CN113601549B - 一种利用机械手控制物品平面运动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用机械手控制物品平面运动的方法，本方法中通过一个执行件抓取固定物品，然后通过安装在基座上的两组主要由连杆构成的运动支链控制执行件实现平面运动，其特征在于，通过依附于运动支链的自转传动机构，在两组运动支链控制执行件平面运动的同时，带动执行件同步旋转运动。本发明具有能够以更简单的方式更好地提高物品平面运动的可动作范围的优点。

Description

一种利用机械手控制物品平面运动的方法

技术领域

本发明涉及生产或物流用机械手领域，具体涉及一种利用机械手控制物品平面运动的方法。

背景技术

在产品生产流水线以及物流输送分拣系统中，通常均需要采用机械手实现物品的平面运动控制，以实现生产控制自动化过程。常见的平面移动控制机械手可分为串联跟并联两类。其中串联式机械手中，最常见的为关节支臂式机械手结构，即采用两节或三节支臂依次相接，然后在后支臂上安装电机带动前支臂实现一个方向自由度的运动控制，最前端支臂上安装可固定物品的执行件。这样多节支臂组合能够实现末端执行件在三维空间的运动控制。工作时，由执行件拾取固定住需移动的物件，然后靠电机控制各支臂运动，实现对物件的移动控制。

这种串联式机械手具有结构简单经典、控制稳定可靠、运动空间大和工作空间内部奇异（不能到达位置点）较少等优点。但是串联式机械手的开环运动链使得结构较为复杂，运动控制精度较低；而且串联式机械手每个关节处都需要安装驱动装置，所以其自重较大，运动的惯性也相对较大，不仅不利于控制，而且增加了能耗，提高了成本。故串联式机械手通常适用于需移动物品质量体积较大，移动空间范围较大以及移动位置精度要求较低的场合中使用。

对于主要在固定平面上平移，且被移动对象质量体积较小，移动位置精度要求较高的物品移动控制，更多是采用平面移动控制并联式机械手实现。并联机械手通常是采用并联的连杆机构构成多组运动支链，靠各组运动支链带动末端执行件实现平移控制，其采用的是闭环运动链，各组构件运动链是互相独立的，各运动链的误差会相互抵消。这样极大的提高了机构的运动精度，而且同时也增加机构的整体刚度和承载能力。另外由于并联机械手的结构特性，它的驱动装置可以安装在机架上，这样就可以减少构件由于驱动装置而增加的质量，减轻机构的运动链的自身重量，提高运动速度和减小运动惯性。

但是并联机械手的缺点也很明显，由于并联机械手有较多的运动支链，所以并联机械手的实际工作空间很小，并联机械手的所具有的奇异点情况也比较复杂，而且难以实现转动方向上自由度的控制，需移动物品能够被控制到达的方位角度范围比较有限。一般地说，在并联式机械手中，如果要实现物品在同一平面X轴和Y轴两个方向自由度的移动控制，通常需要至少两组运动支链，最少要五连杆相连才能实现控制。例如CN202011190090.7公开的二自由度球面运动并联机构。

如果需要实现物品在同一平面上X轴和Y轴以及自转三个方向上自由度的移动控制，通常需要三组并联的运动支链，最少要七连杆相连才能实现控制。例如CN201910868664.2公开的一种三自由度广义球面并联机构；CN201810973840.4公开的一种应用于力反馈设备的三自由度并联机构；CN201810974973.3公开的一种应用于遥操作主手的三自由度并联机构；以及CN201921321553.1公开的一种三自由度并联机器人装置，等等。

故对于本领域技术人员，在并联机械手控制物品平面运动的领域中，如何能够采用更少的运动支链和连杆实现物品更多自由度的控制，进而用更简便的方式更好地提高物体平面运动控制的灵活性，是一直的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够以更简单的方式更好地提高物品平面运动的可动作范围的利用机械手控制物品平面运动的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种利用机械手控制物品平面运动的方法，本方法中通过一个执行件抓取固定物品，然后通过安装在基座上的两组主要由连杆构成的运动支链控制执行件实现平面运动，其特征在于，通过依附于运动支链的自转传动机构，在两组运动支链控制执行件平面运动的同时，带动执行件同步旋转运动。

