CN208262843U - 一种桌面级搬运机械臂 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种桌面级搬运机械臂，包括用于拍摄待搬运物体图像的多目景深摄像头；与所述多目景深摄像头连接，用于根据所述待搬运物体图像生成图像深度信息，并根据所述图像深度信息生成控制指令的微型计算机；与所述微型计算机通过控制电路连接，用于根据所述控制指令搬运所述待搬运物体的机械臂组件。该桌面级搬运机械臂能够确定待搬运物体的具***置并实现搬运机械臂在日常生活中的搬运操作。

Description

一种桌面级搬运机械臂

技术领域

本申请涉及机械臂技术领域，特别涉及一种桌面级搬运机械臂。

背景技术

近年来机械臂已经广泛应用于工业生产，各种工业机械臂种类繁多，功能多样。机械臂通常有多个自由度，用以抓取或移动物体(工具或工件)。所以对工业机械臂可以理解为：拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置，它可把任一物件或工具按空间位姿(位置和姿态)的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊，搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激光切割，喷涂；装配机械零部件等等。

现有技术中的搬运机械臂主要应用于机械装配领域，在机械装配过程中搬运机械臂都是执行机械化的程序，所要搬运的物体的位置和搬运的目的地都是固定的，因此工作过程中的所有移动路径、搬运操作都是预先规划好的，仅仅需要使用红外激光进行校准即可。但是，现有技术中的搬运机械臂并不是针对人们的日常生活开发的，日常生活中也存在对搬运机械臂的需要，例如为老人或残障人士端水杯、从桌面上拿起钢笔等。而在日常生活中使用搬运机械臂的情境中，待搬运物体的位置是随机的，因此无法使用现有技术中移动路径、搬运操作都是固定的搬运机械臂来实现上述应用情景的操作。

因此，如何确定待搬运物体的具***置并实现搬运机械臂在日常生活中的搬运操作是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种桌面级搬运机械臂，能够确定待搬运物体的具***置并实现搬运机械臂在日常生活中的搬运操作。

为解决上述技术问题，本申请提供一种桌面级搬运机械臂，所述桌面级搬运机械臂包括：

用于拍摄待搬运物体图像的多目景深摄像头；

与所述多目景深摄像头连接，用于根据所述待搬运物体图像生成图像深度信息，并根据所述图像深度信息生成控制指令的微型计算机；

与所述微型计算机通过控制电路连接，用于根据所述控制指令搬运所述待搬运物体的机械臂组件。

可选的，所述多目景深摄像头具体为由150度广角摄像头构成的双目景深摄像头。

可选的，所述微型计算机具体为搭载了cortex-a53arm处理器和嵌入式linux***的树莓派。

可选的，所述控制电路具体为采用IIC通讯协议，用于生成16路pwm信号的pca9685模块。

可选的，所述机械臂组件包括：

与第一舵机连接，用于驱动主动机械臂绕旋转轴在水平面内转动的机械臂转台；

与所述机械臂转台和从动机械臂可转动的连接、与第二舵机组件连接，用于驱动从动机械臂运动的主动机械臂；

设置于所述从动机械臂末端，与第三舵机连接，用于夹持所述待搬运物体的夹持装置。

可选的，所述主动机械臂包括：

与所述机械臂转台和所述从动机械臂的第一连接点可转动的连接的第一连杆；

与所述机械臂转台和所述从动机械臂的第二连接点可转动的连接的第二连杆；

相应的，所述第二舵机组件包括主舵机和辅舵机；其中，所述主舵机与所述第一连杆连接，所述辅舵机与所述第二连杆连接。

可选的，还包括：

与所述微型计算机连接，用于接收语音信息并将所述语音信息转化为物体搬运命令的语音识别组件。

可选的，还包括：

与所述微型计算机连接的无线信号收发器。

本申请所提供的一种桌面级搬运机械臂，包括用于拍摄待搬运物体图像的多目景深摄像头；与所述多目景深摄像头连接，用于根据所述待搬运物体图像生成图像深度信息，并根据所述图像深度信息生成控制指令的微型计算机；与所述微型计算机通过控制电路连接，用于根据所述控制指令搬运所述待搬运物体的机械臂组件。

