CN106737864A - 一种机器人运动学正解机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机器人运动学正解机构,用于测量机器人运动学正解结果的末端空间位置。包括安装框架,X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件及各轴相对应的位移测量装置;所述X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件通过直线轴承连接相互垂直安装,构成标准笛卡尔坐标系;所述位移测量装置分别装在X、Y、Z三轴上,用于测量三轴所移动的距离,并能得出运动时间和运动速度;机构末端通过机器人连接块与机器人末端执行器连接。通过机构外接数据处理显示设备,得出机器人的运动学实时正解空间位置和其他运动参数。本发明精度高、结构简单、操作方便。适用于机器人教学课程,能直观得出机器人的正解结果。
Description
技术领域
本发明公开了一种机器人运动学正解机构,涉及机器人运动学正解机构领域。
背景技术
操作臂运动学研究一直是机器人研究的重点和难点,其主要研究机器人各手臂各连杆间的位移关系、速度关系和加速度关系。机器人操作臂可以看作为一个开式运动链,由一系列连杆通过转动或移动关节串联而成。
运动学研究涉及正解和逆解,运动学正解是已知结构参数,及各个关节变量的值,从而计算末端执行器的位置和姿态,以及在知道机器人各个关节的变量值时,我们可以明确末端执行器的状态。
若有一个机构,当输入串联每个关节驱动值,能直接得出其末端执行器的位置,即机器人正解,使得机器人运动学解释变得可视化,能实时反映机器人的运动末端的参数,便于进行下一步的分析和验证。该机构能更好地适用于教学和实验研究。
发明内容
本发明弥补机器人研究领域的空缺,提供一种机器人运动学正解机构,精度高、结构简单、操作方便。适用于机器人教学课程及实验分析,能直接得出机器人末端的位置和速度等运动参数,补充了现有研究上的空缺。
本发明采用的技术方案如下:
一种机器人运动学正解机构,包括安装框架,X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件及各轴相对应的位移测量装置;所述X轴移动组件、Y轴移动组件、Z轴移动组件通过直线轴承连接相互垂直安装,构成标准笛卡尔坐标系;所述位移测量装置分别装在X、Y、Z三轴上,用于测量三轴所移动的距离,并能得出运动时间和运动速度;机构末端通过机器人连接块与机器人末端执行器连接。
所述的X轴移动组件由两根相互平行的X轴导轨,四个X轴导轨固定块,两个X轴滑块、以及直线轴承组成;所述四个X轴导轨固定块分别固定在安装框架的四个角上,两根X轴导轨两端固定在X轴导轨固定块上;所述直线轴承安装于X轴滑块内,并套在X轴导轨上;位移测量装置中的磁条固定座固定在安装框架内侧,磁性传感器通过传感器安装块上固定在X轴滑块上。
所述的Y轴移动组件由两根相互平行的Y轴导轨,Y轴滑块、直线轴承组成;所述两根Y轴导轨的两端固定在X轴滑块上,直线轴承安装于Y轴滑块内,并套在两根Y轴导轨上,位移测量装置中的磁条固定座两端固定在X轴滑块之间,磁性传感器通过传感器安装块上固定在Y轴滑块上。
所述的Z轴移动组件由两根相互平行的Z轴导轨、Z轴滑块、直线轴承组成,四个直线轴承安装于Z轴滑块内,并套在两根Z轴导轨上,两根Z轴导轨上下两端分别装有两个导轨固定块,所述Z轴滑块与Y轴滑块通过一块过渡板固定连接;位移测量装置中磁条固定座固定在过渡板的一侧,磁性传感器通过传感器安装块固定在上端的导轨固定块上;所述Y轴滑块下端装有一个平衡吊,平衡吊的吊环固定在T型连接块上,所述T型连接块固定在下端的导轨固定块上,下端的导轨固定块与机器人连接块连接。
