CN103112002A - 智能移动机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能机械设备领域的智能移动机械手，由移动平台、智能控制装置、智能关节、位置检测装置和监控装置构成，该移动平台表面设有立式固定的安装支架，该智能关节为具有五个自由度，分别是手关节、腕关节、肘关节、肩关节和升降关节，该手关节、腕关节、肘关节和肩关节可绕轴方向转动。智能移动机械手，增加了该智能关节的灵活性和可靠性，能适应各种要求工序繁锁的生产线，同时，灵活便捷地解决了生产线上其它更细致的问题，减少一些不必要的设备投入；而且，该机械手为智能控制，配合其移动平台，从而使机械手以一定的精度达到设定位置。

Description

智能移动机械手

技术领域

本发明涉及智能机械设备领域，具体涉及智能移动机械手。

背景技术

所谓移动机械手，就是将机械手安装在移动平台之上。这种结构使机械手拥有几乎无限大的操作空间和高度的运动冗余性，并同时具有移动和操作功能，这使它优于移动机器人和传统的机械手，因此在危险作业、制造业、服务业等具有广阔的应用前景。但由于结构复杂、强耦合、非线性、非完整性等问题的存在，都使得对移动机械手的研究具有相当的挑战性。近年来，对移动机械手的控制策略、运动规划等方面的研究已越来越受到国内外的重视，并已经取得了一些有价值的研究成果。我国在这方面起步较晚，研究多集中在理论方面，目前还停留在仿真阶段。因此，设计制造一个实际的移动机械手平台，无论在理论上还是实践上都是非常有意义的。

随着社会生产不断进步和人们生活节奏不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。主要作用是完成机械部件的搬运工作，能放置在各种不同的生产线或物流流水线中，使零件搬运、货物运输更快捷、便利。但由于机械手在实际操作中所实施的场所环境不同，其要求的机械手各方面性能会不一样，机械手实施在生产线或者是物流流水线中，对机械手的要求不仅要满足其对物品的夹持性和稳定性，同时还要满足其活动性和灵活性，特别是面对工序繁多的生产线，需要配置多台机械手来实现某一同样动作，灵活性不强。现本发明人研究出一种能够使用在生产线或者物流流水线等工作场所的智能移动机械手，能同时满足以上的要求。

发明内容

本发明的目的是解决上缺陷，提供一种智能移动机械手，其能够通过智能控制，实现自由灵活移动，其关节灵活可靠，活动性强，能适应各种工序要求繁多的生产线。

本发明的目的是通过以下方式来实现的：

智能移动机械手，由移动平台、智能控制装置、智能关节、位置检测装置和监控装置构成，智能控制装置安装在移动平台内，该移动平台表面设有立式固定的安装支架，该智能关节、位置检测装置和监控装置均固定在安装支架上，该智能关节为具有五个自由度，该五个自由度分别是手关节、腕关节、肘关节、肩关节和升降关节，该手关节、腕关节、肘关节和肩关节可绕轴方向转动。

作为优选地，该移动平台为轮式移动平台，由对称分布的3个以上的偏心方向轮构成该轮式移动平台，移动平台具有前后、左右和自转3个自由度，轮式移动平台因其控制简单，运动稳定等特点。该移动平台也可为足式或者履带式。

作为优选地，该智能控制装置由PLC程序控制，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。

作为优选地，该安装支架侧面设有直线导轨，使该升降关节能在该直线导轨表面上下垂直运动。

作为优选地，在该安装支架顶端设有摄像机，摄像机的主机安装在移动平台内部。

作为优选地，在该安装支架后端设有显示器，用于操作者通过该显示器直观地分析数据，从而做出相关操作指令。

所述监控装置按其智能控制装置的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给智能控制装置，并与设定的位置进行比较，然后通过智能控制装置进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。

所述的执行机构为移动平台和智能关节，智能关节的末端可分为夹持式和吸附式，用于物品的抓取。机械手控制结束后，机械手的智能关节收敛于直线导轨前端，该状态也是控制开始时的初始状态。

