一种助老机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人技术领域，涉及一种助老服务机器人。
【背景技术】
2014年中国老年人口数量将超过2亿，2025年将达到3亿，2042年老年人口比例将超过30%。随着年轻人异地的工作，父母与子女异地居住，空巢老人越来越多，2010年城乡空巢家庭约50%，失能、半失能老年人数量达3300万，占老年人口总数的19%，中国人口老龄化加速，老年人口基数大、增长快，并日益呈现高龄化、空巢化趋势，需要照料的失能、半失能老人数量剧增。
[0002]近几年来，社会各界都非常关注如何利用现代信息技术，为老年人提供更大的生活空间，提高他们的生活质量，给他们的生活带来更多的自由和方便。而助老服务机器人可实现老年人日常生活护理的基本动作和行为，可辅助家中老人日常生活。
[0003]本发明公开了一种基于微处理器和传感器助老服务机器人，在房间里可以自动准确识别物体的具体位置、跟踪、避障、平稳夹持物体和放置物体、自动定位自己的位置，自动回到起始点。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明公开了一种助老服务机器人，包括行走装置、U型支架、主控系统、单机械臂；行走装置包括电机1、电机I1、电机II1、电机IV、车轮、底盘、光电开关I和光电开关II，电机与车轮通过联轴器相连，四个电机驱动四个车轮转动，带动行走装置前进、后退、左转、右转；光电开关I安装在底盘的正前方，并处于底盘的对称线上，且光电开关I的感应端与行走装置感应端相一致；光电开关II安装在底盘的正后方，也在底盘的中心线处，与光电开关I在同一条中心线上。主控板安装在底盘的中心部分，主要控制电机1、电机I1、电机II1、电机IV、直流电机1、直流电机I1、光电开关I和光电开关II ;u型支架安装在底盘的正中央上，U型支架长度与底盘宽度一致并处于底盘中心线上；u型支架上方安装着机械臂，机械臂主要由直流电机1、直流电机I1、手爪、齿轮机构1、齿轮机构I1、凸轮机构和连杆机构以及一些连接件构成，直流电机I的转动面为竖直面；直流电机I通过齿轮与齿轮机构I相啮合，通过直流电机I的转动带动齿轮机构I转动，从而控制机械臂的上升与下降；齿轮机构I处安装有两对限位开关，控制机械臂的上升与下降范围；直流电机II通过连接件与齿轮机构I相连，直流电机II与齿轮机构II通过齿轮相啮合，直流电机II转动带动齿轮机构II转动，齿轮机构II处安装有凸轮机构，凸轮机构通过连杆与手爪相连，通过齿轮机构II转动带动凸轮机构旋转，凸轮旋转一周，通过连杆控制手爪完成一次张开与闭合。
[0006]助老服务机器人工作原理
本发明公开了一种助老服务机器人，机器人正常启动后，根据老人指令，按照系统预定的初始方向前进，当感应到前方出现障碍物后，小车会根据障碍物所在位置进行左转与右转，避开障碍物后，再根据目标位置做相应转向，然后继续前进；存放老人需要物品的桌子上有三个LED灯，当机器人感应到三个LED灯发射的信号后，停止前进，驱动机械臂，在直流电机1、直流电机I1、齿轮机构1、齿轮机构I1、凸轮机构和连杆机构的共同作用下，对物体进行准确夹持；夹持起物体后，按照设置好的路线到达老人附近的桌子边，驱动机械臂放下物体；完成任务后，助老服务机器人按原来的路线返回初始位置，等待执行下次搬运。
【附图说明】
[0007]图1为一种助老服务机器人的整体结构示意图；
图2为一种助老服务机器人的机械臂装置的传动示意图；
图3为一种助老服务机器人的底盘的结构示意图；
图4为一种助老机器人的顶部支架示意图；
图5为一种助老服务机器人的U型支架的结构示意图；
附图标记表
1、车轮 2、U型支架 3、底盘 4、光电开关I 5、电机I 6、铜柱
7、控制板8、限位开关 9、手爪 10、直流电机II 11、直流电机I 12、光电开关II 13、齿轮机构I 14、齿轮机构II 15、凸轮机构 16、电机III 17、电机II 18、联轴器 19、电机IV 下面是结合附图对所述的一种助老机器人进一步说明。
[0008]本发明公开了一种助老机器人，其中包括行走装置、机械臂装置及检测控制装置，行走装置包括电机I 5、电机II 17、电机III 16、电机IV 19、轮子1、光电开关I 4、光电开关
II12，电机通过连接件安装在底盘3四边，带动轮子I旋转，共四组这样的直流电机包括电机I 5、电机II 17、电机III 16、电机IV 19和轮子I构成全向轮，驱动机器人行走，轮子I的位置连起来构成矩形形状，光电开关I 4使用螺钉安装在机器人正前方，位于底盘3的对称线上，其感应端与前进方向一致，光电开关II 12使用螺钉安装在机器人正后方，与光电开关I 4连线为底盘3的对称线，感应端与前进方向相反，控制板7通过铜柱6安装在底盘3上方，位于底盘3中心位置，通过驱动芯片与各直流电机相连，以及与两个光电开关相连，U型支架2通过连接件与底盘3相连，位于底盘3的中心线上，其长度与底盘3宽度一致，其高度略高于控制板5，单机械手爪装置包括直流电机I U、直流电机II 10、凸轮结构15、齿轮机构I 13、齿轮结构II 14、手爪9，其通过连接件与U型支架2上端连接，位于U型支架2正中间位置，手爪12方向与前进方向一致，直流电机I 11通过连接件与U型支架2相连，通过齿轮机构I 13实现手爪高低方向运动，运动面为垂直面，在其垂直方向和水平方向各安置一个限位开关8，直流电机II 10通过连接件与齿轮机构I 13相连，通过齿轮机构II14、凸轮机构15，连杆结构带动手爪9夹紧或放松，运动面为水平面。
