双臂作业机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及双臂作业机器人。双臂作业机器人，包括两只机械手臂，各机械手臂均包括机械臂和设置在机械臂的执行末端的机械手，所述机械手具有夹爪，两只所述机械手在各自机械臂的带动下具有相向对合以使两机械手的夹爪共同承托被抓取物体的抓取位。因此，对于形状、大小或材质特殊的物体或者不适宜采用夹紧的方式抓取的物体，双臂作业机器人可以通过两只机械手的配合，依靠两机械手的夹爪共同承托被抓取物体，避免对物体造成损伤或无法抓取，扩大了机器人的应用范围，适应特殊的作业需求。
【专利说明】
双臂作业机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及双臂作业机器人。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，机器人在许多领域都得到了广泛应用，例如机械制造、电子技术、农业采摘、拆爆作业等，通过传感器、摄像头和控制装置实现机器人动作的控制，实现难以依靠人力完成或者需要大量人力才能完成的工作。
[0003]目前，在农业采摘领域，大部分机器人为只有一只机械手臂的单臂机器人，机械手臂包括机械臂和设置在机械臂的执行末端的机械手，机械手采用相应的机构得到所需的自由度，以实现将机械手带动到需要的位置。机械手一般采用夹爪的形式，使用时，机械手在机械臂的带动下移动到合适位置，然后夹爪收缩动作实现对果实、蔬菜的抓取。由于部分农作物具有较多的枝叶，还有一部分机器人为双臂机器人，例如申请号为201310454257.X、授权公告号为CN 103503639六、授权公告日为2016.01.27的中国专利中公开的一种双臂果蔬采收机器人系统，其包括两只机械手臂，基于双目视觉对两只机械手臂进行控制，能够实现协同采收，一机械手臂负责拨开枝叶遮挡，另一机械手臂负责在无遮挡状况下采收果实，比人工及单臂果蔬采收机器人能够更进一步提高作业效率，减轻劳动强度，降低作业成本，提升经济效益。
[0004]但是，现有的机器人均采用单只机械手通过夹紧方式实现对物体的抓取，受限于机械手上夹爪的形状、尺寸和动作等因素，现有机械手臂无法对一些形状、大小或材质特殊的物体进行抓取，并且，一些物品不适宜采用夹紧的方式抓取，例如对品质较高的蔬菜或者水果，采用夹紧的方式抓取将导致蔬菜、水果的表层受损，也可能造成果蔬开裂或者从机械手上掉落，影响了机器人的应用范围。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种双臂作业机器人，以解决现有双臂机器人应用范围窄的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型中采用的技术方案是:双臂作业机器人，包括两只机械手臂，各机械手臂均包括机械臂和设置在机械臂的执行末端的机械手，所述机械手具有夹爪，两只所述机械手在各自机械臂的带动下具有相向对合以使两机械手的夹爪共同承托被抓取物体的抓取位。
[0007]所述机械手包括夹爪基体，所述夹爪设有3只以上，各夹爪沿圆周均布在夹爪基体上。
[0008]所述夹爪基体上于机械手的手心位置设有红外摄像头，红外摄像头的朝向与夹爪的悬伸方向一致。
[0009]所述机械臂包括与机械手连接的下臂和与下臂连接的上臂，所述上臂连接在机械臂安装座上，所述机械臂安装座上设有转动轴线沿水平方向的第一舵机，第一舵机的输出侧与上臂的上端之间连接有用于驱动上臂摆动的第二舵机，上臂的下端与下臂之间连接有用于使下臂相对于上臂摆动的第三舵机。
[0010]所述夹爪与夹爪基体之间连接有用于驱动夹爪动作的第四舵机。
[0011]两只机械手臂左右对称布置在机械臂安装座上。
[0012]所述机械臂安装座的前侧面上设有红外摄像头。
[0013]所述机械臂安装座360度可旋转地装配在底座上。
[0014]所述底座的前侧和左右两侧的侧面上设有超声波探测装置。
[0015]所述双臂作业机器人采用履带式行走装置，履带式行走装置包括设置在机器人底盘左右两侧的主履带，各主履带的前后两侧分别设有前导履带和后导履带，所述前导履带和后导履带分别通过单独的旋转轴连接在底盘的前后两端。