所述位移测量装置均由磁性传感器、磁条、不锈钢覆盖条、磁条固定座、传感器安装块组成;所述磁条一面黏贴在磁条固定座的凹槽内,另一面贴有不锈钢覆盖条;磁性传感器安装在传感器安装块上;各轴移动组件上的位移测量装置结构相同仅长度有差别。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明用于测量机器人运动学正解结果的末端空间位置。通过X、Y、Z三轴移动装置以及三轴相对应的位移测量装置,相互垂直安装,构成标准笛卡尔坐标系。将Z轴末端与机器人末端相连,当机器人末端发生位置改变时,三轴机构随之移动,同时测出所移动的距离。得出机器人运动学的实时正解空间位置和其他运动参数。本发明精度高、结构简单、操作方便。适用于机器人教学课程和实验研究等,直观得出机器人的正解结果,便于下一步的分析验证。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的X轴移动组件结构示意图。
图3为本发明的X轴移动组件结构正视图。
图4为本发明的Y轴移动组件示意图。
图5为本发明的Z轴移动组件示意图。
图6为本发明的Z轴移动组件正视图。
图7为本发明的位移测量装置示意图。
图8为本发明的磁条安装示意图。
图9为本发明的一种具体使用方式结构示意图。
图10为本发明的一种具体使用方式主视图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施例做进一步的说明。
如图1所示,一种机器人运动学正解机构,包括安装框架1,X轴移动组件2、Y轴移动组件3、Z轴移动组件4及各轴相对应的位移测量装置5;所述X轴移动组件2、Y轴移动组件3、Z轴移动组件4通过直线轴承连接相互垂直安装,构成标准笛卡尔坐标系;所述位移测量装置5分别装在X、Y、Z三轴上,用于测量三轴所移动的距离,并能得出运动时间和运动速度;机构末端通过机器人连接块46与机器人末端执行器连接。
如图2和图3所示,所述的X轴移动组件2由两根相互平行的X轴导轨22,四个X轴导轨固定块21,两个X轴滑块24、以及直线轴承23组成;所述四个X轴导轨固定块21分别固定在安装框架1的四个角上,两根X轴导轨22两端固定在X轴导轨固定块21上;所述直线轴承23安装于X轴滑块24内,并套在X轴导轨22上;位移测量装置5中的磁条固定座54固定在安装框架1内侧,磁性传感器51通过传感器安装块55上固定在X轴滑块24上。
如图4所示,所述的Y轴移动组件3由两根相互平行的Y轴导轨31,Y轴滑块32、直线轴承33组成;所述两根Y轴导轨31的两端固定在X轴滑块24上,直线轴承33安装于Y轴滑块32内,并套在两根Y轴导轨31上,位移测量装置5中的磁条固定座54两端固定在X轴滑块24之间,磁性传感器51通过传感器安装块55上固定在Y轴滑块32上。
如图5和图6所示,所述的Z轴移动组件4由两根相互平行的Z轴导轨43、Z轴滑块45、直线轴承44组成,四个直线轴承44安装于Z轴滑块45内,并套在两根Z轴导轨43上,两根Z轴导轨43上下两端分别装有两个导轨固定块42,所述Z轴滑块45与Y轴滑块32通过一块过渡板41固定连接;位移测量装置5中磁条固定座54固定在过渡板41的一侧,磁性传感器51通过传感器安装块55固定在上端的导轨固定块42上;所述Y轴滑块32下端装有一个平衡吊47,平衡吊47的吊环固定在T型连接块48上,所述T型连接块48固定在下端的导轨固定块42上,下端的导轨固定块42与机器人连接块46连接。
如图7和图8所示,所述位移测量装置5均由磁性传感器51、磁条52、不锈钢覆盖条53、磁条固定座54、传感器安装块55组成;所述磁条52一面黏贴在磁条固定座54的凹槽内,另一面贴有不锈钢覆盖条53;磁性传感器51安装在传感器安装块55上;各轴移动组件上的位移测量装置5结构相同仅长度有差别。