这样，通过并联式机械手的两组运动支链控制带动执行件平面运动（具有沿X轴和Y轴方向的位移）的同时，依靠依附于运动支链的自转传动机构带动执行件同步转动，使得物品在被抓取平移的过程中，能够进一步调整方向，增加了一个沿Z轴自转的自由度控制。故极大地提高了物品平面移动控制方位范围。同时本方法结合了串并联机械手各自的优势，由于本方法主要基于两组串联式运动支链实现控制，故具有并联式机械手结构简单，运动精度较高，能耗低，成本低廉的优点。同时通过依附于运动支链的自转传动机构增加了能够控制物品转动的功能，故又具有串联式机械手控制灵活，可控制动作范围更大的优点。故能够使得串并联两种机械手方式优点共存且缺点互补。极大地扩展了机械手控制方式的种类。

进一步地，两组运动支链上各自依附设置有一组自转传动机构并带动执行件旋转。

这样，多出一组自转传动机构，能够很好地实现冗余驱动方式，可以改善机构在工作空间内的奇异性，在运动过程中可以更好地跨过改奇异位形，减少执行件奇异点，提高应用实用性。

进一步地，本方法由一种并联式机械手实现，所述并联式机械手，包括一个作为安装基础的基座和一个设置在末端并用于抓取物品的执行件，基座上并列地安装有两组主要由连杆构成的运动支链和执行件相连，其中，执行件垂直安装在一个执行连杆上，执行连杆两端分别和两组运动支链前端可转动连接，还包括至少一组依附于任一运动支链的自转传动机构，自转传动机构用于带动执行连杆做同步旋转运动。

这样，本机械手使用时，依靠并联安装的两组连杆式运动支链能够带动执行连杆沿平面内做X轴和Y轴的平动，实现执行连杆上执行件在平面上X轴和Y轴方向上的自由度控制；同时依靠自转传动机构可以进一步带动执行连杆做同步旋转运动，从而依靠串联传动的方式实现执行连杆上执行件在平面上沿Z轴自转的自由度控制。故本发明同时结合了串联式机械手和并联式机械手的优点并实现缺点互补，同时具有具有误差小，精度高以及被抓取物品移动空间角度范围大的特点。

进一步地，每组运动支链，包括一个原动杆和从动杆，原动杆一端垂直固定连接在一个固定于基座的运动电机的输出轴上，原动杆另一端通过垂直方向设置的第一转动关节（即转轴）和从动杆一端可转动连接，从动杆另一端通过垂直方向设置的第二转动关节和执行连杆的一端可转动连接；两组运动支链的从动杆分别连接在执行连杆的两端；所述运动电机的输出轴、第一转动关节和第二转动关节均平行设置；所述自转传动机构一端安装在基座上，另一端和从动杆相连并能够带动从动杆绕第一转动关节旋转。

这样，两组运动支链和基座以及执行连杆一起，构成了闭式的单运动链，能够通过两个运动电机通过各自的运动支链实现对执行连杆在垂直于各关节的平面上X轴和Y轴方向上的移动自由度控制。同时该过程中，能够通过自转传动机构带动从动杆绕第一转动关节旋转，进而改变了从动杆和执行连杆之间的角度，使得执行连杆在原本沿X轴和Y轴平动的基础上增加了一个自转的运动，进而实现了X轴平动、Y轴平动和Z轴自转的三自由度运动控制。其中设置的执行连杆构件，使得能够通过执行连杆构件带动其上的执行件平面运动的同时，能够方便自转传动机构的传动能够传递到执行连杆的端部，并进而带动执行件自转，实现在Z轴的转动自由度控制。故本结构在常规的五连杆二自由度并联机械手的基础上，只增加了一根连杆，仅采用两运动支链六连杆就实现了三个自由度的控制调节，比常规的三自由度调节并联式机械手减少了运动支链数量，减少了连杆的数量，极大地简化了结构，避免了支链过多造成对运动范围的约束，增大了装置的工作空间。

作为自转传动机构的一种优化方式，所述自转传动机构包括一个安装在基座上的自转电机，自转电机和对应的运动电机同轴设置，自转电机通过带式传动机构和对应的第一转动关节处的从动杆端部相连并带动该从动杆绕第一转动关节旋转。

这样，采用带式传动机构的方式，由电机通过带式传动机构直接带动从动杆绕第一转动关节转动，具有结构简单，设置方便，易于实施的特点。其中自转电机安装在基座上，不会占据运动部分构件质量，使得整体装置结构轻便，控制灵活快捷，运行能耗较低。但缺陷是带式传动机构可能会因打滑而导致控制精度方面有所欠缺，适用于对精度要求不要太高但对可控制范围要求较大的控制场所。

