CN108858247A - 机械臂及具有其的乒乓球机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械臂及具有其的乒乓球机器人，涉及机器人技术领域，该机械臂所述机械臂包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、联动结构、第四驱动关节以及末端执行器，第一驱动关节与第二驱动关节连接，联动结构与第一驱动关节和第二驱动关节连接，第三驱动关节与联动结构连接，第四驱动关节与第三驱动关节连接，末端执行器与第四驱动关节连接，第一驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节具有旋转自由度，第二驱动关节具有伸缩自由度，联动结构用于调节所述第三驱动关节的自由度，该乒乓球机器人包括上述机械臂和直线运动模组，该乒乓球机器人运动范围大，运动速度快、击球速度快。

Description

机械臂及具有其的乒乓球机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机械臂及具有其的乒乓球机器人。

背景技术

乒乓球机器人是一种能够和人类打兵乓球的机器人。

现有的乒乓球机器人主要有以下两种形式：1、将一个五自由度并联机械臂倒挂固定于乒乓球桌的上面，该并联机械臂的末端连接有乒乓球拍。2、乒乓球机器人包括一个五自由度的串联机械臂和与乒乓球桌宽度方向平行的直线滑台，机械臂可沿着乒乓球桌宽度方向进行直线运动。

一般来说，相同规格的情况下，并联机械臂的运动空间比串联机械臂的运动空间要小很多，所以上述第一种乒乓球机器人的运动范围非常有限，上述第二种机器人虽然在X方向的运动范围足够大，但是在Y方向上运动范围太小，(其中X、Y方向请参阅图8所示)只能击打靠近球桌边缘的乒乓球，而且该串联机器人点到点的运动速度慢，没法接到较高球速的乒乓球。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械臂及具有其的乒乓球机器人，以解决现有技术中的乒乓球机器人运动速度慢、击球速度慢的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一方面提供一种机械臂，所述机械臂包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、联动结构、第四驱动关节以及末端执行器，所述第一驱动关节与所述第二驱动关节连接，所述联动结构与所述第一驱动关节和所述第二驱动关节连接，所述第三驱动关节与所述联动结构连接，所述第四驱动关节与所述第三驱动关节连接，所述末端执行器与所述第四驱动关节连接，所述第一驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节具有旋转自由度，所述第二驱动关节具有伸缩自由度，所述联动结构用于调节所述第三驱动关节的自由度。

如上所述机械臂，所述第一驱动关节的固定端安装在基座上；所述第二驱动关节包括第一安装板、同步驱动组件，第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一安装板与所述第一驱动关节的输出端连接，所述第二驱动关节的固定端安装在所述第一安装板上，所述第一连杆和所述第三连杆铰接，所述第二连杆和所述第四连杆铰接，所述第三连杆和所述第四连杆铰接，所述同步驱动组件用于驱动所述第一连杆和第二连杆实现同步运动；

所述联动结构包括第一保持杆、第二保持杆、第三保持杆、第四保持杆、第五保持杆和第六保持杆，所述第一保持杆的第一端固定于所述基座上，所述第二保持杆的第一端铰接于所述第一连杆上，所述第一保持杆的第二端铰接于所述第二保持杆的第二端，所述第一保持杆的第一端、所述第二保持杆的第一端、所述第一保持杆和所述第二保持杆的铰接端、所述第一驱动关节的输出端构成平行四边形结构，所述第三保持杆的第一端铰接于所述第一保持杆和所述第二保持杆的铰接端，所述第四保持杆第一部分的第一端和第二端分别与所述第三保持杆的第二端和所述第一连杆的第二端铰接，所述第四保持杆第一部分与所述第二保持杆、第三保持杆和第一连杆构成平行四边形结构，所述第四保持杆第二部分的第一端和第二端分别铰接于所述第五保持杆的第一端和第三连杆的第一端，所述第六保持杆的第一端和第二端分别铰接于所述第五保持杆的第二端和第三连杆的第二端，所述第四保持杆第二部分与所述第五保持杆、第六保持杆和第三连杆构成平行四边形结构；