[0016]本实用新型采用上述技术方案，两只所述机械手在各自机械臂的带动下具有相向对合以使两机械手的夹爪共同承托被抓取物体的抓取位，因此，对于形状、大小或材质特殊的物体或者不适宜采用夹紧的方式抓取的物体，双臂作业机器人可以通过两只机械手的配合，依靠两机械手的夹爪共同承托被抓取物体，避免对物体造成损伤或无法抓取，扩大了机器人的应用范围，适应特殊的作业需求。
【附图说明】
[0017]图1是双臂作业机器人的一个实施例的结构示意图；
[0018]图2是图1中机器人底盘及机械臂安装座的结构示意图；
[0019]图3是图1中机器人机械手臂的结构示意图；
[0020]图4是图1中机器人的控制框图。
[0021 ]图中各附图标记对应的名称为:10-机器人底盘，20-旋转支架，21-直方体固定部，22-中间旋转轴，23-U形支架，30-超声波探测装置，41-主履带，42-前导履带，43-后导履带，50-机械臂安装座，51-前红外摄像头，60-机械手臂，61-机械臂，62-机械手，63-夹爪基体，64-夹爪，65-夹爪摄像头，70-接收信号装置。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
[0023]本实用新型的一个实施例如图1?图4所示，是一种基于双目视觉的双臂智能作业机器人，包括机器人底盘10、机械手臂60、连接在机器人底盘10与机械手臂60之间的旋转支架20、双目视觉控制系统，能够依靠双目控制提供实现对机器人动作的控制。
[0024]机器人底盘10采用整体底盘结构，能够保证双臂智能作业机器人的平衡性。机器人底盘10的左右两侧设置履带式行走装置，履带式行走装置包括设置在机器人底盘10左右两侧的主履带41，各主履带41的前后两侧分别设有前导履带42和后导履带43。主履带41通过电机驱动，实现机身的前进与后退。前导履带42和后导履带43分别通过各自单独的旋转轴连接在机器人底盘10的前后两端，可以与前导履带42、后导履带43分别形成一定的夹角，在越障的过程中三者可以相互协作，大大提高双臂智能作业机器人平衡力和抓地力，完成复杂地段的作业，适应坡度较高、地势较为复杂的特殊工作环境。
[0025]旋转支架20包括直方体固定部21、中间旋转轴22、U形支架23。直方体固定部21下部固定在机器人底盘10顶部，上部转动装配中间旋转轴22。1]形支架23的底部固定在中间旋转轴22的上端，两侧支撑设置机械臂安装座50，机械臂安装座50沿水平轴线转动装配在U形支架23上。通过利用中间旋转轴22作为腰部旋转结构，机械臂安装座50和机械手臂60能够具备360°的工作视野，不再依靠传统的机身旋转来实现工作视野的转换，具备较高的灵活性。
[0026]直方体固定部21的前侧和左右两侧的侧面上设有超声波探测装置30，能够在自动模式下实现机身的自动移动。机械臂安装座50的前侧面上设有前红外摄像头51，能够便于操作者对实际情况进行观察。上述直方体固定部21为高强度金属材料空心体，内部放置电源，为双臂智能作业机器人实现自身功能提供动力来源;另外，双臂智能作业机器人的控制核心装置也安放在此。
[0027]机械手臂60左右对称地设置在机械臂安装座50上，各机械手臂60均包括与机械臂安装座50通过舵机连接的机械臂61和设置在机械臂61执行末端的机械手62。机械臂61能够实现六自由度工作，具体采用两段式结构，包括与机械手62连接的下臂和与下臂连接的上臂，上臂为第一段，下臂为第二段。机械臂安装座上设有转动轴线沿水平方向的第一舵机，第一舵机的输出侧与上臂的上端之间连接有用于驱动上臂摆动的第二舵机，上臂的下端与下臂之间连接有用于使下臂相对于上臂摆动的第三舵机，夹爪是与夹爪基体之间连接有用于驱动夹爪动作的第四舵机。机械手62为可抓握的机械手，即可以夹紧和释放物体的机械手，为五爪形式，包括夹爪64基体63和沿圆周均布在夹爪基体63上的五只夹爪64，第四舵机通过机械结构控制机械手62的动作，通过第四舵机转盘的转动带动机械手的齿轮传动结构，实现机械手62的抓取以及释放动作。为了提高操作准确性，更好地避免物体被夹伤，夹爪基体63上于机械手62的手心位置设有夹爪摄像头65，夹爪摄像头65为红外摄像头，朝向与夹爪64的悬伸方向一致，可以实时监测到待处理对象的实际情况，便于操作者继续下步命令的发出。
