CN108161974A - 一种操作机器人 - Google Patents

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Abstract

一种操作机器人，它涉及一种机器人，以解决现有机器人对复杂环境适应性差、对外部精密设备要求较高的问题，它包括基座、机械手臂、机械手、信号发射和接收装置和机器人控制系统；基座上安装有机械手臂，机械手臂上安装有机械手，基座上还安装有信号发射和接收装置和机器人控制系统，信号发射与接收装置与机器人控制系统连接，机器人控制系统控制机械手臂和机械手的动作。本发明用于设备操作。

Description

一种操作机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别是一种操作机器人。属于机器人领域。
背景技术
现有机器人技术可以代替人类在恶劣高强度条件下工作，效率高且便于管理，拥有良好的应用前景。但机器人技术应用大多单一，降低了对复杂工作环境的适应性。而功能较多的机器人对外部精密设备有较高的要求，数据大量采集和复杂的外界环境限制了这种机器人的使用。因此有必要设计一种多功能机器人，以少量成本获得对复杂环境的适应能力，同时减少对外部精密设备的依赖。
发明内容
本发明提出一种操作机器人，为解决现有机器人对复杂环境适应性差、对外部精密设备要求较高的问题。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
一种操作机器人包括基座、机械手臂、机械手、信号发射和接收装置和机器人控制系统；基座上安装有机械手臂，机械手臂上安装有机械手，基座上还安装有信号发射和接收装置和机器人控制系统，信号发射与接收装置与机器人控制系统连接，机器人控制系统控制机械手臂和机械手的动作。
进一步地，机械臂包括肩关节、大臂、肘关节、小臂和腕关节，肩关节安装在基座上，大臂安装在肩关节上并能相对肩关节转动，肘关节安装在大臂上并能相对大臂转动，小臂安装在肘关节上并能相对肘关节转动，腕关节安装在小臂上并能相对小臂转动。
进一步地，机械手包括夹持机械手、探测机械手和焊接机械手，夹持机械手、探测机械手和焊接机械手分别对应一个机械手臂；
夹持机械手包括螺杆、夹持基座、螺栓、卡爪、连接件和连杆；螺杆与夹持基座螺纹连接，螺杆一端与连接件连接，螺杆另一端与布置在夹持机械手对应的腕关节上的电机四的输出端连接，夹持基座两侧分别设有对称布置的连接杆和卡爪；夹持基座与连接杆铰接，连接杆与卡爪铰接，连杆两端分别与连接件与连接杆铰接；
探测机械手包括探测基座和超声波探测头，探测基座安装在探测机械手对应的腕关节上，超声波探测头安装在探测基座上；
焊接机械手包括焊接管、焊接基座和焊接旋转头；焊接基座安装在焊接机械手对应的腕关节上，焊接旋转头安装在焊接基座上，焊接管安装在焊接旋转头上。
本发明的有益效果是：本发明结构简单，设计合理，机械手可以分为多种类型，不同种类的机械手将用于不同场合。夹持机械手、探测机械手和焊接机械手三种机械手相互配合协同工作。能完成大量数据采集和传输，夹持式机械手与焊接式机械手根据超声波信号探测来定位工件，根据机器人数据采集建立外界环境坐标系。由机械人控制系统发布指令，完成工件夹取固定和焊接等操作。机器人手臂转动实现了不同的功能，提高智能化程度，实现节省人力，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明机器人整体结构图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的俯视图；
图4为机械手臂结构图；
图5为图4的俯视图；
图6为夹持机械手的结构图；
图7为图6的俯视图；
图8为图6的侧视图；
图9为探测机械手的结构图；
图10为图9的侧视图；
图11为焊接机械手的结构图；
图12为图11的侧视图；
图13为机器人控制系统、信号接收和发射装置和云计算控制系统连接关系图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式对本发明的技术方案做进一步地详细说明。
参见图1-图3说明，一种操作机器人包括基座1、机械手臂2、机械手3、信号发射和接收装置4和机器人控制系统5；
基座1上安装有机械手臂2，机械手臂2上安装有机械手3，基座1上还安装有信号发射和接收装置4和机器人控制系统5，信号发射与接收装置4与机器人控制系统5连接，机器人控制系统5控制机械手臂2和机械手3的动作。