所述第三驱动关节的固定端安装在所述第六保持杆上，所述第三驱动关节的输出端与水平面垂直；

所述第四驱动关节的固定端安装在第二安装板上，所述第二安装板与所述第三驱动关节的输出端连接，所述末端执行器与所述第四驱动关节的输出端连接。

如上所述机械臂，所述同步驱动组件包括双面齿同步带、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮、第一张紧轮、第一减速器和第二减速器，所述第一同步轮固定于所述第二驱动关节的输出端，所述第二同步轮、第三同步轮通过所述双面齿同步带与所述第一同步轮连接，所述第一张紧轮用于调节所述双面齿同步带的张紧度，所述第二同步轮和所述第三同步轮分别与所述第一减速器和所述第二减速器的输入轴连接，所述第一减速器和所述第二减速器的减速比相同。所述第一连杆和所述第一减速器的输出轴连接，所述第二连杆和所述第二减速器的输出轴连接。

如上所述机械臂，所述同步驱动组件包括同步带、第四同步轮、第五同步轮、第二张紧轮、第一齿轮和第二齿轮，所述第四同步轮固定于所述第二驱动关节的输出端，所述第五同步轮通过所述同步带与所述第四同步轮连接，所述第二张紧轮用于调节所述同步带的张紧度，所述第一齿轮与所述第五同步轮连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第一连杆和所述第一齿轮连接，所述第二连杆和所述第二齿轮连接。

如上所述机械臂，所述第一安装板包括第一安装面和第二安装面，所述第一驱动关节的输出端安装于所述第一安装面上，所述第二驱动关节的固定端安装于所述第二安装面上，所述第一驱动关节的输出端和所述第二驱动关节的输出端同轴线布置。

本发明另一方面提供一种乒乓球机器人，所述乒乓球机器人包括直线运动模组和机械臂；

所述直线运动模组包括直线驱动结构和直线滑轨，所述机械臂与所述直线驱动结构连接，所述直线驱动结构用于驱动所述机械臂沿所述直线滑轨移动，其中，所述乒乓球机器人在使用时，所述直线滑轨与乒乓球桌沿长度方向的中线平行；

所述机械臂为上述所述的机械臂，其中执行器为乒乓球拍。

如上所述乒乓球机器人，所述直线运动模组为直线滑台。

如上所述乒乓球机器人，还包括用于支撑所述直线滑台的支撑支架，所述支撑支架包括第一门型框架和第二门型框架，所述滑轨的第一端固定在所述第一框架上，所述滑轨的第二端固定在所述第二框架上，所述第一门型框架和第二门型框架的宽度均大于乒乓球桌的宽度。

如上所述乒乓球机器人，还包括视觉支架，所述视觉支架上设置有摄像头，所述视觉支架和所述支撑支架位于乒乓球桌的同侧。

所述视觉支架设置在所述第一门型框架或者所述第二门型框架上，所述视觉支架上设置有两个所述摄像头。

如上所述乒乓球机器人，所述直线滑台吊装于乒乓球桌一侧的上方。

本发明的机械臂包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节和用于调节所述第三驱动关节自由度的联动结构，本发明中所述第一驱动关节为转动驱动关节，第二驱动关节为直线运动驱动关节，第一驱动关节和第二驱动关节的耦合运动在实现较大运动范围的同时，也极大的提升了点到点的运动速度，通过设置联动结构，取代了一个主动控制关节，减小了整个机械臂的质量、驱动功率和控制难度。

本发明的乒乓球机器人包括直线运动模组和机械臂，直线运动模组使乒乓球机器人运动范围在Y方向上有很大提高，机械臂包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节和用于调节所述第三驱动关节自由度的联动结构，第一驱动关节为转动驱动关节，第二驱动关节为直线运动驱动关节，通过第一驱动关节和第二驱动关节的配合能够更快的带动第三驱动关节、第四驱动关节在XZ平面内运动，从而提升乒乓球机器人的运动速度和乒乓球拍在XYZ空间内的运动范围，联动结构使得第三驱动关节的驱动轴始终保持竖直方向，利于第三驱动关节、第四驱动关节调整乒乓球拍的姿态，乒乓球的击球速度由直线运动模组在Y方向的运动速度和第三驱动关节产生的Y方向的线速度组成，能够较大地提升击球速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的机械臂在一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的机械臂在一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的机械臂联动结构运动原理示意图；