[0028]机器人底盘10上于直方体固定部21的正后方还设置有双目视觉的接收信号装置70，用于传输遥控信号。
[0029]工作时，机器人可以采用自动模式或人工遥控模式工作。
[0030]自动模式:超声波探测装置30利用自身特性去感知周围的障碍物信息，按照命令的先后顺序，首先前侧的超声波装置去探测前方障碍物情况，当前方无障碍物时，保持前进状态。当前方探测到障碍物时，左侧超声波装置探测左方是否有障碍物，当无障碍物时，机身左转。当有障碍物时，右侧超声波探测装置30探测右方是否有障碍物，当无障碍物时机身右转，当有障碍物时，机身掉头回转。
[0031]人工遥控模式:根据安装在机械臂安装座50的中心处的前红外摄像头51监控到的视频信息，结合夹爪摄像头65监控到的视频信息，人为的发出控制命令去机身的动作。
[0032]上述机器人不仅可以用在农业采摘方面，在危险的工作环境下和其他科学领域方面，也能体现其用途。
[0033]在上述实施例中，机械手通过两段式的机械臂在抓取位和释放位运动，并且两机械手臂是左右对称设置在机械臂安装座上，而夹爪采用五爪式结构。在本实用新型的其他实施例中，驱动机械手运动的机械臂也可以采用其他能够实现两只机械手运动到抓取位的形式，例如连杆形式;而两只机械手臂也可以采用非对称结构布置。另外，在其他实施例中，夹爪也可以替换为其他形式，只要能够在处于抓取位时能够共同承托被抓取的物体即可，各机械手的夹爪的数量可以为两只、三只、四只或六只以上，各夹爪也可以彼此相对固定，即不具有抓握功能。
【主权项】
1.双臂作业机器人，包括两只机械手臂，各机械手臂均包括机械臂和设置在机械臂的执行末端的机械手，所述机械手具有夹爪，其特征在于:两只所述机械手在各自机械臂的带动下具有相向对合以使两机械手的夹爪共同承托被抓取物体的抓取位。2.根据权利要求1所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述机械手包括夹爪基体，所述夹爪设有3只以上，各夹爪沿圆周均布在夹爪基体上。3.根据权利要求2所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述夹爪基体上于机械手的手心位置设有红外摄像头，红外摄像头的朝向与夹爪的悬伸方向一致。4.根据权利要求1或2或3所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述机械臂包括与机械手连接的下臂和与下臂连接的上臂，所述上臂连接在机械臂安装座上，所述机械臂安装座上设有转动轴线沿水平方向的第一舵机，第一舵机的输出侧与上臂的上端之间连接有用于驱动上臂摆动的第二舵机，上臂的下端与下臂之间连接有用于使下臂相对于上臂摆动的第三舵机。5.根据权利要求4所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述夹爪与夹爪基体之间连接有用于驱动夹爪动作的第四舵机。6.根据权利要求4所述的双臂作业机器人，其特征在于:两只机械手臂左右对称布置在机械臂安装座上。7.根据权利要求6所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述机械臂安装座的前侧面上设有红外摄像头。8.根据权利要求4所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述机械臂安装座360度可旋转地装配在底座上。9.根据权利要求8所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述底座的前侧和左右两侧的侧面上设有超声波探测装置。10.根据权利要求1或2或3所述的双臂作业机器人，其特征在于:所述双臂作业机器人采用履带式行走装置，履带式行走装置包括设置在机器人底盘左右两侧的主履带，各主履带的前后两侧分别设有前导履带和后导履带，所述前导履带和后导履带分别通过单独的旋转轴连接在底盘的前后两端。
【文档编号】B25J18/00GK205552540SQ201620334928
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】王俊, 陈勋, 赵冰芳, 魏硕勋
【申请人】河南科技大学