CN106564048A - 一种微型协作机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型协作机械手，包括执行单元、机械手腕部关节、机械手肘部关节、机械手肩部关节、机械手腰部关节、急停开关、启动开关、停止开关、总线接口、碳纤维板、基座和CCD相机；所述执行单元安装在机械手腕部关节上；所述机械手肘部关节连接碳纤维板和执行单元；所述机械手肩部关节连接碳纤维板和机械手腰部关节；所述机械手腰部关节固定安装在基座上；所述基座上设置有急停开关、启动开关和停止开关；所述总线接口安装在基座一侧。该微型协作机械手，引入了视觉跟踪系统，可以实现四轴双联动，视觉软件采用图像识别算法技术，从而精确定位，算法符合人体工程学，可以优化机械手轨迹。

Description

一种微型协作机械手

技术领域

本发明涉及机械手应用技术领域，具体为一种微型协作机械手。

背景技术

随着科学技术的发展和社会的进步，机器人的运用越来越普及，机械手被广泛应用于各行各业中，机械手的研究取得了很大发展。处于对图像采集处理和机械手运动精度的需求，基于视觉反馈的机械手的轨迹优化方面的控制显得尤为重要。

本发明在原有机械手的基础上添加了视觉反馈装置，实现图像的处理和图像空间的转换，得到目标物体的三维坐标以及机械手末端夹手的实际位置，从而根据反馈信息对误差进行校正，最后在此基础上分析轨迹优化原理，讨论多重轨迹优化方法，实现机械手的运动轨迹优化控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型协作机械手，它能有效的解决背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微型协作机械手，包括执行单元、机械手腕部关节、机械手肘部关节、机械手肩部关节、机械手腰部关节、急停开关、启动开关、停止开关、总线接口、碳纤维板、基座和CCD相机；所述执行单元安装在机械手腕部关节上；所述机械手肘部关节连接碳纤维板和执行单元；所述机械手肩部关节连接碳纤维板和机械手腰部关节；所述机械手腰部关节固定安装在基座上；所述基座上设置有急停开关、启动开关和停止开关；所述总线接口安装在基座一侧。

进一步，所述机械手腕部关节上设置有CCD相机；所述CCD相机的信号输出端连接PC计算机的信号输入端，向计算机提供物体坐标参数。

进一步，所述机械手腕部关节、机械手肘部关节、机械手肩部关节和机械手腰部关节均为转动关节结构。

进一步，所述基座内还设置有视觉跟踪系统模块，PC计算机模块、PLC模块、电机模块、自然示教机模块。所述视觉跟踪系统模块包括视图，物料检测，监测信息，功能键和系统状态，所述视图包括工作环境视图，所述物料检测是对机械手臂抓取的物料进行检测，合格即可进行装配，所述监测信息包括当前所取物料的位置，物料种类和个数，产品的装配信息和装配进度最后对装配产品的检测，所述系统状态包括相机状态、机械手臂连接状态、系统运行状态、设备运行状态，所述功能键包括自动运行、停止、继续、回到原点、手动控制、系统设置，所述系统设置包括机械手臂连接设置、CCD连接测试、机械手原点设置、物料模板设置、装配位置设置、装配产品设置。

进一步，所述执行单元为半圆夹爪执行结构或手指夹爪执行结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该微型协作机械手，引入了视觉跟踪系统，可以实现四轴双联动，视觉软件采用图像识别算法技术，从而精确定位，算法符合人体工程学，可以优化机械手轨迹。机械手采用紧凑型关节，90度转向机构，碳纤维材质，具有轻便灵巧经济实惠特点，适用于IT制造、消费制造、通讯制造业，在装配过程中，提高效率同时减少了对专业人员的需求。整体结构简单，价格低廉，实用性强，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的半圆夹爪执行结构示意图；

图3为本发明的手指夹爪执行结构示意图；

附图标记中：执行单元1；机械手腕部关节2；机械手肘部关节3；机械手肩部关节4；机械手腰部关节5；急停开关6；启动开关7；停止开关8；总线接口9；碳纤维板10；基座11；CCD相机12；半圆夹爪执行结构a；手指夹爪执行结构b。

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做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。

请参阅图1~3，本发明提供一种技术方案：

一种微型协作机械手，包括执行单元1、机械手腕部关节2、机械手肘部关节3、机械手肩部关节4、机械手腰部关节5、急停开关6、启动开关7、停止开关8、总线接口9、碳纤维板10、基座11和CCD相机12；所述执行单元1安装在机械手腕部关节2上；所述机械手肘部关节3连接碳纤维板10和执行单元1；所述机械手肩部关节4连接碳纤维板10和机械手腰部关节5；所述机械手腰部关节5固定安装在基座11上；所述基座11上设置有急停开关6、启动开关7和停止开关8；所述总线接口9安装在基座11一侧。