图4为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图；

图6为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图；

图7为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图；

图8为本发明实施例提供的乒乓球机器人使用状态的结构示意图。

附图标记说明：

1－机械臂； 2－直线运动模组；

3－乒乓球桌； 11－第一驱动关节；

12－第二驱动关节； 13－第三驱动关节；

14－联动结构； 15－第四驱动关节；

16－末端执行器； 21－直线滑轨；

22－支撑支架； 23－视觉支架；

111－基座； 121－第一安装板；

122－第一连杆； 123－第二连杆；

124－第三连杆； 125－第四连杆；

141－第一保持杆； 142－第二保持杆；

143－第三保持杆； 144－第四保持杆；

145－第五保持杆； 146－第六保持杆；

1211－双面齿同步带； 1212－第一同步轮；

1213－第二同步轮； 1214－第三同步轮；

1215－第一张紧轮； 1216－第一减速器；

1217－第二减速器； 1218－同步带；

1219－第四同步轮； 1220－第五同步轮；

1221－第二张紧轮； 1222－第一齿轮；

1223－第二齿轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

现有的乒乓球机器人主要有以下两种形式：1、将一个五自由度并联机械臂倒挂固定于乒乓球桌的上面，该并联机械臂的末端连接有乒乓球拍。2、乒乓球机器人包括一个五自由度的串联机械臂和与乒乓球桌宽度方向平行的直线滑台，机械臂可沿着乒乓球桌宽度方向进行直线运动。

一般来说，相同规格的情况下，并联机械臂的运动空间比串联机械臂的运动空间要小很多，所以上述第一种乒乓球机器人的运动范围非常有限，上述第二种机器人虽然在X方向的运动范围足够大，但是在Y方向上运动范围太小，(其中X、Y方向请参阅图4所示)只能击打靠近球桌边缘的乒乓球，而且该串联机器人点到点的运动速度慢，没法接到较高球速的乒乓球。

本发明基于以上问题提出一种机械臂及具有其的乒乓球机器人。

以下对本申请中的部分用语进行解释说明，以便本领域技术人员理解。

转动惯量，是刚体绕轴转动时惯性(回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性)的量度。

直线滑台，直线滑台是一种能提供直线运动的机械结构。

下面结合具体实施例对本发明提供的机械臂及具有其的乒乓球机器人进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例提供的机械臂在一视角的结构示意图，图2为本发明实施例提供的机械臂在一视角的结构示意图，请参阅图1、2所示，本实施例提供一种机械臂，所述机械臂1包括第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13、联动结构14、第四驱动关节15以及末端执行器16，所述第一驱动关节11与所述第二驱动关节12连接，所述联动结构14与所述第一驱动关节11和所述第二驱动关节12连接，所述第三驱动关节13与所述联动结构14连接，所述第四驱动关节15与所述第三驱动关节13连接，所述末端执行器16与所述第四驱动关节15连接，所述第一驱动关节11、第三驱动关节13、第四驱动关节15具有旋转自由度，所述第二驱动关节12具有伸缩自由度，所述联动结构14用于调节所述第三驱动关节13的自由度。

本实施例中，所述第一驱动关节11和第二驱动关节12用于调整所述第三驱动关节13在XZ平面内的位置，所述联动结构14用于调节所述第三驱动关节13在所述XZ平面内的姿态，使第三驱动关节13的轴线始终保持竖直方向。其中X、Y、Z的方向请参阅图4中所示。本实施例的第一驱动关节11为转动驱动关节，第二驱动关节12为直线运动驱动关节，本发明选择采用极坐标系的运动方式使得机械臂的运动机构尺寸小，重量轻，而且采用极坐标的运动方式，第一驱动关节11和第二驱动关节12配合能够快速的带动第三驱动关节13和第四驱动关节15在XZ平面内的运动，通过设置联动结构，减小了整个机械臂的质量和驱动功率，并且由于设置联动结构减少了一个主动控制关节，降低了控制难度。

