(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 202211040354.X (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 郭伟超　盛鑫军　朱向阳　 (74)专利代理 机构 上海旭诚知识产权代理有限 公司 312 20 专利代理师 郑立 (51)Int.Cl. B25J 9/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种仿人双臂机器人及其拟人协作路径规 划方法 (57)摘要 本发明公开了一种仿人双臂机器人及其拟 人协作路径规划方法， 涉及双臂协作机器人领 域， 其特征在于， 包括头部模块、 双机械臂和躯 干， 其中， 所述头部模块包括双目立体视觉组件、 两自由度颈部和中心板； 所述双目立体视觉组件 包括第一驱动结构、 第二驱动结构、 眼眶和眼球， 所述第一驱动结构用于驱动所述眼球的左右运 动， 所述第二驱动结构用于驱动所述眼眶做仰俯 运动； 所述两自由度颈部能驱动所述中心板做往 复圆周运动和头部俯仰运动。 本发 明的仿人双臂 机器人更像人类的双眼和颈部， 兼顾了协作路径 自主化和拟人化， 更容易确定物体的三维轮廓并 实时调整视野， 进而确保双臂动作精准， 拓展了 在教育、 陪护、 助老助残等场景应用潜力。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115319729 A 2022.11.11 CN 115319729 A 1.一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 包括头部模块、 双机械臂和躯干， 其中， 所述头部 模块包括双目立体视觉组件、 两自由度颈部和中心板； 所述双目立体视觉组件包括第一驱 动结构、 第二驱动结构、 眼眶和眼球， 所述第一驱动结构与所述中心板相连， 所述第一驱动 结构用于驱动所述眼球的左右运动， 所述第二驱动结构与所述中心板相连， 所述第二驱动 结构用于驱动所述眼眶做仰俯运动； 所述头部模块通过所述两自由度颈部与所述躯干相 连， 所述两 自由度颈部与所述中心板相连， 所述两 自由度颈部能驱动所述中心板做往复圆 周运动和头 部俯仰运动， 所述双机 械臂与所述躯 干相连。 2.如权利要求1所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述眼球为仿人眼， 所述眼 球数量为2个， 所述双目立体视觉组件还包括眼眶支架， 所述眼眶支架与所述中心板和所述 眼眶相连， 所述第一驱动结构包括2个第一直线电机、 第一安装板、 第一固定板， 所述第一直 线电机安装在所述第一安装板上， 由所述第一固定板固定， 所述眼眶与所述第一安装板相 连， 2个所述第一 直线电机分别驱动2个所述眼球的左右运动。 3.如权利要求2所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述第 一驱动结构还包括第 一直线电机连接件和 第一连杆， 所述第一直线电机连接件与所述第一直线电机的电机轴相 连， 所述第一 直线电机连接件与所述眼球通过 所述第一连 杆相连。 4.如权利要求2所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述第 二驱动结构包括第 二 直线电机、 第二直线电机连接件、 第二连杆、 异形连杆、 第二安装板和 第二固定板， 所述第二 直线电机固定在第二安装板上， 所述第二直线电机由所述第二固定板固定在中心板上， 所 述第二直线电机连接件与所述第二直线电机的电机轴相连， 所述第二直线电机连接件通过 所述第二连杆与所述异形连杆相连， 所述异形连杆与所述第一安装板相连， 所述第二直线 电机用于驱动所述眼眶做仰俯运动。 5.如权利要求1所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述两自由度颈部包括双轴 舵机、 双轴轴盘连接件、 舵机中心板连接件和双轴舵机座， 所述双轴舵机安装在所述双轴舵 机座上， 所述双轴 舵机与所述双轴轴盘连接件相连， 所述双轴轴盘连接件通过所述舵机中 心板连接件与所述中心板相连， 所述双轴舵机驱动所述中心板做头 部俯仰运动。 6.如权利要求5所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述两自由度颈部还包括单 轴舵机、 单轴舵机座， 所述单轴舵机座与所述躯干相连， 所述单轴舵机安装在所述单轴舵机 座上， 所述双轴舵机座与所述单轴 舵机相连， 所述单轴 舵机驱动所述中心板做往复圆周运 动。 7.如权利要求1所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述双机械臂包括左肩关 节、 右肩关节、 左肘关节、 右肘关节、 左五指 灵巧手和右五指 灵巧手， 所述双机械臂 通过所述 左肩关节和所述右肩关节与所述躯 干相连。 8.如权利要求1所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述头部模块还包括外 壳支 撑件， 所述外壳支撑件安装在所述中心板上。 9.如权利要求8所述的一种仿人双臂机器人， 其特征在于， 所述头部模块还包括外壳， 所述外壳包括前部外壳和后部外壳， 所述前部外壳与所述外壳支撑件和所述中心板相连， 所述后部 外壳与所述前部 外壳连接安装。 10.一种操作如权利要求1 ‑9所述的仿人双臂机器人的拟人协作路径规划方法， 其特征 在于， 所述方法包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115319729 A 2步骤1、 采集日常活动中人体双臂 协作的运动轨 迹数据集； 步骤2、 通过对所述运动轨迹数据集的聚类分析， 规划出不同操作任务对应的自然平滑 的拟人协作路径模型； 步骤3、 通过双目立体视觉组件的两个仿人眼采集环境及目标物的图像信息并计算三 维几何信息， 并实时跟踪左五指灵巧手和右五指灵巧手的空间位姿， 建立手眼关系模型； 步骤4、 根据所述手眼关系模型确认机械臂手部的起始点和操作任务的终点， 通过匹配 所述拟人协作路径模型， 预测最优的拟人协作路径， 所述最优的拟人协作路径是根据所述 目标物的几何属 性与空间位置， 同时对多个抓取手势和机械臂的运动轨迹进行联合规划， 在线选择的机 械臂的轨 迹和抓取手势。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115319729 A 3