进一步，所述机械手腕部关节2上设置有CCD相机12；所述CCD相机12的信号输出端连接PC计算机的信号输入端，向计算机提供物体坐标参数。

进一步，所述机械手腕部关节2、机械手肘部关节3、机械手肩部关节4和机械手腰部关节5均为转动关节结构。

进一步，所述基座11内还设置有视觉跟踪系统模块，PC计算机模块、PLC模块、电机模块、自然示教机模块。所述视觉跟踪系统模块包括视图，物料检测，监测信息，功能键和系统状态，所述视图包括工作环境视图，所述物料检测是对机械手臂抓取的物料进行检测，合格即可进行装配，所述监测信息包括当前所取物料的位置，物料种类和个数，产品的装配信息和装配进度最后对装配产品的检测，所述系统状态包括相机状态、机械手臂连接状态、系统运行状态、设备运行状态，所述功能键包括自动运行、停止、继续、回到原点、手动控制、系统设置，所述系统设置包括机械手臂连接设置、CCD连接测试、机械手原点设置、物料模板设置、装配位置设置、装配产品设置。

进一步，所述执行单元1为半圆夹爪执行结构a或手指夹爪执行结构b。

本发明各结构特征为：

执行单元，机械手的末端部件，可根据不同情况更换部件，抓取或者吸附。

机械手腕部关节，紧凑型关节，转动±360°。

机械手肘部关节，紧凑型关节，转动±360°。

机械手肩部关节，紧凑型关节，转动﹢109°至-168°紧凑型关节。

机械手腰部关节，紧凑型关节，转动±180°。

碳纤维板，关节之间起到连接作用，用碳纤维板比较轻便，刚性比较好，减轻机械手重量。

基座，里面有可编程PLC、脉冲板、电机驱动器、嵌入式电脑。

CCD相机，视觉检测，检测目标物体的坐标，500万像素相机，运用数字图像识别算法，从而精确定位，当有异物进入相机可视范围内时，可报警，使机械手运行更可靠。

本发明通过机器视觉末段引导来实现精确定位，快速达到指定位置（机械手一共有两个CCD相机，一个远场相机，一个近场相机，远场相机固定在工作台面的上方，近场相机固定在机械手手爪上。远场相机检测到物料后，机械夹爪通过指令程序快速移动到物料上方，通过夹爪上的近场相机连续检测物料外形参数细节，若和夹爪位姿不匹配，则校正夹爪，校正后向下移动夹爪，超声波定位距离，若不可抓取，则再进行校正直到抓取目标；使用材料和电机经济实惠,性价比高；使用四种传感器，实现智能化；机械手另加装四种传感器，力反馈传感器（也就是扭矩传感器），可以防止伤人；触觉传感器，识别物体有无和性质；振动传感器，监控状态，可事先预警；角度传感器，检测旋转位置。

机械手关节实现模块化，根据不同需求，可以定制，可以用在其他机械装置上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种微型协作机械手，包括执行单元、机械手腕部关节、机械手肘部关节、机械手肩部关节、机械手腰部关节、急停开关、启动开关、停止开关、总线接口、碳纤维板、基座和CCD相机；其特征在于：所述执行单元安装在机械手腕部关节上；所述机械手肘部关节连接碳纤维板和执行单元；所述机械手肩部关节连接碳纤维板和机械手腰部关节；所述机械手腰部关节固定安装在基座上；所述基座上设置有急停开关、启动开关和停止开关；所述总线接口安装在基座一侧。

2.根据权利要求1所述的一种微型协作机械手，其特征在于：所述机械手腕部关节上设置有CCD相机；所述CCD相机的信号输出端连接PC计算机的信号输入端，向计算机提供物体坐标参数。

3.根据权利要求1所述的一种微型协作机械手，其特征在于：所述机械手腕部关节、机械手肘部关节、机械手肩部关节和机械手腰部关节均为转动关节结构。

4.根据权利要求1所述的一种微型协作机械手，其特征在于：所述基座内还设置有视觉跟踪系统模块，PC计算机模块、PLC模块、电机模块、自然示教机模块，所述视觉跟踪系统模块包括视图，物料检测，监测信息，功能键和系统状态，所述视图包括工作环境视图，所述物料检测是对机械手臂抓取的物料进行检测，合格即可进行装配，所述监测信息包括当前所取物料的位置，物料种类和个数，产品的装配信息和装配进度最后对装配产品的检测，所述系统状态包括相机状态、机械手臂连接状态、系统运行状态、设备运行状态，所述功能键包括自动运行、停止、继续、回到原点、手动控制、系统设置，所述系统设置包括机械手臂连接设置、CCD连接测试、机械手原点设置、物料模板设置、装配位置设置、装配产品设置。

5.根据权利要求1所述的一种微型协作机械手，其特征在于：所述执行单元为半圆夹爪执行结构或手指夹爪执行结构。