一种护理机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种护理机器人，包括：底盘、主体部、两个机械手臂、腰部关节和头部，主体部设有主控装置；机械手臂设有用于控制肩部关节左右张开、大臂部摆动和自转、小臂部摆动和自转以及仿生手掌运动的六个旋转装置，每一旋转装置均包括手臂伺服电机和与手臂伺服电机一一对应的手臂伺服控制器，主控装置通讯连接手臂伺服控制器并控制机械手臂各个部位的动作；腰部关节设有用于控制主体部进行回转运动和俯仰运动的腰部控制装置，腰部控制装置设有两个腰部伺服电机和与两个腰部伺服电机一一对应的腰部伺服控制器，主控装置通讯连接腰部伺服控制器并控制主体部的动作。本发明专利技术具有结构紧凑、承载能力强、多个自由度控制精度高、安全性能高等优点。

A Nursing Robot

The invention provides a nursing robot, which comprises a chassis, a main part, two robotic arms, a waist joint and a head, with a main control device in the main part, and six rotating devices for controlling the left and right opening of shoulder joints, the swing and rotation of the upper arm, the swing and rotation of the lower arm and the movement of the bionic palm. Each rotating device includes an arm servo motor. And the arm servo controller corresponding to the arm servo motor one by one, the main control device communicates with the arm servo controller and controls the movement of each part of the manipulator arm; the waist joint is equipped with a waist control device for controlling the main body's rotation and pitch motion, and the waist control device is equipped with two waist servo motors and two waist servo motors corresponding to one waist. Servo controller, the main control device communicates with the waist servo controller and controls the action of the main part. The invention has the advantages of compact structure, strong bearing capacity, high control accuracy of multiple degrees of freedom and high safety performance.

【技术实现步骤摘要】
一种护理机器人
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种可以进行抱人动作的护理机器人。
技术介绍
随着人口老龄化的加重，医护人员越来越紧缺。在护理过程中，需要经常转移病人，例如将卧床不起的病人抱起后从床上转移至轮椅，这个过程需要医护人员有较大的力气，甚至需要多人合作，服务这些老年病人需要巨大的时间和精力，这个过程不仅严重影响到护理人员的工作状态，也直接影响到对病人的服务质量，在医院护理方面，人力资源越来越紧张，特别是面对越来越多的病人时已显得力不从心。因此，护理机器人的发展成了必然。中国专利申请2017109094101公开了一种宽度可调节的自收回护理机器人用抱人柔臂机构，包括电机、涡轮、蜗杆、左线轮、左调节滑块、左固定导轨、涡轮固定轴、左线轮轴、左牵引绳导向轮、左同步带轮、左牵引绳、左侧限位块、同步带、第一同步齿轮、第二同步齿轮、传动轴、右同步带轮、右线轮、右调节滑块、右固定导轨、右线轮轴、右牵引绳导向轮、右牵引绳、右侧限位块、胸靠、左弹簧板、柔臂限位压块和右弹簧板。