一種帶有視覺伺服系統(tǒng)的機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人領域，具體涉及一種帶有視覺伺服系統(tǒng)的機器人。
【背景技術】
[0002]隨著技術的發(fā)展，家用機器人已經走入越來越多的家庭，成為很多家庭必不可少的設備。當然，家用機器人的種類很多，包括家庭陪護機器人、娛樂機器人等，其中家庭陪護機器人主要應用于家庭服務，主要的服務對象是家庭里的老人或者殘疾人，通過視頻監(jiān)控的結果，控制機器人為服務對象提供一些家庭服務，比如取放物晶、物品的遞送、遠程語音交互、攙扶服務對象等，這不僅減輕了監(jiān)護人的負擔，而且進一步提高了對老人或殘疾人等的護理質量。
[0003]然而，現(xiàn)有機器人的視覺傳感系統(tǒng)大多數(shù)包括一個攝像頭，該攝像頭安裝在機器人頭腔的前方，用于采集完成定位導航任務所需的大范圍的環(huán)境信息。機器人的工控機根據(jù)大范圍的環(huán)境信息大致的判斷出物品所在的位置，并控制移動裝置移動到待取物品處，通過手臂抓取物品，然后機器人移動到服務對象處將抓取的物品拿給用戶。在以上過程中，由于只有一個攝像機，所獲取的物品位置信息為大范圍的環(huán)境信息，不能檢測到物品所處的精確位置，因此，手臂不能夠準確的抓取物品，容易出現(xiàn)抓取失誤的問題。
[0004]基于以上描述，亟需一種帶有視覺伺服系統(tǒng)的機器人，以解決現(xiàn)有技術存在的機器人不能檢測到物品所處的精確位置，因此，手臂不能夠準確的抓取物品，容易出現(xiàn)抓取失誤的問題。
【實用新型內容】
[0005]針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本實用新型目的之一在于提供一種帶有視覺伺服系統(tǒng)的機器人，該機器人可以獲取待抓物品的精確位置，準確的抓取物品，降低了機器人的手臂對物品的抓取失誤率。
[0006]本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]一種帶有視覺伺服系統(tǒng)的機器人，所述視覺伺服系統(tǒng)包括:
[0008]伺服運動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括機器人本體和機械臂，所述機器人本體的上端設置有機器人頭腔，所述機械臂設置在所述機器人本體上，所述機器人本體的下端設置有運動裝置；
[0009]視覺傳感系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩個攝像頭，兩個所述攝像頭分別與工控機連接，其中一個攝像頭安裝在所述機器人頭腔的前方，用于采集完成定位導航任務所需的大范圍的環(huán)境信息:另一個攝像頭安裝在所述機械臂的腕關節(jié)上，用于采集完成物品抓取任務所需的環(huán)境信息；
[0010]伺服驅動系統(tǒng)，該系統(tǒng)為由驅動器、伺服電機和編碼器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述驅動器接受來自所述工控機的指令以控制所述伺服電機的運動、讀取所述編碼器信息、修改參數(shù)設置，所述伺服電機將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動所述運動裝置進行移動或所述機械臂抓取物品。
[0011]作為優(yōu)選，所述機械臂的個數(shù)為2個，2個所述機械臂分別設置在所述機器人本體的左右兩側，且呈對稱分布狀態(tài)。
[0012]作為優(yōu)選，所述運動裝置包括兩個驅動輪和一個萬向輪；
[0013]所述萬向輪安置在機器人本體下端的正前方，具有兩個自由度，在豎直方向和一個水平方向均可自由旋轉；
[0014]兩個所述驅動輪對稱于所述機器人本體下端的中心線安裝在萬向輪后方的兩側，所述萬向輪配合兩個驅動輪形成三點支撐結構；
[0015]兩個所述驅動輪分別通過兩根軸、旋轉聯(lián)軸器和減速設備受控于其中兩臺所述伺服電機，所述工控機通過控制及配比兩個驅動輪的轉速和轉向，改變機器人運動瞬心的位置，并使機器人圍繞不同瞬心點以實現(xiàn)不同回轉半徑的旋轉運動。
