CN101913144A

CN101913144A - 移动机械臂

Info

Publication number: CN101913144A
Application number: CN 201010264122
Authority: CN
Inventors: 高雪官; 李智军; 武超; 戴磊
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: CN101913144B

Abstract

一种机器人技术领域的移动机械臂，包括：移动平台以及设置于移动平台上的机械臂和二维转动云台，所述的机械臂包括：腰关节、肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手爪，其中：腰关节连接肩关节，大臂的两端分别与肩关节和肘关节相连接，小臂的两端分别与肘关节和腕关节相连接，手爪与腕关节的末端相连。本发明作业空间广泛。由于机械手固定在移动平台上，因此可以进行移动作业，空间上不受限制；具有类似人眼的2自由度视觉功能，可以适用于远程操作和控制，同时，也可以进行图像信息采样；该机构可实现六轴联动，且整个系统有更高的刚度、姿态调整度和可靠性。

Description

移动机械臂

技术领域

本发明涉及的是一种机器人技术领域的装置，具体是一种移动机械臂。

背景技术

并联机器人控制运动平台时，与串连机器人相比有以下优点：(1)刚度大，结构稳定，承载能力强：(2)没有误差积累，精度高；(3)电机置于定平台上，运动负荷小，动态性能好；(4)位置反解易解，适于在线实时控制。但与串连机器人相比，并联机器人活动空间较小，活动平台的运动不如串联机器人手部灵活，位置正解难解。并联式与串联式结构有缺点正好相反，是一种“对偶”关系，如将并联式与串联式结构综合起来，充分利用各自优点，混联机器人更能满足一定条件下的性能要求。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN1634685，公开日2005-7-6，记载了一种“具有夹持力感觉的主操作手”，该技术采用关节式结构，具有7自由度，操作轻便灵活，可以轻松的到达规定操作空间的任意一点。由于该技术中操作手是固定在一固定操作平台上，这就限制了该操作手的作业空间，同时该操作手不具有视觉功能，所以不适用于远程操控。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种移动机械臂，其作业空间广泛。由于机械手固定在移动平台上，因此可以进行移动作业，空间上不受限制；具有类似人眼的2自由度视觉功能，可以适用于远程操作和控制，同时，也可以进行图像信息采样；该机构可实现六轴联动，且整个系统有更高的刚度、姿态调整度和可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：移动平台以及设置于移动平台上的机械臂和二维转动云台。

所述的移动平台包括：机架、工控机、电源、驱动器、主动轮、从动轮和电池组，其中：两个主动轮分别设置于机架的两侧，两个从动轮分别设置于机架底部的前部和后部，工控机、电源、驱动器和电池组分别设置于移动平台内，移动平台用一块隔板分为上下两层，驱动器置于下层，中心与主动轮轴处于同一平面；工控机置于平台上层中间，电源与硬盘分置左右两侧。

所述的驱动器包括：电机、减速器、编码器、输出轴套，其中：编码器安装到电机上，电机通过减速器连接到输出轴套，继而通过联轴器与主动轮轴连接。

所述的机械臂包括：腰关节、肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手爪，其中：腰关节连接肩关节，腰关节、肩关节的中轴线互相垂直相交，大臂的两端分别与肩关节和肘关节相连接，小臂的两端分别与肘关节和腕关节相连接，手爪与腕关节的末端相连。

所述的机械臂中：腰关节具有一个回转自由度，肩关节和肘关节各具有一个摆动自由度，小臂具有一个回转自由度，腕关节具有2个相互正交的摆动自由度和回转自由度，手爪具有1个移动开闭自由度。

所述的二维转动云台包括：第一直流减速电机、第二直流减速电机、第一编码器、第二编码器、垂直方向转动架、三个联轴器和水平方向转动架，其中：第一联轴器的两端分别与第一直流减速电机和垂直方向转动架的一侧相连接，垂直方向转动架的另一侧通过第二连轴器连接第一编码器，第二直流减速电机与水平方向转动架下侧相连接，第三联轴器的两端分别与水平方向转动架和第二编码器相连接。

附图说明

图1为本发明整体主视图及机械臂部分主视图。

图2为本发明移动平台的主视图。

图3为本发明转动云台的主视图。

图4为本发明转动云台的侧视图。

图5为本发明主动轮驱动电机连接主视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所述，本实例包括：移动平台1、二维转动云台2、机械臂3-8、，其中：机械臂3-8和二维转动云台2分别固定设置于移动平台1上。

