一种轮式双臂室内输运机器人的制作方法

本发明属于移动服务机器人领域，具体而言，涉及一种轮式双臂室内输运机器人。

背景技术：

近年来，随着机器人及其周边技术的迅速发展，机器人的应用范围已经从工业领域向居家服务、医疗服务和公共服务等服务业领域延伸。移动服务机器人的服务空间范围大、环境适应性强，正逐渐成为世界范围内的研究热点并已经走向产业化。轮式驱动因其速度快、功耗低、易于操控，无论从总体性能、实现难度、综合成本上考虑，都不失为移动服务机器人的最优型式。结合了机械臂的轮式移动机器人不仅具有移动功能，还具备一定的单臂或双臂操作能力，更进一步拓展了轮式移动机器人的应用范围。

轮式双臂机器人的关键技术涉及机械本体及传动技术、slam与路径规划技术、机械臂伺服控制技术和多传感信息融合技术。机械本体及传动技术追求结构构件的强度与刚度最大化、机构构件的轻量化和低惯量化、传动机构的精密性和高效率。在机械本体及传动设计上，cad/cae、拓扑优化等先进设计技术，谐波减速器等新型传动元件正越来越多地获得应用。slam与路径规划技术包括地图创建、自主定位和路径规划三个方面。地图创建主要依赖于各种环境感知型传感器，如激光雷达、结构光相机、双目相机和惯性传感器等。自主定位主要依靠环境路标、特征匹配等方式来实现。路径规划主要方法包括a*法、随机路图法、单元分解法和势场法等。机械臂伺服控制技术一般以经典的电流、位置、速度三闭环pid反馈控制系统为主流，更先进的则引入了运动学或动力学前馈。多传感信息融合技术包括分布式、集中式和混合式三种结构，其理论方法包括卡尔曼滤波法和神经网络法。

目前，轮式双臂服务机器人目前已有多款商业化的产品，诸如twendy-one机器人、ar机器人和pepper机器人等，但其高昂的价格、较高的可替代性和较低的实用性严重制约了这类机器人的普及应用。受技术和成本的制约，目前大多数室内输运机器人都存在结构设置不合理，越障、避障能力差，机械臂操作能力不足，智能化和自动化程度低以及人机交互性差的问题。

技术实现要素：

为了克服现有室内输运机器人结构设置不合理、运行不稳定、自动化和智能化程度低以及人机交互性差等不足，本发明提供了一种轮式双臂室内输运机器人，该轮式双臂室内输运机器人结构稳定且运行平稳，自动化和智能化程度高，人机交互性好。

相应的，本发明提供了一种轮式双臂室内输运机器人，该轮式双臂室内输运机器人包括头部机构、机械臂机构、机身机构以及底盘机构；

所述头部机构包括基座、摇头电机组件、点头电机组件、相机云台组件以及头部外壳，所述摇头电机组件连接并驱动点头电机组件，所述点头电机组件连接并驱动所述相机云台组件，所述头部外壳为中空且罩在摇头电机组件、点头电机组件和相机云台组件的外侧，所述基座设置在摇头电机组件的正下方；

所述机械臂机构包括肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件，所述肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件依次串联连接后穿过机身机构并通过关节安装板连接固定在所述基座上，所述大臂结构件通过第一结构连接件连接固定在机身机构上；

所述机身机构包括机身外壳组件、机架组件、储物抽屉组件和电子设备安装平台组件；

所述底盘机构包括底盘平台，万向轮组件和驱动轮组件，所述万向轮组件一前一后地设置在底盘平台的下方，所述驱动轮组件一左一右地设置在底盘平台下方。

可选的实施方式，所述头部机构的基座包括躯干支架、脖子支架和摇头电机组件支撑板，所述脖子支架连接固定在所述躯干支架上，所述摇头电机组件支撑板连接固定在所述脖子支架上；所述摇头电机安装套筒连接固定在所述基座的摇头电机组件支撑板上；所述基座的躯干支架两侧设置有基座安装通孔；

所述头部机构的摇头电机组件包括摇头电机组合件、摇头电机安装套筒以及摇头电机联轴器，所述摇头电机组合件通过滚动轴承与摇头电机安装套筒连接；所述摇头电机联轴器与所述摇头电机组合件的输出轴进行连接；

所述头部机构的点头电机组件包括点头电机支撑板、点头电机轴座、点头电机组合件和点头电机联轴器，所述点头电机组合件与所述点头电机支撑板连接固定，所述点头电机联轴器与所述点头电机组合件的输出轴进行连接；所述点头电机轴座连接固定在点头电机支撑板上；

所述头部机构的相机云台组件包括连接轴、连接板、相机云台支撑板以及双目相机，所述连接轴一端通过滚动轴承与点头电机轴座连接，另一端与连接板连接固定；所述连接板的一端与联轴器连接固定，另一端与连接轴的轴座连接固定；所述相机云台支撑板嵌入到头部外壳内且与连接板连接固定；所述双目相机的主体部分放置在相机云台支撑板上，相机部分则嵌入到头部外壳的双目相机安装孔位中；