现有技术中的搬运机械臂搬运的对象所处的空间位置是固定的，只需执行固定的操作，但是当待搬运物体所处的空间位置不是固定时现有技术中的搬运机械臂无法正常执行搬运操作。基于此，本申请通过多目景深摄像头来拍摄待搬运物体的图像，进而确定待搬运物体的具***置并实现搬运操作。进一步的，由于现有技术中针对开发级设计的带有体型笨重的上位机的搬运机械臂，本申请采用微型计算机大大减小了桌面级搬运机械臂的体积，能够实现了桌面级搬运机械臂在人们日常生活中的应用。因此，本申请的桌面级搬运机械臂能够确定待搬运物体的具***置并实现搬运机械臂在日常生活中的搬运操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种桌面级搬运机械臂的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的机械臂组件的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种桌面级搬运机械臂可以确定待搬运物体的具***置并实现搬运机械臂在日常生活中的搬运操作。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面请参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种桌面级搬运机械臂的结构示意图。图中100为多目景深摄像头，200为微型计算机，300为控制电路，400为机械臂。

该装置可以包括：

用于拍摄待搬运物体图像的多目景深摄像头100；

其中多目景深摄像头是由多个子摄像头构成的，例如可以采用由两个150°广角摄像头构成的双目景深摄像头，可以使用usb2.0的UVC(USB videoclass，一种视频捕获设备定义的协议标准)多目广角摄像头，多目景深摄像头可以拍摄多张环境图像，根据环境图像确定待搬运物体的位置。

与所述多目景深摄像头100连接，用于根据所述待搬运物体图像生成图像深度信息，并根据所述图像深度信息生成控制指令的微型计算机200；

由于待搬运物体图像是由多目景深摄像头拍摄的，因此可以根据待搬运物体图像生成图像深度信息，即待搬运物体的三维坐标。需要说明的是，根据所述待搬运物体图像生成图像深度信息是现有技术中较为常见的图像识别方法，应用于本实施例中可以通过微型计算机200执行该识别方法生成图像深度信息，并根据图像深度信息生成控制指令。

其中，控制指令时微型计算机根据图像深度信息得到的待搬运物体的三维坐标和桌面级搬运机械臂自身的坐标确定的。由于现有技术中的搬运机械臂主要应用于机械装配领域，往往需要使用大型的上位机(如计算机)，上位机体型笨重，移动不便。因此现有技术中的搬运机械臂并没有对消费产品级进行开发，其自动化的抓取、运输、放置操作无法帮助人们解决日常生活中的问题，如为老人或残障人士端水杯、送水杯等。体积较小的微型计算机，使得桌面级搬运机械臂的体积更小，能够使得桌面级搬运机械臂应用于人们的日常生活。其中，在图1中多目景深摄像头100与微型计算机200连接

与所述微型计算机200通过控制电路300连接，用于根据所述控制指令搬运所述待搬运物体的机械臂组件400。

其中，可以利用PWM控制机械臂组件400上舵机运动方式，进而使得机械臂组件执行对应的运动，例如：用适合的速度进行温和的端水倒水工作。当微型计算机200为树莓派时可以通过树莓派的IIC总线针脚与控制电路(例如pca9685)的IIC总线针脚连接。

当然，本实施例中还可以包括电源适配器。

进一步的，所述多目景深摄像头具体为由150度广角摄像头构成的双目景深摄像头。

进一步的，所述微型计算机具体为搭载了cortex-a53arm处理器和嵌入式linux***的树莓派。

当然，本实施例还可以利用其它微型计算机(开源硬件)实现与树莓派相同的作用，例如：香蕉派、香橙派、nanopi、firefly。

进一步的，所述控制电路具体为采用IIC通讯协议，用于生成16路pwm信号的pca9685模块。

其中，IIC又称I2C，I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线，它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。

下面请参见图2，图2为本申请实施例所提供的机械臂组件的结构示意图；

在上一实施例的基础上，进一步的，所述机械臂组件400包括：

与第一舵机401连接，用于驱动主动机械臂404绕旋转轴在水平面内转动的机械臂转台402；

与所述机械臂转台402和从动机械臂405可转动的连接、与第二舵机组件403连接，用于驱动从动机械臂405运动的主动机械臂404；

设置于所述从动机械臂405末端，与第三舵机407连接，用于夹持所述待搬运物体的夹持装置406。

进一步的，所述主动机械臂404包括：

与所述机械臂转台和所述从动机械臂的第一连接点可转动的连接的第一连杆；

与所述机械臂转台和所述从动机械臂的第二连接点可转动的连接的第二连杆；

相应的，所述第二舵机组件包括主舵机和辅舵机；其中，所述主舵机与所述第一连杆连接，所述辅舵机与所述第二连杆连接。第一连杆与从动机械臂的第一连接点连接，第二连杆与从动机械臂的第二连接点连接，第一连接点与第二连接点之间存在一定的距离，以便对从动机械臂进行控制。