参见图4-图5说明，机械臂2包括肩关节201、大臂202、肘关节203、小臂204和腕关节205，肩关节201安装在基座1上，大臂202安装在肩关节201上并能相对肩关节201转动，肘关节203安装在大臂202上并能相对大臂202转动，小臂204安装在肘关节203上并能相对肘关节203转动，腕关节205安装在小臂204上并能相对小臂204转动。肘关节为链式设计，
参见图4说明，为了方便对零件的夹取和焊接，大臂202的旋转轴的轴向、肘关节203的旋转轴的轴向、腕关节205的旋转轴的轴向两两相互垂直，肘关节203的旋转轴的轴向与小臂204的旋转轴的轴向平行。进一步地，本实施方式采用电机作为驱动力，大臂202内置有伺服电机一，该电机一带动大臂202周向转动，肘关节203有布置在大臂202上的电机二驱动旋转，腕关节205有布置在小臂204内的电机三驱动旋转。优选地，上述电机采用伺服电机。实现了平面内大幅度转角转动。
机械手可以分为多种类型，不同种类的机械手将用于不同场合。以夹持、数据采集、焊接机械手为例进行说明。参见图6-图12说明，机械手3包括夹持机械手31、探测机械手32和焊接机械手33，夹持机械手31、探测机械手32和焊接机械手33分别对应一个机械手臂2；
夹持机械手31包括螺杆311、夹持基座312、螺栓313、卡爪314、连接件315和连杆316；螺杆311与夹持基座312螺纹连接，螺杆311一端与连接件315连接，螺杆311另一端与布置在夹持机械手对应的腕关节205上的电机四的输出端连接，夹持基座312两侧分别设有对称布置的连接杆318和卡爪314；夹持基座312与连接杆318铰接，连接杆318与卡爪314铰接，连杆316两端分别与连接件315与连接杆318铰接；
探测机械手32包括探测基座321和超声波探测头322，探测基座321安装在探测机械手对应的腕关节205上，超声波探测头322安装在探测基座321上；
焊接机械手33包括焊接管331、焊接基座332和焊接旋转头333；焊接基座332安装在焊接机械手对应的腕关节205上，焊接旋转头333安装在焊接基座332上，焊接管331安装在焊接旋转头333上。焊接机械手由控制系统驱动，通过接收云计算网络端信号获得指令，确定坐标位置进行焊接。
上述实施方式中，为了保证夹持工作的稳定可靠，夹持基座312的每一侧各布置有两个连接杆318，所述夹持机械手还包括两个卡座317，夹持基座312两侧各安装一个卡座317，两个连接杆318的一端与卡座317铰接，两个连接杆318的另一端与卡爪314铰接。
一种操作机器人还包括云计算控制系统6，云计算控制系统6与信号发射和接收装置4连接。信号发射和接收装置4位于基座1，用于发射和接收信号。信号发射和接收装置4采用帕旗科技有限公司生产的型号PAT-260、2.4GHz无线影音发射、接收器。。
机器人控制系统5为基于ARM/X86多核处理器的机器人控制系统，与42BYGH40丝杆直线步进电机、BHH1612-400RC型超声波探头互相作用，接收云计算控制系统6返回结果并作出应答的机器人控制系统5。
如图13，云计算控制系统6，云计算是一种将计算分布在网络分布式计算机上，按使用量付费的网络模式，提供可用的、便捷的、按需的网络访问。而部署在云计算的控制系统，受外界干扰小、运算数据量大、可扩展性高、价廉等特点。该系统通过信号发射接收装置与云计算端相互作用。机器人端通过对外界环境检测，产生特定的信号，信号发射装置发送数据给云计算控制系统。云计算控制系统采用阿里云云计算平台，云服务器ECS，CPU：1核，内存：2GB(I/O优化)，带宽1Mbps，镜像win2012_64操作系统，实例规格族：共享型计算机。阿里云云计算平台是一种集存储、分类、数据挖掘、建模的多功能系统，当从机器人端接收数据，数据储存并分类，匹配已有算法，匹配模型最终做出判断。判断指令由机器人控制系统接收执行，给执行器(如电机、超声波探测头)。
工作原理
机器人控制系统5中存有预设命令，安装在基座1上的探测机械手32，采集外界环境数据，通过信号发射装置发送数据，云计算控制系统6接收数据，对接收的数据进行分类，通过网络海量数据和云计算强大的计算能力进行数据匹配算法，分析建模，作出处理并返回结果机器人，由信号接收装置接收控制信号，发出指令。夹持式机械手31与焊接式机械手33根据超声波探测头322信号探测来定位工件，根据机器人数据采集建立外界环境坐标系。由控制器发布指令，完成工件夹取固定和焊接等操作。可用于汽车覆盖件模具加工工艺参数数据挖掘。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (7)