所述头部机构的头部外壳包括左外壳、右外壳、扬声器以及拾音器，所述头部外壳中的左外壳和右外壳通过卡扣卡紧且由第二连接结构件加以固定；所述左外壳和右外壳分别设置有双目相机安装孔位；所述扬声器有两个，连接固定在头部外壳的两侧上；所述拾音器设置在头部外壳的前方位置。

可选的实施方式，所述摇头电机组合件包括摇头电机光电编码器、摇头直流伺服电机以及摇头电机行星减速器；其中，摇头电机光电编码器为摇头电机组合件首端，摇头直流伺服电机在摇头电机组合件的中间位置，摇头电机行星减速器为摇头电机组合件末端；

所述点头电机组合件包括点头电机光电编码器、点头直流伺服电机以及点头电机行星减速器；其中，点头电机光电编码器为点头电机组合件首端，点头直流伺服电机在点头电机组合件的中间位置，点头电机行星减速器为点头电机组合件末端。

可选的实施方式，所述机械臂机构为六轴机械臂，所述机械臂机构有六个自由度，分别为：肩关节俯仰自由度、肩关节偏摆自由度、肘关节滚转自由度、肘关节俯仰自由度、腕关节滚转自由度以及腕关节俯仰自由度；

其中，肩关节俯仰自由度为第一轴，肩关节偏摆自由度为第二轴，肘关节滚转自由度为第三轴，肘关节俯仰自由度为第四轴，腕关节滚转自由度为第五轴，腕关节俯仰自由度为第六轴。

可选的实施方式，所述机械臂机构的肩关节组件包括肩关节俯仰组件、肩关节结构件以及肩关节偏摆组件，所述肩关节俯仰组件与肩关节结构件相连接，所述肩关节偏摆组件设置在肩关节结构件内部，所述肩关节偏摆组件与大臂结构件相连接；

所述机械臂机构的肘关节组件包括肘关节滚转组件、肘关节结构件以及肘关节俯仰组件，所述肘关节滚转组件与大臂结构件相连接，所述肘关节滚转组件与肘关节结构件相连接，所述肘关节俯仰组件设置在肘关节结构件内部，所述肘关节结构件与小臂结构件相连接；

所述机械臂机构的腕关节组件包括腕关节滚转组件、腕关节结构件、腕关节俯仰组件以及执行连接组件，所述腕关节滚转组件与小臂结构件相连接，所述腕关节滚转组件与腕关节结构件相连接，所述腕关节俯仰组件设置在腕关节结构件内部，所述执行连接组件与所述腕关节结构件相连接；所述执行连接组件的末端连接有机械手。

可选的实施方式，所述肩关节俯仰组件包括肩关节俯仰直流伺服电机组件和肩关节俯仰谐波减速器组件；所述肩关节偏摆组件包括肩关节偏摆直流伺服电机组件、肩关节偏摆直齿轮传动组件、肩关节偏摆谐波减速器组件和肩关节转轴组件；

所述肩关节俯仰直流伺服电机组件包括依次连接的肩关节俯仰光电编码器、肩关节俯仰直流伺服电机和肩关节俯仰行星齿轮减速器；

所述肩关节偏摆直流伺服电机组件包括依次连接的肩关节偏摆光电编码器、肩关节偏摆直流伺服电机和肩关节偏摆行星齿轮减速器；

所述肩关节俯仰谐波减速器组件包括依次连接的肩关节俯仰波发生器和肩关节俯仰刚轮、肩关节俯仰柔轮；

所述肩关节偏摆谐波减速器组件包括依次连接的肩关节偏摆波发生器、肩关节偏摆刚轮和肩关节偏摆柔轮；

所述肩关节偏摆直齿轮传动组件包括相互啮合的肩关节偏摆主动直齿轮和肩关节偏摆从动直齿轮；

所述肩关节转轴组件由肩关节转轴、肩关节滚动轴承以及肩关节轴承端盖组成。

可选的实施方式，所述肘关节滚转组件包括肘关节滚转直流伺服电机组件和肘关节滚转谐波减速器组件；所述肘关节结构件包括肘关节第一结构件和肘关节第二结构件；所述肘关节俯仰组件包括肘关节俯仰直流伺服电机组件、肘关节俯仰直齿轮传动组件、肘关节谐波减速器组件和肘关节转轴组件；