[0016]作為優(yōu)選，所述機械臂包括第一臂、第二臂和末端夾持器，所述第一臂的一端通過肩關節(jié)與所述機器人本體活動連接，另一端通過肘關節(jié)和第二臂的一端活動連接，所述第二臂的另一端通過腕關節(jié)和所述末端夾持器活動連接；
[0017]所述機械臂具有四自由度，包括肩關節(jié)的平行移動、肩關節(jié)的轉動、肘關節(jié)的轉動和腕關節(jié)繞機械臂軸線的轉動。
[0018]作為優(yōu)選，所述末端夾持器包括兩個可開合的夾持手爪，兩個所述夾持手爪之間通過開合實現(xiàn)對被抓取物體的夾持、放置和釋放。
[0019]機器人的末端執(zhí)行器是一個安裝在移動設備或者機器人手臂上，使其能夠拿起一個對象，并且具有處理、傳輸、夾持、放置和釋放對象到一個準確的離散位置等功能的機構。
[0020]作為優(yōu)選，所述肩關節(jié)、肘關節(jié)及腕關節(jié)處分別設置有對應的直流伺服電機，并配有對應的編碼器；采用舵機控制兩個所述夾持手爪的開合。
[0021]作為優(yōu)選，所述工控機與人機交互模塊和數(shù)據(jù)庫連接，所述數(shù)據(jù)庫中存儲有給定的物品圖像，用戶通過所述人機交互模塊向所述工控機發(fā)送欲抓取的物品信息，所述工控機根據(jù)接收到的欲抓取的物品信息從數(shù)據(jù)庫中找出對應的物品圖像，同時，所述視覺傳感系統(tǒng)將環(huán)境信息傳遞給所述工控機，所述工控機將環(huán)境信息與對應的物品圖像相匹配，如果匹配成功，則控制所述伺服驅動系統(tǒng)驅動所述運動裝置進行移動及所述機械臂抓取物品取。
[0022]作為優(yōu)選，所述機器人還包括:
[0023]八個超聲波傳感器，其中機器人前方設置有三個，左右兩側各兩個，后方一個，所述超聲波傳感器分別通過串口與所述工控機相連接，用以測量機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，測量范圍為lOOem ;
[0024]紅外傳感器，安裝在機器人頭腔內，通過CAN總線與工控機相連，用于測量機器人頭腔前方是否有障礙物；
[0025]里程計，通過檢測兩個驅動輪的伺服電機在每個周期內轉過的弧度進而根據(jù)近似圓模型計算出當前時刻機器人本體的相對位姿；
[0026]七個光電傳感器，其中機器人前方有三個，左右兩側各一個，后方兩個，七個光電傳感器分別通過CAN總線與工控機連接，用以測量機器人預設距離內是否存在障礙物；
[0027]溫濕度傳感器，安裝在機器人頭腔內，通過CAN總線與工控機相連，用于測量環(huán)境的溫度和濕度；
[0028]電池電量傳感器，安裝在機器人頭腔內，通過CAN總線與工控機相連，用于測量機器人的電池電量。
[0029]作為優(yōu)選，所述人機交互模塊包括語音交互裝置和/或觸摸交互裝置；
[0030]用戶通過點擊觸摸交互裝置的觸摸屏給機器人下達任務，同時通過觸摸屏顯示機器人及當前環(huán)境的信息反饋，通過觸摸屏對目標錄入目標信息，進行系統(tǒng)設置；和/或
[0031]用戶通過語音交互裝置向工控機發(fā)送控制指令，實現(xiàn)遠程對話功能。
[0032]作為優(yōu)選，每個攝像頭分別給定有不同的IP地址。
[0033]本實用新型提供的具有以下優(yōu)點:
[0034]由于本申請?zhí)峁┑囊曈X伺服系統(tǒng)包括伺服運動系統(tǒng)、視覺傳感系統(tǒng)及伺服驅動系統(tǒng)，其中，視覺傳感系統(tǒng)包括兩個攝像頭，兩個所述攝像頭分別與工控機連接，其中一個攝像頭安裝在所述機器人頭腔的前方，用于采集完成定位導航任務所需的大范圍的環(huán)境信息:另一個攝像頭安裝在所述機械臂的腕關節(jié)上，用于采集完成物品抓取任務所需的環(huán)境信息；伺服驅動系統(tǒng)為由驅動器、伺服電機和編碼器組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述驅動器接受來自所述工控機的指令以控制所述伺服電機的運動、讀取所述編碼器信息、修改參數(shù)設置，所述伺服電機將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動所述運動裝置進行移動或所述機械臂抓取物品。所以該機器人可以獲取待抓物品的精確位置，準確的抓取物品，降低了機器人的手臂對物品的抓取失誤率。
【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型提供