其中，该机械臂组件具有5个自由度，包括：机械臂转台402的一个自由度，第一连杆的一个自由度，第二连杆的一个自由度，夹持装置406的夹持和倾倒两个自由度。

进一步的，还包括：

与所述微型计算机连接，用于接收语音信息并将所述语音信息转化为物体搬运命令的语音识别组件。

可以通过麦克风阵列实现采集语音信息，存储为pcm格式，上传到网络平台实现语音识别，根据返回的信息，提取控制指令的关键字生成物体搬运命令。

进一步的，还包括：

与所述微型计算机连接的无线信号收发器。

无线信号收发器用于远程控制通过手机应用进行远程操控。当然还可以通过触摸显示屏来实现人机交互，例如采用微雪3.5寸HDMI(High Definition MultimediaInterface高清晰度多媒体接口)触摸屏幕。现有技术中的搬运机械臂搬运的对象所处的空间位置是固定的，只需执行固定的操作，但是当待搬运物体所处的空间位置不是固定时现有技术中的搬运机械臂无法正常执行搬运操作。基于此，本申请通过多目景深摄像头来拍摄待搬运物体的图像，进而确定待搬运物体的具***置并实现搬运操作。进一步的，由于现有技术中针对开发级设计的带有体型笨重的上位机的搬运机械臂，本申请采用微型计算机大大减小了桌面级搬运机械臂的体积，能够实现了桌面级搬运机械臂在人们日常生活中的应用。

因为情况复杂，无法一一列举进行阐述，本领域技术人员应能意识到更具本申请提供的基本方法原理结合实际情况可以存在很多的例子，在不付出足够的创造性劳动下，应均在本申请的保护范围内。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种桌面级搬运机械臂，其特征在于，包括：

用于拍摄待搬运物体图像的多目景深摄像头；

与所述多目景深摄像头连接，用于根据所述待搬运物体图像生成图像深度信息，并根据所述图像深度信息生成控制指令的微型计算机；

与所述微型计算机通过控制电路连接，用于根据所述控制指令搬运所述待搬运物体的机械臂组件。

2.根据权利要求1所述桌面级搬运机械臂，其特征在于，所述多目景深摄像头具体为由150度广角摄像头构成的双目景深摄像头。

3.根据权利要求1所述桌面级搬运机械臂，其特征在于，所述微型计算机具体为搭载了cortex-a53 arm处理器和嵌入式linux***的树莓派。

4.根据权利要求1所述桌面级搬运机械臂，其特征在于，所述控制电路具体为采用IIC通讯协议，用于生成16路pwm信号的pca9685模块。

5.根据权利要求1所述桌面级搬运机械臂，其特征在于，所述机械臂组件包括：

与第一舵机连接，用于驱动主动机械臂绕旋转轴在水平面内转动的机械臂转台；

与所述机械臂转台和从动机械臂可转动的连接、与第二舵机组件连接，用于驱动从动机械臂运动的主动机械臂；

设置于所述从动机械臂末端，与第三舵机连接，用于夹持所述待搬运物体的夹持装置。

6.根据权利要求5所述桌面级搬运机械臂，其特征在于，所述主动机械臂包括：

与所述机械臂转台和所述从动机械臂的第一连接点可转动的连接的第一连杆；

与所述机械臂转台和所述从动机械臂的第二连接点可转动的连接的第二连杆；

相应的，所述第二舵机组件包括主舵机和辅舵机；其中，所述主舵机与所述第一连杆连接，所述辅舵机与所述第二连杆连接。

7.根据权利要求1所述桌面级搬运机械臂，其特征在于，还包括：

与所述微型计算机连接，用于接收语音信息并将所述语音信息转化为物体搬运命令的语音识别组件。

8.根据权利要求1所述桌面级搬运机械臂，其特征在于，还包括：

与所述微型计算机连接的无线信号收发器。