[0009]【具体实施方式】二
本发明公开了一种助老机器人，电机I 5、电机II 17、电机III 16、电机IV 19分别控制四个轮子1，构成全向轮带动机器人行走，机器人正前和正后各安放一个光电开关，用于机器人行走中避障和感应夹持或放置信号，当感应到障碍物时，机器人停止前进，进行左转或右转避障，然后继续前行，当机器人感应到放物体的桌子的3个LED等信号，机器人停止前进，通过单机械手爪装置对盘子进行准确夹持，然后又有行走装置按照预定的路线将物体搬运到目标桌子，当机器人感应到目标桌子的LED信号，机器人停止前进，通过单机械手爪装置把物体放置，然后按照预定轨迹返回原点。
【主权项】
1.一种助老机器人，由行走装置、检测控制装置、机械臂组成，其特征在于，所述行走装置包括U型支架(2)、底盘(3)、电机I (5)、电机II (17)、电机111(16)、电机IV(19)和轮子(I)，所述轮子(I)有四个，分别安装在底盘(3)的左右两侧，所述四个轮子分别通过联轴器(18)与驱动电机I (5)、电机II (17)、电机111(16)、电机IV(19)连接；所述检测控制装置包括光电开关I (4)、光电开关II (12)和控制板(7)，所述光电开关I (4)安装在机器人正前方，其感应端与前进方向一致，所述光电开关II (12)安装在机器人的正后方，感应端与前进方向相反；所述控制板(7)通过铜柱(6)安装在底盘(3)上方，位于底盘(3)中心位置，通过驱动芯片与各直流电机相连，以及与两个光电开关相连，所述机械臂包括手爪(9)、直流电机I (11)、直流电机II (10)、齿轮机构I (13)、齿轮机构II (14)和凸轮机构(15)组成，结构简单实用。
2.根据权利要求1所述的助老机器人，其特征在于:四个轮子及底盘构成机器人小车的运行结构，四个轮子分别由电机1、电机I1、电机III和电机IV旋转控制机器人行走，底盘上方安装控制板，并用一个U型支架将控制板与单机械手爪装置分隔开，小车的前后方分别安装光电开关1、光电开关II。
3.根据权利要求1、2所述的助老机器人，其特征在于:四组轮子在底盘上所围成的图形为矩形，光电开关I安装在底盘的正前方，光电开关II安装在底盘的正后方，并都处于底盘的对称线上，.U型支架长度与底盘宽度一致并处于底盘中心线上。
4.根据权利要求1、2所述的助老机器人，其特征在于:控制板一是用来控制电机驱动芯片，进而控制四个轮子处的电机1、电机I1、电机III和电机IV机器人运动；二是用来控制前后方的光电开关1、光电开关II，以实现避障和感应夹持或放置信号；三是用来控制单机械手爪的松开与加紧。
5.根据权利要求1、2、4所述的助老机器人，其特征在于:所述电机1、电机I1、电机III和电机IV均为直流电机。
6.根据权利要求1、2所述的助老机器人，其特征在于:单机械手爪装置分别由直流电机1、直流电机II控制，直流电机I控制整个机械手爪机构的上升与下降，直流电机II控制手爪的松开与加紧，以此来搬运东西。
7.根据权利要求1、2、4所述的助老机器人，其特征在于:手爪通过连杆与凸轮机构相连，凸轮机构通过齿轮机构II由直流电机II控制，直流电机I通过齿轮机构I与直流电机II的固定件相连，直流电机I通过连接件与U型支架相连。
8.根据权利要求1所述的助老机器人，其特征在于:底盘以及U型支架及单机械手爪装置的部分连接件均由铝合金制作。
9.根据权利要求1、2、4、5所述的助老机器人，其特征在于:底盘、U型支架均为对称结构；底盘与轮子、光电开关1、光电开关II间均采用螺栓连接，底盘与控制板间采用螺柱连接，其余各结构件间均为螺钉连接，拆装方便。
10.根据权利要求1、2、3、6所述的助老机器人，其特征在于:直接相连的各板件之间均为垂直或异面垂直关系。
【专利摘要】本发明公开了一种助老机器人，属于机器人技术领域。该助老机器人的基本结构包括行走装置、单机械手抓装置及控制监测装置。电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、电机Ⅳ安装在底盘底部，分别控制四个轮子，机器人正前和正后分别安放光电开关Ⅰ、光电开关Ⅱ，用于机器人行走中避障和感应夹持或放置信号，控制板通过铜柱安放在底盘上部，控制机器人的总体功能，单机械手抓装置通过U型支架安放在底盘上部，由直流电机Ⅰ、直流电机Ⅱ实现对物体的夹持功能，直流电机Ⅰ实现手抓的高低升降控制，直流电机Ⅱ实现手爪的夹紧与放松控制。本机器人底盘和U型支架采用铝板材，使用螺栓、螺钉连接，拆装方便，单机械手抓装置使用齿轮机构Ⅰ、齿轮机构Ⅱ和凸轮机构进行传动，结构简单，可靠性高。本发明可实现自动化助老服务。
【IPC分类】B25J5-00, B25J11-00, B25J13-08
【公开号】CN104552307
【申请号】CN201510009565
【发明人】史颖刚, 刘利, 张强, 李曼, 杨昆, 徐汉飞, 周政, 郭延东
【申请人】西北农林科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月9日