进一步地，本实施例中所述第一驱动关节11的固定端安装在基座111上；所述第二驱动关节12包括第一安装板121、同步驱动组件，第一连杆122、第二连杆123、第三连杆124和第四连杆125，所述第一安装板121固定于所述第一驱动关节11的输出端，所述第二驱动关节12的固定端安装在所述第一安装板上121，所述第一连杆122和所述第三连杆124铰接，所述第二连杆123和所述第四连杆125铰接，所述第三连杆124和所述第四连杆125铰接，所述同步驱动组件用于驱动所述第一连杆122和第二连杆123实现同步运动。

图3为本发明实施例提供的机械臂联动结构运动原理示意图，请参阅图3所示，所述联动结构14包括第一保持杆141、第二保持杆142、第三保持杆143、第四保持杆144、第五保持杆145和第六保持杆146，所述第一保持杆141的第一端固定于所述基座111上，所述第二保持杆142的第一端铰接于所述第一连杆122上，所述第一保持杆141的第二端铰接于所述第二保持杆142的第二端，所述第一保持杆141的第一端、所述第二保持杆142的第一端、所述第一保持杆141和所述第二保持杆142的铰接端、所述第一驱动关节11的输出端构成平行四边形结构，所述第三保持杆143的第一端铰接于所述第一保持杆141和所述第二保持杆142的铰接端，所述第四保持杆144第一部分的第一端和第二端分别与所述第三保持杆143的第二端和所述第一连杆122的第二端铰接，所述第四保持杆144第一部分与所述第二保持杆1423、第三保持杆143和第一连杆122组成平行四边结构，所述第四保持杆144第二部分的第一端和第二端分别铰接于所述第五保持杆145的第一端和第三连杆124的第一端，所述第六保持杆146的第一端和第二端分别铰接于所述第五保持杆145的第二端和第三连杆124的第二端，所述第四保持杆144第二部分与所述第五保持杆145、第六保持杆146和第三连杆124组成平行四边形结构；

所述第三驱动关节13的固定端安装在所述第六保持杆146上，所述第三驱动关节13的输出端与水平面垂直；

所述第四驱动关节15的固定端安装在第二安装板上，所述第二安装板固定于所述第三驱动关节13的输出端。

本实施例中，所述第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节均包括电机、减速机、减速机编码器和减速机驱动器。

本实施例中，所述第一驱动关节11、第二驱动关节12、第三驱动关节13、第四驱动关节15均包括电机、减速机、减速机编码器和减速机驱动器。

进一步地，本实施例中，所述第一安装板121包括第一安装面和第二安装面，所述第一驱动关节11的输出端安装于所述第一安装面上，所述第二驱动关节12的固定端安装于所述第二安装面上，所述第一驱动关节11的输出端和所述第二驱动关节12的输出端同轴线布置。本实施例将第一驱动关节11的输出端和所述第二驱动关节12的输出端同轴线布置降低了转动惯量。

图4为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图，图5为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图，请参阅图4、5所示，本实施例中，所述同步驱动组件包括双面齿同步带1211、第一同步轮1212、第二同步轮1213、第三同步轮1214、第一张紧轮1215、第一减速器1216和第二减速器1217，其中第一同步轮1212固定于所述第二驱动关节12的输出端，所述第二同步轮1213、第三同步轮1214通过所述双面齿同步带1211与所述第一同步轮1212连接，所述第一张紧轮1215用于调节所述双面齿同步带1211的张紧度，所述第二同步轮1213和第三同步轮1214分别与第一减速器1216和第二减速器1217的输入轴连接，所述第一减速器1216和第二减速器1217的减速比相同。所述第一连杆122和所述第一减速器1216的输出轴连接，所述第二连杆123和所述第二减速器1217的输出轴连接。当第二驱动关节12的电机转动时，第一减速器1216和第二减速器1217分别驱动第二同步轮1213和第三同步轮1214以大小相等方向相反的角速度同时转动，进而带动第一连杆122和第二连杆123以大小相等方向相反的角速度转动，同步带在传动过程中弹性误差被减速器的减速比减小，进一步减小第一连杆122和第二连杆123的转速误差，实现第一连杆122和第二连杆124的精确伸缩运动。