所述肘关节俯仰直流伺服电机组件包括依次连接的肘关节俯仰光电编码器、肘关节俯仰直流伺服电机和肘关节俯仰行星齿轮减速器；

所述肘关节滚转谐波减速器组件包括依次连接的肘关节滚转波发生器、肘关节滚转刚轮和肘关节滚转柔轮；

所述肘关节俯仰谐波减速器组件包括依次连接的肘关节俯仰波发生器、肘关节俯仰刚轮和肘关节俯仰柔轮；

所述肘关节俯仰直齿轮传动组件包括相互啮合的肘关节俯仰主动直齿轮和肘关节俯仰从动直齿轮；

所述肘关节转轴组件由肘关节转轴、肘关节滚动轴承以及肘关节轴承端盖组成。

可选的实施方式，所述腕关节滚转组件包括腕关节滚转直流伺服电机组件和腕关节滚转谐波减速器组件；所述腕关节俯仰组件包括腕关节俯仰直流伺服电机组件、腕关节俯仰直齿轮传动组件、腕关节联轴器和腕关节转轴组件；

所述腕关节滚转直流伺服电机组件包括依次连接的腕关节滚转光电编码器、腕关节滚转直流伺服电机和腕关节滚转行星齿轮减速器；

所述腕关节俯仰直流伺服电机组件包括依次连接的腕关节俯仰光电编码器、腕关节俯仰直流伺服电机和腕关节俯仰行星齿轮减速器；

所述腕关节滚转谐波减速器组件包括依次连接的腕关节滚转波发生器、腕关节滚转刚轮和腕关节滚转柔轮；

所述腕关节俯仰直齿轮传动组件包括相互啮合的腕关节俯仰主动直齿轮和腕关节俯仰从动直齿轮；

所述腕关节组件由腕关节转轴、腕关节滚动轴承以及腕关节轴承端盖组成。

可选的实施方式，所述机身机构的机身外壳组件包括机身前部外壳和机身后部外壳，所述机身前部外壳和机身后部外壳通过卡扣卡紧并由第三连接结构件固定，所述机身外壳包裹着机架组件、储物抽屉组件和电子设备安装平台组件；

所述机身机构的机架组件为三层式结构且由轻质铝合金l型材通过第四连接结构件组装为一体，所述机架组件每一层内都设置有储物抽屉组件；

所述机身机构的储物抽屉组件包括储物抽屉和抽屉滑轨，所述抽屉滑轨连接固定在机架组件15上，所述储物抽屉沿抽屉滑轨运动；

所述机身机构的电子设备安装平台组件包括电子设备仓、电子设备平板以及电子设备平板支撑柱，所述电子设备仓连接固定在电子设备平板的上方，所述电子设备平板支撑柱将电子设备平板连接固定在底盘机构上；所述电子设备仓中设置有电机驱动器、嵌入式pc、语音模块、散热风扇、wifi设备和can接口卡。

可选的实施方式，所述底盘机构的底盘平台上设置有电池仓，所述电池仓内设置有锂离子电池；

所述底盘机构的万向轮组件包括万向轮和万向轮固定座，所述万向轮固定座连接固定在底盘平台的下方，所述万向轮与万向轮固定座相连接，所述万向轮带有减震机构；

所述底盘机构的驱动轮组件包括驱动轮、轴承端盖、可动轮架、驱动轮弹簧组件以及u型固定轮架；所述驱动轮为集成式组件，其轮毂、轮轴、直流伺服电机和光电编码器为一体式安装。

本发明实施例提供了一种轮式双臂室内输运机器人，该轮式双臂室内输运机器人头部机构可完成点头和摇头两个动作，具有两自由度，可使搭载的双目相机视野更广，获取更多的环境影像，提高机器人运行的稳定性；机械臂机构为六轴机械臂，且搭载有机械手，仿人形结构的机械臂和机械手可轻松完成抓取和放置物品的动作，具有单臂操作或双臂协同操作的能力，动作灵活且动作精度高，适合室内的工作环境；机身机构上搭载的传感与控制组件，提高了轮式双臂室内输运机器人智能化和自动化程度；触控面板和拾音器的设置，加强了人机交互性，配合拟人化的整体结构布局和外形设计，使轮式双臂室内输运机器人更具亲和力，人机关系更好；底盘机构为两驱动轮、两万向轮型的轮式移动系统，配以减震装置，具有不平地面环境自适应能力和一定的自主越障能力。可见，本发明提供的一种轮式双臂室内输运机器人结构稳定且运行平稳，自动化和智能化程度高，人机交互性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人的三维结构视图；

图2是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人(除去机身外壳组件)的三维结构视图；

图3是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人头部机构的局部剖视图；

图4是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人头部机构的三维机构爆炸视图；

图5是本发明实施例中头部机构基座的三维结构视图；

图6是本发明实施例中头部机构摇头电机组件的三维结构视图；

图7是本发明实施例中头部机构点头电机组件的三维结构视图；

图8是本发明实施例中头部机构点头电机组件和相机云台组件组合的三维结构视图；

图9是本发明实施例中头部机构头部外壳组件的三维结构视图；

图10是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器机械臂机构的三维结构视图；

图11是本发明实施例中机械臂机构肩关节组件的三维结构视图；

图12是本发明实施例中机械臂机构肘关节组件的三维结构视图；

图13是本发明实施例中机械臂机构腕关节组件的三维结构视图；

图14是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人机身机构的三维结构爆炸视图；

图15是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器底盘机构的三维结构视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人的三维结构视图，图2是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人(除去机身外壳组件)的三维结构视图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种轮式双臂室内输运机器人，该轮式双臂室内输运机器人包括头部机构1、机械臂机构2、机身机构3以及底盘机构4，所述头部机构1设置在机身机构3的正上方，所述机械臂机构2一左一右地设置在头部结构1和机身机构3的两侧，所述底盘机构4设置在机身机构3的正下方。

