CN110153988A - 一种可以在直角坐标内平移的机械臂 - Google Patents

一种可以在直角坐标内平移的机械臂 Download PDF

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陈波
吴�琳
杜凡
叶依顺
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Beijing Huaxin Navigation Technology Co Ltd
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    • B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control

Abstract

本发明公开了一种可以在直角坐标内平移的机械臂，包括机械大臂、机械小臂、机械臂旋转关节、机械臂大臂俯仰关节、机械臂小臂俯仰关节、机械臂手腕俯仰关节和机械臂手爪，所述机械臂大臂俯仰关节的两侧分别与机械臂旋转关节和机械大臂相连，机械大臂和机械小臂相连并且机械臂小臂俯仰关节设置在机械大臂和机械小臂的连接处，机械小臂和机械臂手爪相连并且机械臂手腕俯仰关节设置在机械小臂和机械臂手爪的连接处。本产品可以实现机械臂手爪在前后、上下和左右三个方向轴上一个以上方向组合的运动，将圆弧轨迹运动转换为直线复合移动，直接移动至目标位置，方便操作，缩短机械臂手爪移动到指定目标位置的时间，提高移动到目标位置的准确度。

Description

一种可以在直角坐标内平移的机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂领域，具体是一种可以在直角坐标内平移的机械臂。
背景技术
随着科技的发展和工业化进程的加快，许多机器代替了传统的人工操作，机械臂就是其中的代表。机械臂是指高精度，高速点胶机器手，机械臂是一个多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统，因其独特的操作灵活性, 已在工业装配, 安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统, 存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性，因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务, 需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。
现有机械臂只能实现单关节的运动，并通过单独对多个单关节进行操作，实现手爪接近位于前后侧、上下侧、左右侧或者其他方位的目标，因为每次移动是单独控制某一个关节进行圆弧运动，对机械臂多个关节完成角度的调节后，并不能保证最终手爪到达预期目标位置，使得手爪移动位置和目标位置存在偏差，需要进行重复的调节才能实现目标位置物体的抓取。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以在直角坐标内平移的机械臂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可以在直角坐标内平移的机械臂，包括机械大臂、机械小臂、机械臂旋转关节、机械臂大臂俯仰关节、机械臂小臂俯仰关节、机械臂手腕俯仰关节和机械臂手爪，所述机械臂大臂俯仰关节的两侧分别与机械臂旋转关节和机械大臂相连，机械大臂和机械小臂相连并且机械臂小臂俯仰关节设置在机械大臂和机械小臂的连接处，机械小臂和机械臂手爪相连并且机械臂手腕俯仰关节设置在机械小臂和机械臂手爪的连接处，机械臂旋转关节、机械臂大臂俯仰关节、机械臂小臂俯仰关节和机械臂手腕俯仰关节均与控制器独立电连接。
作为本发明进一步的方案：机械臂手爪上设置有摄像头模块。
作为本发明进一步的方案：机械大臂、机械小臂和机械臂手爪均采用工程塑料材质制作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本产品在不增加传统机械臂关节数的基础上，通过对关节的调整和新型算法的使用，可以实现机械臂手爪在前后、上下和左右三个方向轴上保持两个方向轴位置不变，实现单一方向轴上的运动，或者任意两个方向及三个方向组合的运动，将现有机械臂手爪的圆弧轨迹运动转换为直线或者直线复合移动，直接移动至目标位置，方便操作，可以大大缩短机械臂手爪移动到指定目标位置的时间，并提高移动到目标位置的准确度。