本实施例的机械臂包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节和用于调节所述第三驱动关节自由度的联动结构，本发明中所述第一驱动关节为转动驱动关节，第二驱动关节为直线运动驱动关节，第一驱动关节和第二驱动关节的耦合运动类似于极坐标的方式，在实现较大运动范围的同时，也极大的提升了点到点的运动速度，通过设置联动结构，取代了一个主动控制关节，减小了整个机械臂的质量、驱动功率和控制难度。

实施例二：

图6为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图，图7为本发明实施例提供的机械臂的同步运动组件局部结构示意图，请参阅图6、7所示，本实施例与实施例一有相似的整体结构，不同的是本实施例提供了同步驱动组件的另一结构形式。

本实施例中，所述同步驱动组件包括同步带1218、第四同步轮1219、第五同步轮1220、第二张紧轮1221、第一齿轮1222和第二齿轮1223，所述第四同步轮1219固定于所述第二驱动关节12的输出端，所述第五同步轮1220和过所述同步带1218与所述第四同步轮1219连接，所述第二张紧轮1221用于调节所述同步带1218的张紧度，所述第一齿轮1222与所述第五同步轮1220连接，所述第二齿轮1223与所述第一齿轮1222啮合，所述第一连杆122和所述第一齿轮1222连接，所述第二连杆123和所述第二齿轮1223连接。当第二驱动关节12的电机转动时，电机带动所述第四同步轮1219、和第五同步轮1220转动，第五同步轮1220转动带动第一齿轮1222转动，第一齿轮1222与第二齿轮1223啮合，带动所述第二齿轮1223以大小相等方向相反的角速度同时转动，进而带动第一连杆122和第二连杆123以大小相等方向相反的角速度转动。

实施例三：

图8为本发明实施例提供的乒乓球机器人使用状态的结构示意图，请参阅图1、8所示，本实施例提供一种乒乓球机器人，所述乒乓球机器人包括直线运动模组2和机械臂1，所述直线运动模组2包括直线驱动结构和直线滑轨21，所述机械臂1与所述直线驱动结构连接，所述直线驱动结构用于驱动所述机械臂1沿所述直线滑轨21移动，其中，所述乒乓球机器人在使用时，所述直线滑轨21与乒乓球桌3沿长度方向的中线平行；所述机械臂1为实施例一或者实施例二所述的机械臂，其中，末端执行器16为乒乓球拍。

本实施例中，所述直线运动模组2用于使所述机械臂实现Y方向的运动，本实施例对所述直线运动模组2的形式不做特别限制，只要能够使机械臂实现Y方向运动的结构都在本发明的保护范围内。

可选地，本实施例中所述直线运动模组2为直线滑台。

所述直线滑台2可以吊装于乒乓球桌的上方，或者通过支撑支架固定于乒乓球桌的上方。

进一步地，本实施例中为了便于直线运动模组的移动，所述乒乓球机器人还包括用于支撑所述直线运动模组的支撑支架22，所述支撑支架22包括对称的第一门型框架和第二门型框架，所述直线滑轨21的第一端固定在所述第一框架上，所述直线滑轨21的第二端固定在所述第二框架上，所述第一门型框架和第二门型框架的宽度大于乒乓球桌3的宽度。本实施例的直线运动模组通过支架支撑，可以通过移动支撑支架将本实施例的乒乓球机器人移动到需要使用的位置。在其他实施例中可以将直线滑台吊装于乒乓球桌一侧的上方。

