(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211055563.1 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 南通大学 地址 226000 江苏省南 通市啬园路9号 (72)发明人 陶怀仁　周成瑞　陈嘉俪　王佳裔　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 徐激波 (51)Int.Cl. B25J 5/00(2006.01) B25J 19/02(2006.01) B25J 15/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种智能机 器人 (57)摘要 本发明公开一种智能机器人， 包括车架、 控 制系统、 传感器感知机构、 执行机构。 所述控制系 统包括树莓派、 控制模块、 传感器组、 驱动器及电 机控制组、 电源模块以及降压稳压模组。 本发明 以智能端高效处理摄像头、 激光雷达读取场景信 息， 进行环境构建处理， 可进行自动、 语音控制或 上位机操控抓取物品， 以及可跟随和远程操控抓 取放置； 步进电机控制机械臂执行运动， 并通过 限位开关进行位置边界判断。 结合树莓派网络端 实时处理， 并以控制模块进行Ether ‑CAT以太网 驱动， 实现低延 迟、 高效控制， 进一步实现提高处 理端、 执行端的效率， 使得其更加 智能化。 实现对 于自动智能化的要求， 以及可通过远程操控， 语 音控制等， 完成所需要的任务。 权利要求书2页 说明书5页 附图8页 CN 115284250 A 2022.11.04 CN 115284250 A 1.一种智能机器人， 其特征在于， 包括车架、 传感器感知机构、 执行机构以及控制系统； 所述车架包括车架底盘 （8） 、 位于车架底盘 （8） 上的机械臂机构 （4） 以及设置在机械臂机构 （4） 一端的机 械爪机构 （3） ； 所述车架底盘 （8） 包括车身底盘 （801） ； 所述车身底盘 （801） 下端中心位置设置有控制 机械臂机构 （4） 运动的机械臂旋转驱动电机 （802） ； 所述机械臂旋转驱动电机 （802） 的四周 绕车身底盘 （801） 中心轴线方向均匀布置有多个用于连接福来轮 （805） 的轮子步进驱动电 机 （803） ； 所述轮子步进驱动电机 （803） 设置在固定于车身底盘 （801） 下端面的步进电机支 架 （804） ； 所述机械臂机构 （4） 包括机械臂转动 齿轮 （401） 、 机械臂杆 （402） 、 限位开关 （403） 、 步进 电机 （404） 、 步进电机转轴齿轮 （405） 、 激光雷达 （406） 、 机械臂轴承 （7） 以及电滑环 （407） ； 所 述机械臂转动齿轮 （401） 与机械臂杆 （402） 连接； 所述机械臂转动齿轮 （401） 与步进电机转 轴齿轮 （405） 啮合连接； 所述步进电机轴齿轮 （405） 与步进电机 （404） 的电机轴连接； 所述激 光雷达 （406） 搭载电滑环 （407） 用于做单方向可持续循环， 进 行当前所处环 境周围的实时监 测监控， 并利用摄像头 （1） 进 行环境构建， 实现三 维立体环 境构建； 所述机械臂轴承 （7） 用于 控制机械臂的旋转， 其轴承与车身以及与机械臂交界处各有一环形板， 两环形板有M3大小 螺丝孔洞， 并于车身底盘 （801） 相连， 用于螺母对其进行位置固定， 其保证机械臂运动过程 中底部机械臂旋转驱动电机 （802） 带动轴承和 机械臂进行旋转运动的同时， 保证轴承相对 车身位置固定； 所述机械爪机构 （3） 包括与机械臂杆 （402） 连接 的可拆卸爪子吸合盘 （301） ； 所述可拆 卸爪子吸合盘 （301） 一侧设置有爪子固定机械臂吸合盘 （302） ； 所述爪子固定机械臂吸合盘 （302） 一侧设置有铜柱 （303） ， 多根铜柱 （303） 之间的空腔内设置有直流电机 （304） ； 所述直 流电机 （304） 安装在爪子固定机械臂吸合盘 （302） 一侧固定， 其一侧通过丝杆305与机械爪 （306） 连接； 所述机械臂杆 （402） 所在支架一侧设置有机械臂角度调整舵机 （2） 以及摄像头 （1） ， 机械臂角度调整舵机 （2） 用于控制机械爪 （306） 进行上下调节位置； 所述机械爪 （306） 的指尖抓取位置处设置有电容式接触感应器 （307） ； 和压力传感器 （308） ， 其指尖位置处采 用防滑硅胶 （3 09） 。 2.根据权利要求1所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述福来轮 （805） 以及控制其 运动的轮子步进驱动电机 （80 3） 的组件设置有3个， 且呈120度角驱动福来轮运动。 3.根据权利要求1所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述机械臂杆 （402） 的端头两 侧各设置有一个机械臂转动齿轮 （401） ， 与其对应的步进电机转轴齿轮 （405） 及其组件设置 有2组， 且 对称布置在用于安装机 械臂转动齿轮 （401） 的安装架两侧。 4.根据权利要求1所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述执行机构包括以太网驱动 器， 机械臂角度调整舵机 （2） 、 步进电机 （404） 和直 流电机 （3 04） 。 5.根据权利要求1所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述控制系统包括树莓派、 控 制模块、 传感器组、 驱动器及电机控制组、 电源模块以及降压稳压模组； 所述树莓派用以实 现网络远程控制、 语音信号处理、 当前环境构建处理等多智能化控制方式； 所述传感器组包 括激光雷达 （406） 、 摄像头 （1） 和语音模块， 其用于获取或感知当前环 境， 并发送到树莓 派进 行相关处理； 所述驱动器为YAKOTEC的MS ‑mini3E， 其以英飞凌带有Eth er‑CAT,为驱动芯片， 可进行以太网驱动， 实现低延迟， 多轴同步控制； 所述控制模块为为STM32F407主控芯片， 进权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115284250 A 2行与树莓派进 行通信， 接收信息， 并发送到电机驱动器进行驱动电机控制组工作； 所述电源 模块以及降压稳压模组分别给树莓派、 传感器组、 驱动器及电机控制组供以合适的工作电 压、 电流。 6.根据权利要求5所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述控制模块还包括显示屏模 块， 其用于 显示当时任务状态， 以及当前环境的雷达示 意图。 7.根据权利要求5所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述电源模块采用电池供电以 及载有太阳能充电， 实现室外 工作的节能环保。 8.根据权利要求5所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述降压稳压模组采用NPN型 三极管， 可实现定制工作电压以及工作电流， 采用齐纳二极管实现稳定电压 。 9.根据权利要求5所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述电机控制组包括直流电机 （304） 、 步进电机 （404） 以及机械臂角度调整 舵机 （2） ； 同时采用以太网来进 行低延时驱动控 制。 10.根据权利要求1所述的一种智能机器人， 其特征在于， 所述传感器感知机构包括摄 像头 （1） 、 激光雷达 （406） 、 压力传感器 （308） 、 电容式接触感应器 （307） 以及限位开关 （403） ， 其用于将上述机构的传感信息传递给控制系统并进行实时分析。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115284250 A 3