腕部連接在懸臂后端；懸臂后端上方安裝有可旋轉的云臺，云臺包括云臺固定底座和旋轉平臺，視覺傳感器固定在云臺的旋轉平臺上，視覺傳感器包括測距模塊和角度測量模塊；

腕部包括腕部電機和錐齒輪組，腕部電機安裝在懸臂前端，通過腕部電機帶動錐齒輪組，從而帶動與錐齒輪同軸的腕部實現俯仰運動；

立臂和懸臂均是通過電機直接驅動，采用絲杠轉動、螺母移動的方式，采用直線型導軌作為導向裝置限制螺母的轉動；

腰部包括腰部電機和一對圓柱齒輪組，腰部電機通過一對圓柱齒輪組減速后連接與從動齒輪同軸的腰部回轉軸，從而帶動腰部回轉，腰部電機放置在基座下方；

手部包括手爪、手爪絲桿和手爪電機，手爪電機安裝在基座上，帶動手爪絲桿旋轉，從而帶動手爪運動。

2.根據權利要求1所述的一種智能移動搬運機器人，其特征在于，手爪上安裝有傳感器，傳感器包括接近覺傳感器和觸滑覺傳感器。

3.根據權利要求2所述的一種智能移動搬運機器人，其特征在于，接近覺傳感器選用反射式紅外光電傳感器，是采用高發射功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成。

4.根據權利要求3所述的一種智能移動搬運機器人，其特征在于，觸滑覺傳感器選用PVDF 壓電薄膜元件；觸滑覺傳感器采用單層 PVDF壓電薄膜元件與包封表皮相結合的方式，包封表皮貼在觸滑覺傳感器表面上；安裝在手部末端的手爪上，在手爪與PVDF壓電薄膜元件間還覆有一層橡膠薄膜，包封表皮采用能全方位感知滑動的表面帶圓弧狀凸起的包封表皮。

5.一種智能移動搬運機器人的工作方法，其特征在于，具體的工作步驟如下：

S01：視覺傳感器、立臂和懸臂位置初始化，視覺傳感器的初始位置為與懸臂平行并指向懸臂末端方向，立臂的初始位置為立臂降到最低的位置，懸臂的初始位置為懸臂縮回到最短的位置；

S02：旋轉云臺，視覺傳感器探測待搬運物的位置，直至視覺傳感器探測到待搬運物的位置時，云臺停止旋轉，該過程旋轉角度為a；

S03：腰部回轉：腰部電機通過一對圓柱齒輪組減速后連接與從動齒輪同軸的腰部回轉軸，從而帶動腰部旋轉；視覺傳感器探測待搬運物的位置，直至視覺傳感器探測到待搬運物的位置時，腰部停止旋轉，該過程旋轉角度為a；

S04：建立坐標系，以測距傳感器的位置為原點，豎直方向為Z軸，水平方向為X軸，與X軸和Z軸所在平面垂直的方向為Y軸；

S05：視覺傳感器測量待搬運物的坐標（x₁,y₁,z₁），立臂升降高度H₁和懸臂伸縮距離L₁，H₁、L₁的計算公式分別為：H₁=z₁+h，L₁=x1，其中h為夾爪和腕部的總長度；

S06：臂部運動到指定位置；

S07：腕部擺動：腕部電機帶動錐齒輪組，從而帶動與錐齒輪同軸的腕部實現俯仰運動；

S08：手部夾爪式抓取：手爪上的接近覺傳感器和觸滑覺傳感器實時檢測觸覺和滑覺變化，并實時將觸覺信號和滑動覺信號傳給控制器，由控制器根據這些信號做出相應的決策進而發出一定的指令控制手爪動作；

S09：立臂提升：立臂向上提升h₀，其中，h₀=( -1)h；

S10：懸臂復位：懸臂縮回至初始位置，收縮長度為L1；

S11：旋轉云臺，視覺傳感器探測待搬運物的位置，直至視覺傳感器探測到待搬運物的位置時，云臺停止旋轉，該過程旋轉角度為a；

S12：腰部回轉：腰部電機通過一對圓柱齒輪組減速后連接與從動齒輪同軸的腰部回轉軸，從而帶動腰部旋轉；視覺傳感器探測待搬運物的位置，直至視覺傳感器探測到待堆垛點的位置時，腰部停止旋轉，該過程旋轉角度為b；

S13：視覺傳感器重新構建坐標系，以測距傳感器的位置為原點，豎直方向為Z軸，水平方向為X軸，與X軸和Z軸所在平面垂直的方向為Y軸；

S14：視覺傳感器測量堆垛點的坐標（x₂,y₂,z₂），立臂升降高度H2和懸臂伸縮距離L2，H2、L₂的計算公式分別為：H₂=z₂+h，L₂=x₂，其中h為夾爪和腕部的總長度；

S15：臂部運動到指定位置；

S16：腕部擺動：腕部電機帶動錐齒輪組，從而帶動與錐齒輪同軸的腕部實現俯仰運動；

S17：手部夾爪式抓取：手爪上的接近覺傳感器和觸滑覺傳感器實時檢測觸覺和滑覺變化，并實時將觸覺信號和滑動覺信號傳給控制器，由控制器根據這些信號做出相應的決策進而發出一定的指令控制手爪動作；

S18：立臂提升：立臂向上提升h0，其中，h₀=(-1)h；

S19：懸臂復位：懸臂縮回至初始位置，收縮長度為L2，

S20：立臂復位：立臂升降復位至初始位置。