本实施例的乒乓球机器人还包括视觉支架23，所述视觉支架23上设置有摄像头，在所述乒乓球机器人使用时，摄像头采集到乒乓球运动图像后，通过预测算法对落球点进行预测，计算击球点，然后通过直线运动模组和机械臂配合进行击球。

请参阅图6所示，本实施例以图示所示的击球点为例对所述乒乓球机器人的击球运动过程进行描述：

乒乓球机器人通过摄像头采集乒乓球离开球拍后的图像，通过图像识别算法对图像中的乒乓球轨迹进行识别，通过轨迹规划算法对乒乓球落脚点进行预测，并计算出击球点，直线运动模组2带动机械臂1在Y方向上移动，将机械臂1移动到击球所需的Y方向位置，机械臂1通过第一驱动关节11的转动和第二驱动关节12的伸缩使第三驱动关节14和第四驱动关节15在XZ平面内快速运动到所需位置，联动结构14调整第三驱动关节13的驱动轴使第三驱动关节13的驱动轴始终保持竖直方向，第三驱动关节13和第四驱动关节15调整乒乓球拍，使乒乓球拍达到击球所需的位置和姿态，完成击球动作，球拍的击球速度由直线运动模组2在Y方向的速度和由第四电机转动产生的Y方向线速度同时组成，直线运动模组2在Y方向上的运动空间较为充分，可以将Y方向上的击球速度提高到较大值。

本实施例的乒乓球机器人包括直线运动模组和机械臂，直线运动模组使乒乓球机器人运动范围在Y方向上有很大提高，机械臂包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节和用于调节所述第三驱动关节自由度的联动结构，第一驱动关节为转动驱动关节，第二驱动关节为直线运动驱动关节，通过第一驱动关节和第二驱动关节的配合能够更快的带动第三驱动关节、第四驱动关节在XZ平面内运动，从而提升乒乓球机器人的运动速度和乒乓球拍在XYZ空间内的运动范围，联动结构使得第三驱动关节的驱动轴始终保持竖直方向，利于第三驱动关节、第四驱动关节调整乒乓球拍的姿态，乒乓球的击球速度由直线运动模组在Y方向的运动速度和第三驱动关节产生的Y方向的线速度组成，能够较大地提升击球速度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种机械臂，其特征在于：

所述机械臂包括第一驱动关节、第二驱动关节、第三驱动关节、联动结构、第四驱动关节以及末端执行器，所述第一驱动关节与所述第二驱动关节连接，所述联动结构与所述第一驱动关节和所述第二驱动关节连接，所述第三驱动关节与所述联动结构连接，所述第四驱动关节与所述第三驱动关节连接，所述末端执行器与所述第四驱动关节连接，所述第一驱动关节、第三驱动关节、第四驱动关节具有旋转自由度，所述第二驱动关节具有伸缩自由度，所述联动结构用于调节所述第三驱动关节的自由度。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于：

所述第一驱动关节的固定端安装在基座上；所述第二驱动关节包括第一安装板、同步驱动组件，第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一安装板与所述第一驱动关节的输出端连接，所述第二驱动关节的固定端安装在所述第一安装板上，所述第一连杆和所述第三连杆铰接，所述第二连杆和所述第四连杆铰接，所述第三连杆和所述第四连杆铰接，所述同步驱动组件用于驱动所述第一连杆和第二连杆实现同步运动；

