【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种致动器，尤其涉及一种具有4个自由度的致动器，以供自主移动机器人根据需求执行特定任务。
技术介绍
1、于各类行业和应用中，自主移动机器人(autonomous mobile robot，amr)的使用日渐增加，使得各种货物和材料的移动和处理可不需人工干预。然而，在大多数应用中，amr只能在建筑物的单一楼层空间或单一层别中运行。这是由于amr进入、进出和操作电梯的能力受限所致。
2、最近的城市建筑已经引进了一种智能电梯，这类智能电梯可以由amr通过各种信道来操控。这类amr需包含用于获取电梯信息、进行电梯呼叫、监控电梯状态和呼叫监控的通信接口。然而对于amr来说，要导入多数城市建筑中不具前述通信接口的传统电梯仍然存有挑战性。最近虽有提出amr可乘坐传统电梯的解决方案，但其amr仍需人工进行干预(例如按下按钮)，或指定为amr专用而无法与人类共享。
3、在无需人工干预的情况下，存在允许amr乘坐传统电梯的方法，其设计关键部分是通过致动系统使机器人能够与环境中的物理对象互动。多数提出的解决方案是：1)低下致动(under-actuated)，或2)过度致动(over-actuated)。
4、低下致动是指系统的致动器数量少于要控制的自由度，而此类解决方案的执行器往往结构简单，且仅具有限的可触及性和按钮按压能力。因此，此类方案致使amr在进行按钮致动时amr的移动底座必须以更高的精确度进行定位/对接。
5、过度致动则相反，系统中致动器数量多于要控制的自由度，此类解决方案的致动器
6、由先前研究可知，移动机器人最少需要具有3个自由度的致动器，以实现在不同的电梯模型中的操作，并允许在移动基座未精确定位的条件按下所需的按钮。
7、有鉴于此，如何提供一种具有4个自由度的致动器，以供移动机器人操控电梯和自动门，并解决公知技术的缺陷，实为目前迫切需要解决知问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有4个自由度的致动器，以供移动机器人操控电梯和自动门，且移动机器人可使用二维(2d)空间定位来移动及导航。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种供移动机器人搭乘电梯或开启自动门的致动器，无需人工干预且无需与电梯控制系统或自动门控制系统的通信接口。致动器包括两个连杆，具有4个自由度(即平移、倾斜和旋转移动)，可从具足够可触及性的单一位置进行电梯呼叫按钮(电梯外)、楼层按钮(电梯内)或自动门口上目标按钮的操作。移动机器人包括一个摄像机，用以感测目标按钮；致动器上两个平移和倾斜运动的连杆则可根据摄像机的输入，使致动器实现所需的可触及性和位置。致动器还包括锥齿轮和子连杆，用于旋转末端执行器(尖端、手指)，以确保末端执行器按下目标按钮时是垂直接触。或者，末端执行器与目标对象之间的接触角度可限制在0°或90°。此外，当致动器回到一原始位置时，驱动第一连杆和第二连杆沿铅垂线彼此贴紧折叠，末端执行器回到邻近安装基座的位置，使致动器具有较小的占地面积，且不易于原始位置与其他对象发生碰撞。整个模块可依需求朝上或朝下安装。致动器充分的小型化，更适用于不同的移动机器人。
3、本专利技术的再一目的在于提供一种具有4个自由度及末端执行器的致动器。致动器的末端执行器由氯丁橡胶或聚氨酯(pu)橡胶所制成，具有防滑作用，抗磨损性、耐化学物质且不会随着时间的推移而硬化。末端执行器亦可由具有tpu尖端的软式末端执行器构成，在按下目标按钮时能够变形。也就是说，致动器能够牢固地按压目标按钮而不会打滑。此外，末端执行器亦可包括拆卸式尖端，因此可以轻松地更换末端执行器的形状和尺寸，并且可以根据目标按钮而使用不同的形状。另一方面，致动器还包括与末端执行器整合的触觉回馈传感器，以感测致动器是否按下了电梯按钮，并在按下按钮后停止致动器的运动(伸出)。这可为移动机器人提供回馈机制，以了解按钮按压动作何时成功完成，并防止致动器过度用力，否则将可能导致组件故障或电梯按钮面板损坏。而升降面板或致动器也不会于重复按压后损坏。
4、为达上述目的，本专利技术的一实施例提供一种用于自主移动机器人的致动器，。致动器包括安装基座、第一双轴马达、第一连杆、第二双轴马达、第二连杆、锥齿输组以及末端执行器。安装基座组配安装于自主移动机器人上。安装基座和第一双轴马达之间具有第一自由度，且第一双轴马达允许相对于安装底座绕一垂直轴而平移。第一连杆具有相对的第一端和第二端，其中第一连杆的第一端通过第一双轴马达连接至安装基座，并由第一双轴马达驱动，其中第一连杆和第一双轴马达之间具有第二自由度，且第一连杆允许相对于第一双轴马达绕一水平轴而倾斜。第二双轴马达枢接连接至第一连杆的第二端，其中第一连杆和第二双轴马达之间具有第三自由度，且第二双轴马达允许相对于第一连杆绕一水平轴而转动。第二连杆具有彼此相对的第三端与第四端，其中第三端通过第二双轴马达连接至第一连杆的第二端，且第二连杆由第二双轴马达控制以相对第一连杆倾斜。锥齿轮组邻设于第二连杆的第三端，且由第二双轴马达驱动。末端执行器枢接至第二连杆的第四端，并通过沿着第二连杆的子连杆连接到锥齿轮组，其中末端执行器和第二连杆的第四端之间具有第四自由度，且末端执行器允许相对于第二连杆的第四端绕一水平轴而转动，其中第二双轴马达通过锥齿轮组驱动子连杆而旋转末端执行器以按压目标按钮。
5、于一实施例中，致动器还包括摄像组件。摄像组件包括摄像单元以及连接单元，其中摄像单元通过连接单元设置于第一双轴马达上，且第一连杆包括邻近第一端设置的容置槽，其中当第一连杆和第二连杆被驱动成与一铅垂线贴合，末端执行器被驱动贴合至安装基座的一初始位置，连接单元容置于容置槽内，使致动器的占地面积更小。
6、于一实施例中，从第一连杆的第二端到摄像单元形成的距离大于从第一连杆的第二端到第二连杆的第四端上的末端执行器形成的距离，且摄像单元不受第二个连杆和末端执行器所遮挡。
7、于一实施例中，末端执行器由一氯丁橡胶或聚氨酯(pu)橡胶制成，以起到防滑作用。
8、于一实施例中，末端执行器具有抗磨损性、耐化学性且随时间硬化。
9、于一实施例中，末端执行器为一软式末端执行器，具有一tpu尖端，于按下目标按钮时产生变形。