图3是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人头部机构的局部剖视图，图4是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人头部机构的三维机构爆炸视图。

如图3和图4所示，所述头部机构1包括基座4、摇头电机组件5、点头电机组件6、相机云台组件7以及头部外壳8，所述摇头电机组件5连接并驱动点头电机组件6，所述点头电机组件6连接并驱动所述相机云台组件7，所述头部外壳8为中空且罩在摇头电机组件5、点头电机组件6、相机云台组件7的外侧，所述基座4设置在摇头电机组件5的正下方。

图5是本发明实施例中头部机构基座的三维结构视图，所述基座4包括躯干支架411、脖子支架412和摇头电机组件支撑板413，脖子支架412连接固定在所述躯干支架411，摇头电机组件支撑板413连接固定在所述脖子支架412上。具体的，躯干支架411由多块轻质铝合金l型材通过螺钉组装为一体，且躯干支架411下方的l型材卡在机身机构3的上方并通过螺栓结构固定，将整个头部机构1固定在机身机构3的上方；躯干支架411两侧上设置有基座安装通孔414，基座安装通孔414方便将机械臂机构2通过螺栓结构连接固定在头部结构两侧；具体的，躯干支架411顶部设置有脖子支架安装孔位415，与脖子支架412上的孔位相对应，安装时可用螺栓结构将脖子支架412连接固定在躯干支架411上；具体的，摇头电机组件支撑板413两侧分别设置有支撑板安装卡座416，所述支撑板安装卡座416设置有通孔，与脖子支架上的孔位相对应，便于采用螺栓结构将摇头电机组件支撑板413连接固定在脖子支架412上；具体的，摇头电机组件支撑板413上设置有摇头电机安装套筒安装孔位417，摇头电机组件支撑板413对整个摇头电机组件42起到支撑和固定的作用。

图6是本发明实施例中头部机构摇头电机组件的三维结构视图，所述摇头电机组件5包括摇头电机组合件05、摇头电机安装套筒524以及摇头电机联轴器525。其中，摇头电机组合件05包括摇头电机光电编码器051、摇头直流伺服电机052以及摇头电机行星减速器053，三者同轴且在安装完成后连为一体组成摇头电机组合件05；摇头电机组合件05通过滚动轴承与摇头电机安装套筒524连接，具体的，摇头电机安装套筒524底部上设置有套筒安装通孔5241，与摇头电机安装套筒安装孔位417相对应，安装时可用螺钉等结构将摇头电机安装套筒524连接固定在摇头电机组件支撑板413上；具体的，摇头电机安装套筒524上设置有套筒固定通孔5242，与摇头电机联轴器525上的联轴器固定通孔5251相对应，安装时可用螺钉等结构将摇头电机联轴器525与摇头电机安装套筒524连接固定；摇头电机联轴器525与摇头电机组合件05的输出轴相连，具体的，摇头电机联轴器525一端与摇头电机安装套筒524连接，另一端则与点头电机支撑板531通过螺钉结构连接固定，摇头电机组件5的动作可通过上述结构传递到点头电机组件6、相机云台组件7和头部外壳组件8这三个组件上，上述三个组件作为一个整体跟随摇头电机组件的动作而运动。

图7是本发明实施例中头部机构点头电机组件的三维结构视图，所述点头电机组件6包括点头电机支撑板631、点头电机轴座636、点头电机组合件06和点头电机联轴器635。其中，点头电机组合件06包括点头电机光电编码器062、点头直流伺服电机063以及点头电机行星减速器064，三者同轴且在安装完成后连为一体组成点头电机组合件06。具体的，点头电机组合件06通过螺钉等结构与点头电机支撑板631连接固定；具体的，点头电机联轴器635的一端与点头电机组合件06的输出轴相连，另一端通过螺栓等结构连接固定在相机云台组件7的连接板742上；具体的，点头电机轴座636通过螺栓等结构连接固定在点头电机支撑板631上。

需要说明的是，光电编码器是通过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的位置信息的。用光电元件测量，可以达到较高精度，能够准确的反应电机的转子的机械位置，从而间接的反映出与电机连接的机械负载的准确的机械位置，从而达到精确控制电机位置的目的。使用过程中，光电编码器将电机的速度、位置反馈给伺服驱动器或plc，然后通过伺服驱动器或plc对电机做出控制。