所述的机械臂包括：腰关节3、肩关节4、大臂5、肘关节6、小臂7、腕关节8。其中：腰关节3具有1个回转自由度，肩关节4、肘关节6分别具有1个摆动自由度，小臂7具有1个回转自由度，腕关节8具有互相正交的1个摆动和1个回转自由度。连接关系为：腰关节3的输出连接肩关节4，腰关节3、肩关节4的中心轴线之间互相垂直相交，肩关节4的输出连接大臂5，肩关节4、大臂5的中心轴线互相垂直相交，大臂5和肘关节6连接，大臂5、肘关节6的中心轴线互相垂直相交，肘关节6的输出和小臂7连接，肘关节6、小臂7的中心轴线互相垂直，小臂7的输出和腕关节8连接，腕关节8的末端和手爪连接。

如图2所示，移动平台1包括：机架9，工控机10，电源11，电机的驱动器12，主动轮13，从动轮14，电池组15。机架9的两侧是两个主动轮13，机架9底部的前部和后部是两个从动轮14，主动轮13和从动轮14的结合使用实现移动平台前进、后退、左转和右转的功能。在机架9内部通过隔板将移动平台1内部分为两层。在上层，中间放置工控机10，在工控机10两侧分别放置电源11和硬盘16。在下层，放置各个电机的驱动器12，中间放置电池组15。

如图3和图4所示，所述的二维转动云台包括：摄像头17、垂直方向转动架18、第一联轴器19、第一直流减速电机20、第一电机支架21、水平方向转动架22、第一轴承座23、第二直流减速电机24、第二电机支架25、第二联轴器26、第一编码器支架27、第一编码器28、第二轴承座29、云台固定支架30、第二编码器支架31、第三联轴器32、第二编码器33，其中：摄像头17固定在垂直方向转动架18上，垂直方向转动架18挂在水平方向转动架22上，垂直方向转动架18的中心轴线和水平方向转动架22的中心轴线垂直相交，第一电机支架21用螺丝固定在水平方向转动架22右侧，第一直流减速电机20用螺丝固定在第一电机支架21上，第一直流减速电机20转轴通过第一联轴器19与垂直方向转动架18右侧轴头相连，第一编码器支架27用螺丝固定在水平方向转动架22左侧，第一编码器28用螺丝固定在第一编码器支架27上，第一编码器28通过第二联轴器26与垂直方向转动架18左侧轴头相连，第二直流减速电机24通过第一轴承座23与水平方向转动架22底部轴头相连，第二直流减速电机24用螺丝固定在第二电机支架25上，第二编码器支架31用螺丝固定在云台固定支架30上，第二编码器33用螺丝固定在第二编码器支架31上，第二编码器33通过第三联轴器32和第二轴承座31与水平方向转动架22顶部轴头相连，第二轴承座29用螺丝固定在云台固定支架30上部，第二电机支架25与云台固定支架30下部焊接。

如图5所示，主动轮13驱动系统包括：主动轮34、输出轴套35、减速器36、电机37、编码器38、减速器支架39。连接关系为：减速器36、电机37、编码器38固接在一起，编码器38固定在电机37的末端，减速器36用螺丝固定在减速器支架39上，减速器36的转轴与输出轴套35的一端相连接，输出轴套35的另一端用螺丝固定在主动轮34上。

Claims

1.一种移动机械臂，包括：移动平台以及设置于移动平台上的机械臂和二维转动云台，其特征在于：

所述的机械臂包括：腰关节、肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手爪，其中：腰关节连接肩关节，大臂的两端分别与肩关节和肘关节相连接，小臂的两端分别与肘关节和腕关节相连接，手爪与腕关节的末端相连；

2.根据权利要求1所述的移动机械臂，其特征是，移动平台包括：机架、工控机、电源、驱动器、主动轮、从动轮和电池组，其中：两个主动轮分别设置于机架的两侧，两个从动轮分别设置于机架底部的前部和后部，工控机、电源、驱动器和电池组分别设置于移动平台内。

3.根据权利要求1所述的移动机械臂，其特征是，所述的机械臂中：腰关节具有一个回转自由度，肩关节和肘关节各具有一个摆动自由度，小臂具有一个回转自由度，腕关节具有2个相互正交的摆动自由度和回转自由度，手爪具有1个移动开闭自由度。

4.根据权利要求1所述的移动机械臂，其特征是，所述的腰关节和肩关节的中轴线互相垂直相交。