附图说明
图1为可以在直角坐标内平移的机械臂水平时的第一种结构示意图。
图2为可以在直角坐标内平移的机械臂竖直时的第一种结构示意图。
图3为可以在直角坐标内平移的机械臂竖直时的第二种结构示意图。
图4为可以在直角坐标内平移的机械臂竖直时的第三种结构示意图。
图5为可以在直角坐标内平移的机械臂水平时的第二种结构示意图。
图6为可以在直角坐标内平移的机械臂水平时的第三种结构示意图。
其中：1-机械臂旋转关节，2-机械臂大臂俯仰关节，3-机械臂小臂俯仰关节，4-机械臂手腕俯仰关节，5-机械臂手爪，6-机械大臂，7-机械小臂。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-6，一种可以在直角坐标内平移的机械臂，包括机械大臂6、机械小臂7、机械臂旋转关节1、机械臂大臂俯仰关节2、机械臂小臂俯仰关节3、机械臂手腕俯仰关节4和机械臂手爪5，所述机械臂大臂俯仰关节2的两侧分别与机械臂旋转关节1和机械大臂6相连，机械大臂6和机械小臂7相连并且机械臂小臂俯仰关节3设置在机械大臂6和机械小臂7的连接处，机械小臂7和机械臂手爪5相连并且机械臂手腕俯仰关节4设置在机械小臂7和机械臂手爪5的连接处，机械臂旋转关节1、机械臂大臂俯仰关节2、机械臂小臂俯仰关节3和机械臂手腕俯仰关节4均与控制器独立电连接。机械臂手爪5上设置有摄像头模块，摄像头模块同样可以实现前后，上下，左右三个方向轴上，保持两个方向轴位置不变，实现单一方向轴上的运动，或者任意两个方向或者三个方向的组合运动，完成多方位全角度的准确观测。机械大臂6、机械小臂7和机械臂手爪5均采用工程塑料材质制作。
本发明的工作原理是：现有的机械臂对各种关节单独控制，通过对每个关节的控制，实现机械臂手爪5接近目标位置，但是移动过程机械臂手爪5都是做出旋转动作接近目标位置，这种对多个单一关节的调节，很难操作机械臂手爪5准确到达的目标位置。本产品通过对机械臂结构多个关节（包含机械臂旋转关节1，机械臂大臂俯仰关节2，机械臂小臂俯仰关节3，机械臂手腕俯仰关节4）进行科学规划和处理，通过多个机械臂关节的协同工作，同时控制机械臂每个关节以不同速度运行，实现机械臂手爪5的最终运行轨迹为直线运动，可以在前后，上下，左右三个方向轴上，保持两个方向轴位置不变，实现单一方向轴上的运动，实现机械臂手爪5前后，上下，左右方向平移；也可以在任意两个方向轴上或者三个方向轴组合运动，可以快速移动至目标位置。本产品使用控制器摇杆进行控制机械臂手爪5前后，上下，左右方向的平移运动，推动摇杆，实现机械臂手爪5的平移。比如向前推动摇杆，则机械臂手爪5往前方平移，侧方向推动摇杆，则实现机械臂手爪5复合方向，即斜向移动，操控逻辑清晰明了，操作简单，方便使用者操作，减少使用者误操作。本产品可以控制机械臂手爪5平移速度的快慢，通过推动摇杆摆动幅度的大小，实现移动机械臂速度快慢的控制，最慢可以达到1cm/s，保证机械臂手爪5能够精确的移动到定目标位置。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种可以在直角坐标内平移的机械臂，其特征在于，包括机械大臂、机械小臂、机械臂旋转关节、机械臂大臂俯仰关节、机械臂小臂俯仰关节、机械臂手腕俯仰关节和机械臂手爪，所述机械臂大臂俯仰关节的两侧分别与机械臂旋转关节和机械大臂相连，机械大臂和机械小臂相连并且机械臂小臂俯仰关节设置在机械大臂和机械小臂的连接处，机械小臂和机械臂手爪相连并且机械臂手腕俯仰关节设置在机械小臂和机械臂手爪的连接处，机械臂旋转关节、机械臂大臂俯仰关节、机械臂小臂俯仰关节和机械臂手腕俯仰关节均与控制器独立电连接。
2.根据权利要求1所述的可以在直角坐标内平移的机械臂，其特征在于，所述机械臂手爪上设置有摄像头模块。
3.根据权利要求1所述的可以在直角坐标内平移的机械臂，其特征在于，所述机械大臂、机械小臂和机械臂手爪均采用工程塑料材质制作。
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