需要说明的是，行星减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。本发明实施例中，各个机构的动作不需要太高的转数而需要较大的转矩，因此行星减速器在降速同时提高输出扭矩，使机器人各个动作可以正常进行。

图8是本发明实施例中头部机构点头电机组件和相机云台组件组合的三维结构视图，所述相机云台组件7包括连接轴741、连接板742、相机云台支撑板743和双目相机(图中未示出)。其中，连接轴741一端通过滚动轴承与点头电机轴座736连接，特别的，连接轴741与滚动轴承连接后，用卡簧745进行固定，防止连接轴741在运动过程中的轴向运动。连接轴741的另一端设置有连接轴轴座，连接轴轴座通过螺钉等结构与连接板742的一端连接固定。同时，连接板742的另一端通过螺栓等结构与点头电机联轴器635连接固定；具体的，相机云台支撑板743嵌入在头部外壳内，并与连接板742通过螺栓等结构连接固定；具体的，为了点头电机能够驱动头部外壳运动，相机云台支撑板下方延伸出两块竖板，所述竖板通过螺钉等结构与连接板742连接固定。通过连接板742两端和两块竖板的连接结构，可将点头电机组件6的动作传递到相机云台组件7和头部外壳8上，上述两个组件作为一个整体跟随点头电机组件6的动作而运动；具体的，双目相机的主体部分放置在相机云台支撑板743上，相机部分则嵌入到头部外壳预设的双目相机孔位854中，使相机有更广的视野和视角，更好地采集环境影像。

图9是本发明实施例中头部机构头部外壳组件的三维结构视图，所述头部外壳8包括左外壳851、右外壳852、头部外壳扬声器853和拾音器(图中未示出)。具体的，左外壳851与右外壳852通过卡扣卡紧且由螺钉加以固定，左外壳851和右外壳852组合成头部外壳，头部外壳的设计使点头和摇头动作更加形象逼真；头部外壳罩在摇头电机组件5、点头电机组件6和相机云台组件7上，对上述三个组件起到保护作用。具体的，头部外壳扬声器853安装在头部外壳两侧(即仿人形头部的耳朵位置)，并通过螺栓等结构与头部外壳连接固定；具体的，所述拾音器通过螺钉固定在头部外壳8的前方(即仿人形头部的嘴部位置)；具体的，头部外壳上预留有双目相机孔位854(即仿人形头部的眼睛位置)，便于将双目相机嵌入到头部外壳上。

上述的头部机构1可以完成点头和摇头的动作，提供了两个活动自由度，使双目相机的视野更广，更好地采集环境影像；头部外壳扬声器853和拾音器的设置，使轮式双臂室内输运机器人可以采集和播放语音。

图10是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器机械臂机构的三维结构视图，所述机械臂机构2包括肩关节组件9、大臂结构件10、肘关节组件11、小臂结构件12和腕关节组件13。具体的，本六自由度机械臂为串联式机械臂，所述肩关节组件9、大臂结构件10、肘关节组件11、小臂结构件12和腕关节组件13依次串联连接后穿过机身机构3并通过关节安装板14连接固定在所述基座4上，所述大臂结构件10通过螺钉连接固定在机身机构3上。

图11是本发明实施例中机械臂机构肩关节组件的三维结构视图，所述肩关节组件9包括肩关节俯仰组件91、肩关节结构件92以及肩关节偏摆组件93。其中，肩关节俯仰组件91包括肩关节俯仰直流伺服电机组件911和肩关节俯仰谐波减速器组件912；具体的，直流伺服电机组件911的输出轴与肩关节俯仰谐波减速器组件912的波发生器连接；具体的，肩关节俯仰谐波减速器组件912的肩关节俯仰刚轮通过螺栓连接固定在关节安装板14上，所述关节安装板14通过螺栓结构连接固定在所述基座4上，肩关节俯仰柔轮通过螺钉与肩关节结构件92固定。其中，肩关节偏摆组件93包括肩关节偏摆直流伺服电机组件931、肩关节偏摆直齿轮传动组件932、肩关节偏摆谐波减速器组件933和肩关节转轴组件934；具体的，肩关节偏摆直流伺服电机组件931的外壳通过螺钉固定在肩关节结构件92上，其输出轴通过肩关节偏摆直齿轮传动组件带组件932将动力传递到肩关节偏摆谐波减速器组件933的肩关节偏摆波发生器输入轴；肩关节偏摆减速器组件933的肩关节偏摆刚轮通过螺栓连接固定在肩关节结构件92上，肩关节偏摆柔轮通过螺栓连接固定在大臂结构件10上端的一侧；具体的，肩关节转轴组件934由肩关节转轴、肩关节滚动轴承以及肩关节轴承端盖组成；大臂结构件10的上端另一侧通过螺钉与肩关节转轴连接固定，肩关节转轴的轴颈处与肩关节轴承内圈配合，肩关节轴承外圈再与肩关节结构件92的轴承孔配合，并通过肩关节轴承端盖压紧肩关节轴承的外圈，肩关节轴承端盖的外缘通过螺钉连接固定在肩关节结构件92上。