所述联动结构包括第一保持杆、第二保持杆、第三保持杆、第四保持杆、第五保持杆和第六保持杆，所述第一保持杆的第一端固定于所述基座上，所述第二保持杆的第一端铰接于所述第一连杆上，所述第一保持杆的第二端铰接于所述第二保持杆的第二端，所述第一保持杆的第一端、所述第二保持杆的第一端、所述第一保持杆和所述第二保持杆的铰接端、所述第一驱动关节的输出端构成平行四边形结构，所述第三保持杆的第一端铰接于所述第一保持杆和所述第二保持杆的铰接端，所述第四保持杆第一部分的第一端和第二端分别与所述第三保持杆的第二端和所述第一连杆的第二端铰接，所述第四保持杆第一部分与所述第二保持杆、第三保持杆和第一连杆构成平行四边形结构，所述第四保持杆第二部分的第一端和第二端分别铰接于所述第五保持杆的第一端和第三连杆的第一端，所述第六保持杆的第一端和第二端分别铰接于所述第五保持杆的第二端和第三连杆的第二端，所述第四保持杆第二部分与所述第五保持杆、第六保持杆和第三连杆构成平行四边形结构；

所述第三驱动关节的固定端安装在所述第六保持杆上，所述第三驱动关节的输出端与水平面垂直；

所述第四驱动关节的固定端安装在第二安装板上，所述第二安装板与所述第三驱动关节的输出端连接，所述末端执行器与所述第四驱动关节的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于：

所述同步驱动组件包括双面齿同步带、第一同步轮、第二同步轮、第三同步轮、第一张紧轮、第一减速器和第二减速器，所述第一同步轮固定于所述第二驱动关节的输出端，所述第二同步轮、第三同步轮通过所述双面齿同步带与所述第一同步轮连接，所述第一张紧轮用于调节所述双面齿同步带的张紧度，所述第二同步轮和所述第三同步轮分别与所述第一减速器和所述第二减速器的输入轴连接，所述第一减速器和所述第二减速器的减速比相同，所述第一连杆和所述第一减速器的输出轴连接，所述第二连杆和所述第二减速器的输出轴连接。

4.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于：

所述同步驱动组件包括同步带、第四同步轮、第五同步轮、第二张紧轮、第一齿轮和第二齿轮，所述第四同步轮固定于所述第二驱动关节的输出端，所述第五同步轮通过所述同步带与所述第四同步轮连接，所述第二张紧轮用于调节所述同步带的张紧度，所述第一齿轮与所述第五同步轮连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第一连杆和所述第一齿轮连接，所述第二连杆和所述第二齿轮连接。

5.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于：

所述第一安装板包括第一安装面和第二安装面，所述第一驱动关节的输出端安装于所述第一安装面上，所述第二驱动关节的固定端安装于所述第二安装面上，所述第一驱动关节的输出端和所述第二驱动关节的输出端同轴线布置。

6.一种乒乓球机器人，其特征在于：

所述乒乓球机器人包括直线运动模组和机械臂；

所述直线运动模组包括直线驱动结构和直线滑轨，所述机械臂与所述直线驱动结构连接，所述直线驱动结构用于驱动所述机械臂沿所述直线滑轨移动，其中，所述乒乓球机器人在使用时，所述直线滑轨与乒乓球桌沿长度方向的中线平行；

所述机械臂为权利要求1－5任一项所述的机械臂，其中，末端执行器为乒乓球拍。

7.根据权利要求6所述的乒乓球机器人，其特征在于：

所述直线运动模组为直线滑台。

8.根据权利要求6或7所述的乒乓球机器人，其特征在于：

还包括用于支撑所述直线运动模组的支架，所述支架包括第一门型框架和第二门型框架，所述直线滑轨的第一端固定在所述第一门型框架上，所述直线滑轨的第二端固定在所述第二门型框架上，所述第一门型框架和第二门型框架的宽度均大于乒乓球桌的宽度。

9.根据权利要求8所述的乒乓球机器人，其特征在于：

还包括视觉支架，所述视觉支架上设置有摄像头，其中，在所述乒乓球机器人使用时，所述视觉支架和所述支撑支架位于乒乓球桌的同侧。

10.根据权利要求9所述的乒乓球机器人，其特征在于：

所述视觉支架设置在所述第一门型框架或者所述第二门型框架上，所述视觉支架上设置有两个所述摄像头。

11.根据权利要求6所述的乒乓球机器人，其特征在于：

所述直线运动模组吊装于乒乓球桌一侧的上方。