CN111390948A - 一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，它涉及一种多功能机械臂末端执行装置，具体涉及一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置。本发明为了解决现有机械臂末端执行装置不具备图像采集和力反馈功能的问题。本发明包括力传感器、连接结构、相机和夹爪，所述夹爪和力传感器通过法兰安装在机械臂的末端，连接结构安装在所述夹爪上，相机安装在连接结构的正面。本发明属于机器人自动化领域。

Description

一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置
技术领域
本发明涉及一种多功能机械臂末端执行装置，具体涉及一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，属于机器人自动化领域。
背景技术
机械臂末端执行装置是机械臂完成任务的工具，有时称为手部、手抓、机械手等。机械臂的主要功能是用末端装置抓取物品，并对其操作。末端执行装置安装于机械手机械接口上，用于完成指定任务作业。
随着机器人技术的发展，机器人末端装置的设计成为了当下的一个研究热点。人们希望机械臂能完成多种任务，以达到降低成本、提高效率的目的。这就对机械臂的末端装置的设计和研发提出了更高要求。
在机械臂末端装置的研究中，如何使具有夹爪物体功能的末端执行装置完成按压按键的任务是一个复杂的问题。由于夹爪关节的存在，夹爪自身易弯曲，无法实现对按键的按压。因此，设计一种能同时完成夹取物体和按压按键的机械臂末端装置成为当下一个亟待解决的需求。
发明内容
本发明为解决现有机械臂末端执行装置不具备图像采集和力反馈功能的问题，进而提出一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括力传感器、连接结构、相机和夹爪，所述夹爪和力传感器通过法兰安装在机械臂的末端，连接结构安装在所述夹爪上，相机安装在连接结构的正面。
进一步的，本发明还包括电动推杆，电动推杆安装在连接结构的侧面。
进一步的，连接结构的侧面设有横截面为圆形的槽，电动推杆安装在所述横截面为圆形的槽内。
进一步的，连接结构的正面设有一个向前伸出的相机槽，相机安装在所述相机槽内。
进一步的，所述夹爪包括夹爪主体、两个夹爪指和夹爪传动机构，所述夹爪主体通过法兰安装在机械臂的末端，两个夹爪指通过夹爪传动机构安装在所述夹爪主体上。
进一步的，相机的镜头轴线、所述夹爪的轴线、机械臂末端的轴线相互平行。
进一步的，力传感器的轴线、所述夹爪的底座轴线、机械臂末端的轴线三者共线。
本发明的有益效果是：本发明可以实现抓取物体、按压按键两种操作。实际使用中本发明可以完成有多种目标与功能需求的任务，在复杂的应用场景中向使用者提供更多的选择与灵活性，进而降低了使用者的购买和维护成本；本发明具备图像采集功能。相机提供夹爪前方图像，使用者可利用该图像设计算法，实现对机械臂的视觉伺服；本发明具备力反馈功能。安装于夹爪底座的力传感器检测本发明执行任务过程中所受外力与力矩，使用者可利用该信息设计安全控制算法或控制任务载荷。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的背面示意图；
图3是本发明的左视图；
图4是本发明的右视图；
图5是本发明的俯视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置包括力传感器1、连接结构2、相机3和夹爪，所述夹爪和力传感器1通过法兰安装在机械臂的末端，连接结构2安装在所述夹爪上，相机3安装在连接结构2的正面。
具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置还包括电动推杆5，电动推杆5安装在连接结构2的侧面。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置的连接结构2的侧面设有横截面为圆形的槽，电动推杆5安装在所述横截面为圆形的槽内。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置的连接结构2的正面设有一个向前伸出的相机槽，相机3安装在所述相机槽内。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置的夹爪包括夹爪主体、两个夹爪指4和夹爪传动机构6，所述夹爪主体通过法兰安装在机械臂的末端，两个夹爪指4通过夹爪传动机构6安装在所述夹爪主体上。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置的相机3的镜头轴线、所述夹爪的轴线、机械臂末端的轴线相互平行。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置的力传感器1的轴线、所述夹爪的底座轴线、机械臂末端的轴线三者共线。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理
本发明中，相机采集夹爪前方的图像，本发明的使用者可通过图像信息判断定位目标物体的具体位置，并控制机械臂末端执行装置对准目标物体。视任务目标选择执行动作：
1、任务目标为夹取物体：控制电动推杆缩回，电动推杆长度小于夹爪长度，电动推杆不会对夹爪的行为造成影响。本发明控制夹爪合拢或张开完成抓取目标物体的操作；
2、任务目标为按压按键：夹爪张开，夹爪指向底座方向缩回，同时电动推杆伸出，使推杆长度大于夹爪长度，夹爪不会对推杆的行为造成影响。使用者使用电动推杆完成按压按钮的操作。
在上述过程中，安装在夹爪底座处的力传感器检测夹爪所受的外力与力矩。
本发明的控制方式一：
本发明的第一种控制方式，可完成夹取物体功能，所述方法包括以下步骤：
步骤一、相机采集夹爪前方图像，定位目标物体的位置；
步骤二、控制机械臂末端执行装置对准物体；
步骤三、机械臂的推杆缩回；
步骤四、使用夹爪进行夹取物体操作。
本发明的控制方式二：
本发明的第二种实施方式，可完成按压按键任务，所述方法包括以下步骤：
步骤一、相机采集夹爪前方图像，定位目标物体的位置；
步骤二、夹爪张开，机械臂的推杆伸出；
步骤三、控制机械臂末端装置对准物体；
步骤四、移动机械臂，使用推杆进行按压按键操作。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，其特征在于：所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置包括力传感器(1)、连接结构(2)、相机(3)和夹爪，所述夹爪和力传感器(1)通过法兰安装在机械臂的末端，连接结构(2)安装在所述夹爪上，相机(3)安装在连接结构(2)的正面。
2.根据权利要求1所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，其特征在于：所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置还包括电动推杆(5)，电动推杆(5)安装在连接结构(2)的侧面。
3.根据权利要求2所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，其特征在于：连接结构(2)的侧面设有横截面为圆形的槽，电动推杆(5)安装在所述横截面为圆形的槽内。
4.根据权利要求1所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，其特征在于：连接结构(2)的正面设有一个向前伸出的相机槽，相机(3)安装在所述相机槽内。
5.根据权利要求1所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，其特征在于：所述夹爪包括夹爪主体、两个夹爪指(4)和夹爪传动机构(6)，所述夹爪主体通过法兰安装在机械臂的末端，两个夹爪指(4)通过夹爪传动机构(6)安装在所述夹爪主体上。
6.根据权利要求1所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，其特征在于：相机(3)的镜头轴线、所述夹爪的轴线、机械臂末端的轴线相互平行。
7.根据权利要求1所述一种具有图像采集与力反馈的多动能机械臂末端执行装置，其特征在于：力传感器(1)的轴线、所述夹爪的底座轴线、机械臂末端的轴线三者共线。
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