图12是本发明实施例中机械臂机构肘关节组件的三维结构视图，所述肘关节组件11包括肘关节滚转组件111、肘关节结构件112和肘关节俯仰组件113。其中，肘关节结构件112包括肘关节第一结构件1121和肘关节第二结构件1122，两者相互连接。其中，肘关节滚转组件111包括肘关节滚转直流伺服电机组件1111和肘关节滚转谐波减速器组件1112；具体的，肘关节滚转直流伺服电机组件1111的外壳通过螺钉与大臂结构件10的下端连接固定，肘关节滚转直流伺服电机组件1111的输出轴与肘关节滚转谐波减速器1112的肘关节滚转波发生器连接；具体的，肘关节滚转谐波减速器1112的肘关节滚转刚轮通过螺钉连接固定在大臂结构件10上，肘关节滚转柔轮通过螺钉与肘关节第一结构件1121连接固定。其中，肘关节俯仰组件113包括肘关节俯仰直流伺服电机组件1131、肘关节俯仰直齿轮传动组件1132、肘关节俯仰谐波减速器组件1133和肘关节转轴组件1134；具体的，肘关节俯仰直流伺服电机组件1131的外壳通过螺钉固定在肘关节第一结构件1121上，其输出轴通过肘关节俯仰直齿轮组件1132将动力传递到肘关节俯仰谐波减速器组件1133的肘关节波发生器输入轴上；肘关节俯仰谐波减速器组件1133的肘关节俯仰钢轮通过螺钉连接固定在肘关节第一结构件1121上，肘关节俯仰柔轮通过螺钉连接固定在肘关节第二结构件1122上；肘关节转轴组件1134的转轴通过键连接结构与肘关节第一结构件1121连接固定；具体的，肘关节转轴组件1134由肘关节转轴、肘关节滚动轴承以及肘关节轴承端盖组成；肘关节转轴的轴颈处与肘关节轴承内圈配合，肘关节轴承外圈再与肘关节第二结构件1122的轴承孔配合，并通过肘关节轴承端盖压紧轴承的外圈，肘关节轴承端盖的外缘通过螺钉连接固定在肘关节第一结构件1121上。其中，肘关节第二结构件1132通过螺钉与小臂结构件12上端连接固定。

图13是本发明实施例中机械臂机构腕关节组件的三维结构视图，所述腕关节组件13包括腕关节滚转组件131、腕关节结构件132、腕关节俯仰组件133、执行连接组件134和机械手135。其中，腕关节滚转组件131包括腕关节滚转直流伺服电机组件1311和腕关节滚转谐波减速器组件1312；具体的，腕关节滚转直流伺服电机组件1311的输出轴与腕关节滚转谐波减速器组件1312的腕关节滚转波发生器连接；具体的，腕关节滚转谐波减速器组件1312的腕关节滚转刚轮通过螺钉与小臂结构件12下端连接固定，腕关节滚转柔轮通过螺钉与腕关节结构件132连接固定。其中，腕关节俯仰组件133包括腕关节俯仰直流伺服电机组件1331、腕关节俯仰直齿轮传动组件1332、腕关节俯仰联轴器1333和腕关节转轴组件1334；具体的，腕关节俯仰直流伺服电机组件1331的外壳通过螺钉固定在腕关节结构件1332上，其输出轴通过腕关节俯仰直齿轮传动组件1332将动力传递到腕关节俯仰从动直齿轮的输出轴上，输出轴与腕关节俯仰联轴器1333连接；具体的，腕关节组件1334由腕关节转轴、腕关节滚动轴承以及腕关节轴承端盖组成；执行连接组件134一端通过执行连接组件轴承与从动同步轮的输出轴连接，并通过执行连接组件轴承端盖压紧执行连接组件轴承的外圈，执行连接组件轴承端盖的外缘通过螺钉连接固定在执行连接组件134上。执行连接组件134另一端通过螺钉与腕关节俯仰联轴器1333和腕关节转轴连接固定，腕关节转轴的轴颈与腕关节轴承内圈配合，腕关节轴承外圈再与腕关节结构件132的轴承孔配合，并通过腕关节轴承端盖压紧腕关节轴承的外圈，腕关节轴承端盖的外缘通过螺钉连接固定在腕关节结构件132上；所述机械手135通过螺栓结构连接固定在执行连接组件134的下方，机械手135上设置有机械手直流伺服电机组件，机械手135为仿人形手掌结构，可根据需要进行张合，完成拾取物品的动作。

需要说明的是，直流伺服电机组件由直流伺服电机、行星齿轮减速器和光电编码器组成，三者为同轴一体式结构。

需要说明的是，谐波减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，谐波齿轮减速机是齿轮减速机中的一种新型传动结构，它是利用柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。这种传动与一般的齿轮传递具有本质上的差别，在啮合理论、集合计算和结构设计方面具有特殊性。谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50％，其体积及重量至少减少1/3。