本发明所产生的有益效果是：智能移动机械手，设置有五个自由度的智能关节，除升降关节外每个关节可绕轴方向转动，升降关节可沿直线导轨上下运动，从而增加了该智能关节的灵活性和可靠性，能适应各种要求工序繁锁的生产线，同时，其关节的增多使该机械手工作效率提高，灵活便捷地解决了生产线上其它更细致的问题，解决了传统机械手只能实现同一个循环动作的问题，减少一些不必要的设备投入。该机械手为智能控制，配合其移动平台，实现其位移，可以通过智能控制进行操作，从而使机械手以一定的精度达到设定位置，可以及时调动至生产线上的其它位置进行工作。

附图说明

图1为本发明智能移动机械手的整体结构示意图；

图2为本发明智能移动机械手的智能关节的初始状态示意图；

图中虚线为各关节轴的方向，1移动平台，2安装支架，3手关节，4腕关节，5肘关节，6肩关节，7升降关节，8摄像机，9显示器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本实施例，参照图1和图2，智能移动机械手，由移动平台1、智能控制装置、智能关节、位置检测装置和监控装置构成，智能控制装置安装在移动平台1内，该移动平台1表面设有立式固定的安装支架2，该智能关节、位置检测装置和监控装置均固定在安装支架2上，该智能关节为具有五个自由度，该五个自由度分别是手关节3、腕关节4、肘关节5、肩关节6和升降关节7，该手关节3、腕关节4、肘关节5和肩关节6可绕轴方向转动。该安装支架2侧面设有直线导轨，使该升降关节7能在该直线导轨表面上下垂直运动，在该安装支架2顶端设有摄像机8，在该安装支架2后端设有显示器9，用于操作者通过该显示器9直观地分析数据，从而做出相关操作指令，当动作有错误或发生故障时即可从该显示器9发出报警信号。

其中，该移动平台1为轮式移动平台1，由对称分布的3个以上的偏心方向轮构成该轮式移动平台1，移动平台1具有前后、左右和自转3个自由度，轮式移动平台1因其控制简单，运动稳定等特点。该智能控制装置由PLC程序控制，采用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作，所述的执行机构为移动平台1和智能关节。

智能移动机械手，设置有五个自由度的智能关节，除升降关节7外每个关节可绕轴方向转动，升降关节7可沿直线导轨上下运动，从而增加了该智能关节的灵活性和可靠性，能适应各种要求工序繁锁的生产线，同时，其关节的增多使该机械手工作效率提高，灵活便捷地解决了生产线上其它更细致的问题，解决了传统机械手只能实现同一个循环动作的问题，减少一些不必要的设备投入。而且，该机械手为智能控制，配合其移动平台1，实现其位移，可以通过智能控制进行操作，从而使机械手以一定的精度达到设定位置，从而可以及时调动至生产线上的其它位置进行工作，位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给智能控制装置，并与设定的位置进行比较，然后通过智能控制装置进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置，如图2所述，机械手控制结束后，机械手的智能关节收敛于直线导轨前端，该状态也是控制开始时的初始状态。

以上内容是结合具体的优选实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.智能移动机械手，由移动平台、智能控制装置、智能关节、位置检测装置和监控装置构成，该移动平台表面设有立式固定的安装支架，该智能关节、位置检测装置和监控装置均固定在安装支架上，其特征在于：该智能关节为具有五个自由度，该五个自由度分别是手关节、腕关节、肘关节、肩关节和升降关节，该手关节、腕关节、肘关节和肩关节可绕轴方向转动。

2.根据权利要求1所述的智能移动机械手，其特征在于：该移动平台为轮式移动平台，由对称分布的3个以上的偏心方向轮构成该轮式移动平台，移动平台具有前后、左右和自转3个自由度。

3.根据权利要求1所述的智能移动机械手，其特征在于：该安装支架侧面设有直线导轨，使该升降关节能在该直线导轨表面上下垂直运动。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的智能移动机械手，其特征在于：在该安装支架顶端设有摄像机，摄像机的主机安装在移动平台内部。

5.根据权利要求1～3任意一项所述的智能移动机械手，其特征在于：在该安装支架后端设有显示器。

Images