本实施例装置的操作过程如下:
图9和图10为本发明机构的一种具体使用方式结构示意图和正视图,通过机器人连接块46将机器人运动学正解机构的Z轴移动组件4末端与SCARA机器人末端固定连接。当给SCARA机器人的四个关节电机输入一定的参数后,机器人末端位置发生变化,同时正解机构三轴发生相应的移动。在三轴上的磁性传感器51扫过磁条52,记录相应的位置变化数据,由外界的数据处理显示设备即可得出机器人末端实时的位置数据,及机器人的正解结果。本发明精度高、结构简单、操作方便。适用于机器人教学课程,能直观得出机器人的正解结果。
Claims (5)
1.一种机器人运动学正解机构,其特征在于:包括安装框架(1),X轴移动组件(2)、Y轴移动组件(3)、Z轴移动组件(4)及各轴相对应的位移测量装置(5);所述X轴移动组件(2)、Y轴移动组件(3)、Z轴移动组件(4)通过直线轴承连接相互垂直安装,构成标准笛卡尔坐标系;所述位移测量装置(5)分别装在X、Y、Z三轴上,用于测量三轴所移动的距离,并能得出运动时间和运动速度;机构末端通过机器人连接块(46)与机器人末端执行器连接。
2.根据权利要求1所述的机器人运动学正解机构,其特征在于:所述的X轴移动组件(2)由两根相互平行的X轴导轨(22),四个X轴导轨固定块(21),两个X轴滑块(24)、以及直线轴承(23)组成;所述四个X轴导轨固定块(21)分别固定在安装框架(1)的四个角上,两根X轴导轨(22)两端固定在X轴导轨固定块(21)上;所述直线轴承(23)安装于X轴滑块(24)内,并套在X轴导轨(22)上;位移测量装置(5)中的磁条固定座(54)固定在安装框架(1)内侧,磁性传感器(51)通过传感器安装块(55)上固定在X轴滑块(24)上。
3.根据权利要求1所述的机器人运动学正解机构,其特征在于:所述的Y轴移动组件(3)由两根相互平行的Y轴导轨(31),Y轴滑块(32)、直线轴承(33)组成;所述两根Y轴导轨(31)的两端固定在X轴滑块(24)上,直线轴承(33)安装于Y轴滑块(32)内,并套在两根Y轴导轨(31)上,位移测量装置(5)中的磁条固定座(54)两端固定在X轴滑块(24)之间,磁性传感器(51)通过传感器安装块(55)上固定在Y轴滑块(32)上。
4.根据权利要求1所述的机器人运动学正解机构,其特征在于:所述的Z轴移动组件(4)由两根相互平行的Z轴导轨(43)、Z轴滑块(45)、直线轴承(44)组成,四个直线轴承(44)安装于Z轴滑块(45)内,并套在两根Z轴导轨(43)上,两根Z轴导轨(43)上下两端分别装有两个导轨固定块(42),所述Z轴滑块(45)与Y轴滑块(32)通过一块过渡板(41)固定连接;位移测量装置(5)中磁条固定座(54)固定在过渡板(41)的一侧,磁性传感器(51)通过传感器安装块(55)固定在上端的导轨固定块(42)上;所述Y轴滑块(32)下端装有一个平衡吊(47),平衡吊(47)的吊环固定在T型连接块(48)上,所述T型连接块(48)固定在下端的导轨固定块(42)上,下端的导轨固定块(42)与机器人连接块(46)连接。
5.根据权利要求1所述的机器人运动学正解机构,其特征在于:所述位移测量装置(5)均由磁性传感器(51)、磁条(52)、不锈钢覆盖条(53)、磁条固定座(54)、传感器安装块(55)组成;所述磁条(52)一面黏贴在磁条固定座(54)的凹槽内,另一面贴有不锈钢覆盖条(53);磁性传感器(51)安装在传感器安装块(55)上;各轴移动组件上的位移测量装置(5)结构相同仅长度有差别。
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