需要说明的是，所述肩关节偏摆直齿轮传动组件932包括相互啮合的肩关节偏摆主动直齿轮和肩关节偏摆从动直齿轮，肩关节偏摆主动直齿轮为输入端，肩关节偏摆从动直齿轮为输出端；所述肘关节俯仰直齿轮传动组件1132包括相互啮合的肘关节俯仰主动直齿轮和肘关节俯仰从动直齿轮，肘关节俯仰主动直齿轮为输入端，肘关节俯仰从动直齿轮为输出端；所述腕关节俯仰直齿轮传动组件1332包括相互啮合的腕关节俯仰主动直齿轮和腕关节俯仰从动直齿轮，腕关节俯仰主动直齿轮为输入端，腕关节俯仰从动直齿轮为输出端。直齿轮传动具有减速比恒定、传递扭矩大等优点，可有效避免同步带传动时皮带易松弛、易磨损等不足。

本发明实施例中机械臂机构2有六个自由度，也就是六轴。其中，肩关节俯仰自由度为第一轴，肩关节偏摆自由度为第二轴，肘关节滚转自由度为第三轴，肘关节俯仰自由度为第四轴，腕关节滚转自由度为第五轴，腕关节俯仰自由度为第六轴。其中，第一、三、五轴采用“直流伺服电机→行星齿轮减速器→谐波减速器→被驱动部件”的驱动方式，第二、四轴采用“直流伺服电机→行星齿轮减速器→直齿轮传动→谐波减速器→被驱动部件”的驱动方式，第六轴采用“直流伺服电机→行星齿轮减速器→直齿轮传动→被驱动部件”的驱动方式。

上述机械臂机构2为六自由度的机械臂，通过机械臂机构2整体的运动以及机械手135的张合，使轮式双臂室内输运机器人可以完成物品拾取与放置动作。

图14是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器人机身机构的三维结构爆炸视图，所述机身机构3包括机身外壳组件14、机架组件15、储物抽屉组件16和电子设备安装平台组件17。

所述机身外壳组件14包括机身前部外壳和机身后部外壳，机身前部外壳和机身后部外壳通过卡扣卡紧并由螺钉固定，所述机身外壳14包裹着机架组件15、储物抽屉组件16和电子设备安装平台组件17。特别的，所述机身外壳组件14上方开有四个方形孔141，触摸式平板电脑144镶嵌在最上方的方形孔141内，触摸式平板电脑144为用户控制机器人提供了操作界面。设置在机身外壳14中部的三个方形孔141为储物抽屉组件的打开与关闭提供空间；所述机身外壳组件下方开有三个圆形孔142，红外线传感器镶嵌在所述圆形孔142内；所述机身外壳组件下方开有长条形孔143，长条形孔143使激光雷达174可以扫描到前方的运行状况；

所述机架组件15由轻质铝合金l型材通过螺钉组装为一体，所述机架组件15为三层式结构，每一层内都设置有储物抽屉组件16，所述电子设备安装平台组件17通过螺栓结构连接固定在所述机架组件16的下方。

所述储物抽屉组件16包括储物抽屉和抽屉滑轨，所述抽屉滑轨通过螺钉连接固定在机架组件15上，所述储物抽屉上设置有电子锁；当储物抽屉电子锁解锁时，储物抽屉沿抽屉滑轨滑出；当电子锁锁定时，所述储物抽屉卡住机架组件15，储物抽屉被卡住不可打开。

所述电子设备安装平台组件17包括电子设备仓171、电子设备平板172以及电子设备平板支撑柱173，所述电子设备仓171通过螺钉连接固定在电子设备平板172的正上方，所述电子设备平板支撑柱173的两端分别通过螺栓结构固定在电子设备平板172的下方和底盘结构4的上方。其中，所述电子设备仓171中设置有电机驱动器、嵌入式pc、语音模块、散热风扇、wifi设备和can接口卡；所述激光雷达174设置在电子设备平板172的前部下方，激光雷达174的激光穿过机身外壳的长条形孔143对前方环境进行扫描；具体的，电机驱动器主要用于控制各直流伺服电机的运行，嵌入式pc主要用于处理各类采集到的数据。具体的，电机驱动器、电子锁、语音模块等执行器件挂载在can总线上，can总线通过can接口卡与嵌入式pc连接，嵌入式pc根据触摸式平板电脑、激光雷达、红外线传感器、拾音器等采集的数据进行信息融合，并结合内置的业务逻辑产生相应的控制指令，控制指令再通过can总线下发到指定的执行器件予以执行。

机身机构3是轮式双臂输运机器人的中枢，机身机构3上搭载的传感与控制组件控制着轮式双臂输运机器人的运行。

图15是本发明实施例中轮式双臂室内输运机器底盘机构的三维结构视图，所述底盘机构4包括底盘平台18、两个万向轮组件19以及两个驱动轮组件20，所述两个万向轮组件19一前一后地设置在底盘平台18的下方，所述两个驱动轮组件20一左一右地设置在底盘平台18的下方。