该技术方案存在运动精度低、无法完成抱人后的转移动作等缺陷。其中，机器人在抱人过程中很难分辨例如桌子等障碍物，容易发生碰撞现象，并且机器人在抱人过程中还存在与人接触过程的作用力过大、抱人姿态不对、放置病人至轮椅等的位置偏差等难题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种运动控制精度高的护理机器人。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案具体是：一种护理机器人，包括：全向移动底盘、设在底盘上的腰部关节、通过腰部关节设置在底盘上的主体部、设在主体部两侧的两个机械手臂和设在主体部上方的头部，机械手臂包括肩部关节、大臂部、肘部关节、小臂部、腕部关节和仿生手掌；其中，主体部设有主控装置；机械手臂设有用于控制肩部关节左右张开、大臂部摆动和自转、小臂部摆动和自转以及仿生手掌运动的六个旋转装置，每一旋转装置均包括手臂伺服电机和与手臂伺服电机一一对应的手臂伺服控制器，主控装置通讯连接手臂伺服控制器并控制机械手臂各部位的动作；腰部关节设有用于控制主体部进行回转运动和俯仰运动的腰部控制装置，腰部控制装置设有两个腰部伺服电机和与两个腰部伺服电机一一对应的腰部伺服控制器，主控装置通讯连接腰部伺服控制器并控制主体部的动作；底盘设有用于实时定位导航的激光雷达，主控装置控制连接激光雷达并控制底盘移动至指定位置。本专利技术中的主控装置和机械手臂的六个旋转装置中的手臂伺服控制器通讯连接，进一步控制六个旋转装置中的手臂伺服电机的旋转，以实现机械手臂六自由度的独立转动，进一步完成肩部关节左右张开、大臂部摆动和自转、小臂部摆动和自转以及仿生手掌运动的一系列动作。进一步的，主控装置和腰部关节的两个腰部伺服控制器通讯连接，以控制两个腰部伺服电机的工作，进而实现通过腰部关节控制主体部的回转运动和/或俯仰运动。主控装置还与底盘上的激光雷达控制连接，以实现驱动底盘到达指定位置，具体的，底盘设有多个全向移动轮，例如设置四个全向移动轮，其中全向移动轮可以采用麦克纳姆轮，以进行底盘的移动与定位。根据本专利技术的另一种具体实施方式，机械手臂中的大臂部和小臂部的表面均设有人工皮肤，人工皮肤包括柔性皮肤层和设在柔性皮肤层下方的薄膜式压力传感器，压力传感器信号连接至主控装置。进一步的，柔性皮肤层呈蜂窝状结构设置。其中，人工皮肤为电子皮肤结构，其可以检测碰撞以及与人接触时的力，具有灵敏度高、精度高的特点。根据本专利技术的另一种具体实施方式，腰部关节还包括腰部安装座、腰部连接座，腰部安装座固定设在底盘上，腰部连接座通过腰部俯仰转轴设在腰部安装座上，腰部连接座上设有腰部回转法兰，主体部固定设置于腰部回转法兰上，腰部控制装置用于控制腰部连接座围绕腰部俯仰转轴的转动和腰部回转法兰的回转。根据本专利技术的另一种具体实施方式，腰部控制装置还包括设在腰部回转法兰上的输出锥齿轮、设在腰部俯仰转轴上的两个对向设置并与输出锥齿轮啮合的输入锥齿轮，两个腰部伺服电机分别驱动两个输入锥齿轮同步同向转动，输入锥齿轮相对两个输入锥齿轮固定而使得腰部连接座围绕腰部俯仰转轴进行转动；两个腰部伺服电机分别驱动两个输入锥齿轮同步反向转动，输入锥齿轮相对两个输入锥齿轮转动而使得腰部回转法兰进行回转。根据本专利技术的另一种具体实施方式，输入锥齿轮的齿数等于输出锥齿轮的齿数，且输入锥齿轮和输出锥齿轮均为直角锥齿轮；具体的，单个输入锥齿轮与输出锥齿轮之间只进行力的方向传输，而不进行力的缩放，其中，输出锥齿轮的输出力矩是两个输入锥齿轮的输入力矩之和。根据本专利技术的另一种具体实施方式，两个腰部伺服电机背向设置或相对设置在腰部安装座上，且腰部伺服电机的输出端设有二级减速组件，二级减速组件包括腰部谐波减速器、设在腰部谐波减速器输出端的主动斜齿轮和与主动斜齿轮啮合的从动斜齿轮，且主动斜齿轮的齿数小于从动斜齿轮的齿数。根据本专利技术的另一种具体实施方式，从动斜齿轮与输入锥齿轮同轴设置，且从动斜齿轮的齿数大于输入锥齿轮的齿数，有利于提高传动过程的稳定性。本专利技术中的腰部关节基于差速转向原理，结合多级减速以实现在整体结构尺寸受限制的情况下依然可以具有较大负载的输出能力。根据本专利技术的另一种具体实施方式，主体部设有用于控制头部进行俯仰运动和回转运动的头部控制装置，头部控制装置包括两个头部伺服电机和与两个头部伺服电机一一对应的头部伺服控制器，主控装置通讯连接头部伺服控制器并控制头部的俯仰运动和回转运动，其中，头部的俯仰运动和回转运动可以分别采用单独的头部伺服电机进行控制。根据本专利技术的另一种具体实施方式，肩部关节包括安装座、第一旋转装置、关节连接座一、第二旋转装置和关节连接座二，第一旋转装置设在安装座上并驱动关节连接座一围绕第一轴方向转动，第二旋转装置设在关节连接座一上并驱动关节连接座二围绕第二轴方向转动，第一轴方向与第二轴方向之间互相垂直。