1.一种操作机器人，其特征在于：它包括基座(1)、机械手臂(2)、机械手(3)、信号发射和接收装置(4)和机器人控制系统(5)；
基座(1)上安装有机械手臂(2)，机械手臂(2)上安装有机械手(3)，基座(1)上还安装有信号发射和接收装置(4)和机器人控制系统(5)，信号发射与接收装置(4)与机器人控制系统(5)连接，机器人控制系统(5)控制机械手臂(2)和机械手(3)的动作。
2.根据权利要求1所述一种操作机器人，其特征在于：机械臂(2)包括肩关节(201)、大臂(202)、肘关节(203)、小臂(204)和腕关节(205)，肩关节(201)安装在基座(1)上，大臂(202)安装在肩关节(201)上并能相对肩关节(201)转动，肘关节(203)安装在大臂(202)上并能相对大臂(202)转动，小臂(204)安装在肘关节(203)上并能相对肘关节(203)转动，腕关节(205)安装在小臂(204)上并能相对小臂(204)转动。
3.根据权利要求2所述一种操作机器人，其特征在于：大臂(202)的旋转轴的轴向、肘关节(203)的旋转轴的轴向、腕关节(205)的旋转轴的轴向两两相互垂直，肘关节(203)的旋转轴的轴向与小臂(204)的旋转轴的轴向平行。
4.根据权利要求3所述一种操作机器人，其特征在于：大臂(202)内置有伺服电机一，该电机一带动大臂(202)周向转动，肘关节(203)有布置在大臂(202)上的电机二驱动旋转，腕关节(205)有布置在小臂(204)内的电机三驱动旋转。
5.根据权利要求1、2、3或4所述一种操作机器人，其特征在于：机械手(3)包括夹持机械手(31)、探测机械手(32)和焊接机械手(33)，夹持机械手(31)、探测机械手(32)和焊接机械手(33)分别对应一个机械手臂(2)；
夹持机械手(31)包括螺杆(311)、夹持基座(312)、螺栓(313)、卡爪(314)、连接件(315)和连杆(316)；螺杆(311)与夹持基座(312)螺纹连接，螺杆(311)一端与连接件(315)连接，螺杆(311)另一端与布置在夹持机械手对应的腕关节(205)上的电机四的输出端连接，夹持基座(312)两侧分别设有对称布置的连接杆(318)和卡爪(314)；夹持基座(312)与连接杆(318)铰接，连接杆(318)与卡爪(314)铰接，连杆(316)两端分别与连接件(315)与连接杆318铰接；
探测机械手(32)包括探测基座(321)和超声波探测头(322)，探测基座(321)安装在探测机械手对应的腕关节(205)上，超声波探测头(322)安装在探测基座(321)上；
焊接机械手(33)包括焊接管(331)、焊接基座(332)和焊接旋转头(333)；焊接基座(332)安装在焊接机械手对应的腕关节(205)上，焊接旋转头(333)安装在焊接基座(332)上，焊接管(331)安装在焊接旋转头(333)上。
6.根据权利要求5所述的一种操作机器人，其特征在于：夹持基座(312)的每一侧各布置有两个连接杆(318)，所述夹持机械手还包括两个卡座(317)，夹持基座(312)两侧各安装一个卡座(317)，两个连接杆(318)的一端与卡座(317)铰接，两个连接杆(318)的另一端与卡爪(314)铰接。
7.根据权利要求1、2、3、4或6所述一种操作机器人，其特征在于：所述一种操作机器人还包括云计算控制系统(6)，云计算控制系统(6)与信号发射和接收装置(4)连接。
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