所述底盘平台18通过电子平板设备支撑柱173与机身机构3相连接，所述底盘平台18上设置有电池仓181，所述电池仓181通过螺钉连接固定在底盘平台的上方，锂离子电池设置在所述电池仓181内。锂离子电池循环性能优越，输出功率大，可快速充放电且充电效率高达100％，使用寿命长。

所述万向轮组件19包括万向轮191和万向轮固定座192，所述万向轮固定座192通过螺栓结构连接固定在底盘平台18的下方，所述万向轮191通过螺栓结构连接固定在万向轮固定座192的下方。特别的，本发明实施例中采用的万向轮191带有减震机构，通过减震弹簧进行减震。

所述驱动轮组件20包括驱动轮201、轴承端盖202、可动轮架203、驱动轮弹簧组件204以及u型固定轮架205。具体的，所述驱动轮201为集成式组件，其轮毂、轮轴、直流伺服电机和光电编码器安装为一体；驱动轮201的轮轴基于滚动轴承设置在可动轮架203的轮轴孔内，所述轴承端盖203设置在轮轴孔的外侧且通过螺栓结构固定；所述驱动轮弹簧组204包括弹簧导向杆和驱动轮弹簧，所述弹簧导向杆分别穿入到可动轮架203两端设置的圆形通孔中并通过锁紧螺母锁紧。所述弹簧导向杆外侧套有驱动轮弹簧，驱动轮弹簧一端与可动轮架203紧贴，另一端与底盘平台18紧贴；所述u型固定轮架205上部通过螺栓结构固定在底盘平台18的下方，所述u型固定轮架205上开有竖直条形孔；所述可动轮架203两侧各有一水平销孔，销孔内插入销轴，销轴两端外伸出销孔，并可在u型固定轮架205的竖直条孔孔内上下滑动。当受到震动时，驱动轮弹簧受到震动而压缩，带动可动轮架203在u型固定轮架中上下滑动而达到缓震效果。

底盘机构4采用四轮两驱的轮式移动，与腿足式和履带式移动平台相比，具有运动速度快、运行平稳、噪声低等优良特性，更适于在室内环境下搭载各种作业装置完成服务任务。

需要说明的是，本发明实施例的轮式双臂室内输运机器人的工作过程如下：首先，发件人通过手机终端向机器人下达取货指令，机器人接到指令后根据传来的目标位置信息和业已存储的地图信息规划到达目的地点的取货路径。在机载控制系统的控制下，机器人按照预设取货路径运动，直至抵达取货位置处停止。若取货中途出现动态障碍物，则根据激光雷达实时采集的环境信息重新建图并规划避障路径予以绕开。到达取货地点后，发件人打开机器人的储物抽屉将物品放入其中然后关好，再通过触摸式平板电脑设置取货密码、收件人位置，并语音留言。机器人按照发件人设定的收货位置规划送货路径，此过程运行方式与收货时完全相同。到达收货位置后，收件人通过触摸式平板电脑输入取货密码。如输入的密码正确，电子锁解锁，同时，位于机器人头部的扬声器播放发件人语音留言；如密码输入错误，机器人按原路返回，将物品退还给发件人。小件物品可由机械手抓取后进行递送，而无需再使用储物抽屉。

本发明提供了一种轮式双臂室内输运机器人，该轮式双臂室内输运机器人头部机构可完成点头和摇头两个动作，具有两自由度，可使搭载的双目相机视野更广，获取更多的环境影像，提高机器人运行的稳定性；机械臂机构为六轴机械臂，且搭载有机械手，仿人形结构的机械臂和机械手可轻松完成抓取和放置物品的动作，具有单臂操作或双臂协同操作的能力，动作灵活且动作精度高，适合室内的工作环境；机身机构上搭载的传感与控制组件，提高了轮式双臂室内输运机器人智能化和自动化程度；触控面板和拾音器的设置，加强了人机交互性，配合拟人化的整体结构布局和外形设计，使轮式双臂室内输运机器人更具亲和力，人机关系更好；底盘机构为两驱动轮、两万向轮型的轮式移动系统，配以减震装置，具有不平地面环境自适应能力和一定的自主越障能力。可见，本发明提供的一种轮式双臂室内输运机器人结构稳定且运行平稳，自动化和智能化程度高，人机交互性好。

本发明用途广泛，可用于居住、办公或公共场所室内环境下有一定体积和重量物品的输运、小物品递送、接待引导和常规巡视。潜在的应用场景包括：医院药品和物料输运、楼宇巡视和安防、前台迎宾和引导。使用本发明可避免人工频繁穿梭之苦，显著减轻人力负担、节省工时、提高业务效率。

另外，以上对本发明实施例所提供的一种轮式双臂室内输运机器人进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。