其中，第一旋转装置具体包括第一旋转电机、由第一旋转电机驱动的第一输出轴、第一谐波减速器、设在第一谐波减速器输出端的第一输出法兰、第一控制器和第一编码器，第一旋转电机固定设在安装座上，第一控制器设在安装座内并控制连接第一旋转电机，第一编码器设在安装座内并通讯连接第一旋转电机，第一谐波减速器设在第一输出轴上，第一输出法兰固定连接至关节连接座一并驱动关节连接座一围绕第一轴方向转动，第一输出轴与第一轴方向同轴设置。优选的，安装座还设有用于检测所述第一输出法兰输出转速的校对编码器。进一步的，第二旋转装置优选包括第二旋转电机、由第二旋转电机驱动的第二输出轴、第二谐波减速器、第二控制器和第二编码器，第二旋转电机固定设在关节连接座一上，第二控制器设在关节连接座一上并控制连接第二旋转电机，第二编码器设在关节连接座一上并通讯连接第二旋转电机，第二谐波减速器设在第二输出轴上并驱动关节连接座二围绕第二轴方向转动，第二输出轴与第二轴方向同轴设置。根据本专利技术的另一种具体实施方式，关节连接座一为U形板状，关节连接座二为U形板状，第二旋转装置还设有支撑轴和两个转动轴承，支撑轴固定设在关节连接座一上并与第二输出轴同轴设置，关节连接座二分别通过两个转动轴承分别转动连接至第二输出轴和支撑轴。进一步的，关节连接座二可以实现相对于关节连接座一较大角度范围的摆动，根据本专利技术的另一种具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种护理机器人，包括：全向移动底盘；腰部关节，设置在所述底盘上；主体部，通过所述腰部关节设置在所述底盘上；两个机械手臂，设置在所述主体部的两侧，所述机械手臂包括肩部关节、大臂部、肘部关节、小臂部、腕部关节和仿生手掌；头部，设置在所述主体部的上方；其中，所述主体部设有主控装置；所述机械手臂设有用于控制所述肩部关节左右张开、所述大臂部摆动和自转、所述小臂部摆动和自转以及所述仿生手掌运动的六个旋转装置，每一所述旋转装置均包括手臂伺服电机和与所述手臂伺服电机一一对应的手臂伺服控制器，所述主控装置通讯连接所述手臂伺服控制器并控制所述机械手臂各部位的动作；所述腰部关节设有用于控制所述主体部进行回转运动和俯仰运动的腰部控制装置，所述腰部控制装置设有两个腰部伺服电机和与两个所述腰部伺服电机一一对应的腰部伺服控制器，所述主控装置通讯连接所述腰部伺服控制器并控制所述主体部的动作；所述底盘设有用于实时定位导航的激光雷达，所述主控装置控制连接所述激光雷达并控制所述底盘移动至指定位置。

【技术特征摘要】
1.一种护理机器人，包括：全向移动底盘；腰部关节，设置在所述底盘上；主体部，通过所述腰部关节设置在所述底盘上；两个机械手臂，设置在所述主体部的两侧，所述机械手臂包括肩部关节、大臂部、肘部关节、小臂部、腕部关节和仿生手掌；头部，设置在所述主体部的上方；其中，所述主体部设有主控装置；所述机械手臂设有用于控制所述肩部关节左右张开、所述大臂部摆动和自转、所述小臂部摆动和自转以及所述仿生手掌运动的六个旋转装置，每一所述旋转装置均包括手臂伺服电机和与所述手臂伺服电机一一对应的手臂伺服控制器，所述主控装置通讯连接所述手臂伺服控制器并控制所述机械手臂各部位的动作；所述腰部关节设有用于控制所述主体部进行回转运动和俯仰运动的腰部控制装置，所述腰部控制装置设有两个腰部伺服电机和与两个所述腰部伺服电机一一对应的腰部伺服控制器，所述主控装置通讯连接所述腰部伺服控制器并控制所述主体部的动作；所述底盘设有用于实时定位导航的激光雷达，所述主控装置控制连接所述激光雷达并控制所述底盘移动至指定位置。2.如权利要求1所述的护理机器人，其特征在于，所述机械手臂中的所述大臂部和所述小臂部的表面均设有人工皮肤，所述人工皮肤包括柔性皮肤层和设在所述柔性皮肤层下方的薄膜式压力传感器，所述压力传感器信号连接至所述主控装置。3.如权利要求1所述的护理机器人，其特征在于，所述腰部关节还包括腰部安装座和腰部连接座，所述腰部安装座固定设在所述底盘上，所述腰部连接座通过腰部俯仰转轴设在所述腰部安装座上，所述腰部连接座上设有腰部回转法兰，所述主体部固定设置在所述腰部回转法兰上，所述腰部控制装置用于控制所述腰部连接座围绕所述腰部俯仰转轴的转动和所述腰部回转法兰的回转。4.如权利要求3所述的护理机器人，其特征在于，所述腰部控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，吴佳豪，刘飞，宁英豪，徐文福，黄海林，宋炎书，梁家乐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44