10、于一实施例中，末端执行器包括可拆式尖端，以轻松地更换末端执行器的形状和尺寸，并允许根据目标按钮变化形状。
11、于一实施例中，末端执行器用于按压目标按钮，以用于在一电梯厅呼叫电梯、控制电梯至目标楼层或启动建筑物内的自动门。
12、于一实施例中，致动器还包括具有访问权限的rfid标签，与末端执行器整合，且用以被定位以存取邻近自动门设置的门禁卡传感器。
13、于一实施例中，末端执行器通过锥齿轮组和子连杆而转动，以确保与第二连杆的第四端连接的末端执行器在致动时垂直于目本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于自主移动机器人的致动器，包括：
2.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，还包括：
3.如权利要求2所述的用于自主移动机器人的致动器，其中从该第一连杆的该第二端到该摄像单元形成的距离大于从该第一连杆的该第二端到该第二连杆的该第四端上的该末端执行器形成的距离，且该摄像单元不受该第二连杆和该末端执行器所遮挡。
4.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器由一氯丁橡胶或聚氨酯橡胶制成，以起到防滑作用。
5.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器具有抗磨损性、耐化学性且随时间硬化。
6.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器为一软式末端执行器，具有一TPU尖端，于按下该目标按钮时产生变形。
7.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器包括一可拆式尖端，以轻松地更换该末端执行器的形状和尺寸，并允许根据该目标按钮变化形状。
8.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器按压该目标
9.如权利要求8所述的用于自主移动机器人的致动器，还包括一具有访问权限的RFID标签，与该末端执行器整合，且用以被定位以存取邻近该自动门设置的一门禁卡传感器。
10.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器通过该锥齿轮组和该子连杆而转动，以确保与该第二连杆的该第四端连接的该末端执行器在致动时垂直于该目标按钮。
11.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器通过该锥齿轮组和该子连杆而旋转，以选择一旋转角度，该旋转角度相对于一铅垂线介于0°至90°之间。
12.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，还包括：
13.如权利要求12所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该感测感知模块包括一图像提取模块或一摄像组件，与该安装基座相邻设置。
14.如权利要求12所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该第一双轴马达和该第二双轴马达连接至该控制模块，该控制模块根据该目标按钮的该垂直坐标、该水平坐标以及该方位驱动该第一双轴马达和该第二双轴马达。
15.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该自主移动机器人允许利用2D空间定位去接近该目标按钮。
16.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中一触觉回馈传感器与该末端执行器集成整合，用于按钮按压回馈。
17.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该第一连杆、该第二连杆以及该末端执行器允许相对于该安装基座向上或向下移动。
...【技术特征摘要】
1.一种用于自主移动机器人的致动器，包括：
2.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，还包括：
3.如权利要求2所述的用于自主移动机器人的致动器，其中从该第一连杆的该第二端到该摄像单元形成的距离大于从该第一连杆的该第二端到该第二连杆的该第四端上的该末端执行器形成的距离，且该摄像单元不受该第二连杆和该末端执行器所遮挡。
4.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器由一氯丁橡胶或聚氨酯橡胶制成，以起到防滑作用。
5.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器具有抗磨损性、耐化学性且随时间硬化。
6.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器为一软式末端执行器，具有一tpu尖端，于按下该目标按钮时产生变形。
7.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器包括一可拆式尖端，以轻松地更换该末端执行器的形状和尺寸，并允许根据该目标按钮变化形状。
8.如权利要求1所述的用于自主移动机器人的致动器，其中该末端执行器按压该目标按钮，以用于在一电梯厅呼叫一电梯、控制该电梯移动至一目标楼层、或启动一建筑物内的一自动门。
9.如权利要求8所述的用于自主移动机器人的致动器，还包括一具有访问权限的rfid标签，与该末端执行器整合，且用以被定位以存取...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·阿菲克·本·穆罕默德·尤索夫，斯里吉兰·拉奥·苏拉蒂，周俊宏，普雷姆·马诺哈兰，
申请(专利权)人：台达电子国际新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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