进一步地，所述带式传动机构为皮带传动机构，包括一个安装在自转电机 输出轴上的第一皮带轮和一个固定于从动杆端部并和第一转动关节同轴设置的第二皮带轮。

这样结构简单经典，成本低廉，利于实施。但具体实施时，也可以采用其他的带式传动机构，例如链条链轮传动机构以及同步带传动机构等结构方式。

作为自转传动机构的另一种优化方式，所述自转传动机构包括一个安装在基座上的自转电机，自转电机和对应的运动电机同轴设置，自转电机的输出轴上垂直固定设置有第一自转传动连杆，第一自转传动连杆另一端通过一个垂直方向设置的第三转动关节和第二自转传动连杆可转动连接，第二自转传动连杆另一端通过垂直方向设置的第四转动关节可转动地连接在对应的从动杆中部并围成一个平行四边形。

这样采用平行四边形四连杆机构的方式，由电机通过第一自转传动连杆和第二自转传动连杆带动从动杆绕第一转动关节转动，具有结构简单，设置方便，精度较高，传动可靠的特点。其中自转电机安装在基座上，不会占据运动部分构件质量，使得整体装置结构轻便，控制灵活快捷，运行能耗较低。但缺陷是结构相对复杂一些，更容易因干涉造成运动可控范围变小，适用于对精度要求高但对可控制范围要求较小的控制场所。

作为自转传动机构的再一种优化方式，所述自转传动机构包括一个伸缩缸，伸缩缸一端可转动地安装在对应的运动电机的输出轴上，另一端通过转动关节和对应的从动杆中部可转动连接。其中伸缩缸可以采用电缸或液压伸缩缸或气缸等结构方式。这样同样可以带动从动杆绕第一转动关节转动。但伸缩缸自重较大，会增加机构可运动部分结构质量，不利于降低能耗。

作为优化，所述自转传动机构为两组且分别对应两组运动支链设置。

这样，增加一组自转传动机构后，增加的自转电机可以用于作为运动过程中帮助执行件和被抓取物品跨过奇异点的驱动装置。使得整个机构可以实现冗余驱动，通过冗余驱动方式，可以改善机构在工作空间内的奇异性，在运动过程中遇到奇异位形时可以利用冗余驱动使机构跨过该奇异位形。

进一步地，所述执行件为垂直安装固定在执行连杆中部的气缸，气缸上沿轴向安装有伸缩杆且伸缩杆前端安装有真空吸盘。

这样，方便通过吸附的方式抓取物品，结构简单小巧轻便。

作为一种选择，自转电机和对应的运动电机的输出轴相对设置。方便实施。

作为另一种选择，自转电机和对应的运动电机中任一个电机为双轴电机且电机的输出轴空心设置，另一个电机输出轴可同轴转动地套设于该输出轴内部，使得两个电机构成串联安装结构。这样，方便适用于需要将两个电机安装在基座同一侧的情况实施。

进一步地，各组运动支链中各连杆和执行连杆错落设置呈阶梯状。

这样，可以有效的避免在运动过程中横跨中间时产生的干涉，尽可能获得较大的工作空间。

进一步地，各连杆以及运动支链沿水平方向设置，各电机沿竖直方向设置。这样，能够方便控制被抓取物品做沿水平方向的平面运动，更加适于实际应用。

进一步地，执行连杆两侧的从动杆错位设置在执行连杆上下两侧，两个原动杆分别安装在对应从动杆下方。

这样，两个从动杆错位设置在执行连杆上下两侧，从动杆在竖直方向上分别位于距离执行连杆上下两端最接近位置且距离相等，故两侧从动杆带动执行连杆转动时因重力产生力矩的不利影响可以降至最小且左右两侧影响大小均衡；同时两个原动杆分别安装在对应从动杆下方位置，可以在尽量避免干涉的同时使得两组运动支链的运动电机在高度方向上尽量靠近，使得整体结构更紧凑，受力更科学，受重力力矩不利影响更低。

进一步地，两组运动支链的运动电机安装在对应相隔的分体基座上，当两组运动支链中的原动杆旋转至相互正对位置时，两个第一转动关节之间的间距小于从动杆的长度但任一第一转动关节到另一分体基座距离大于从动杆长度，且从动杆长度大于执行连杆长度。

这样，当两组运动支链带动执行连杆运动至两个基座之间的位置时，可以依靠位于执行连杆下方的从动杆和执行连杆之间的干涉，使得该位于下方的执行连杆被止动后，依靠另一运动支链带动执行连杆转变角度方位，改变运动轨迹，使得执行连杆整体越过两个分体基座之间的连线位置，实现该连线位置左右区域的跨越。并且由于执行连杆和下方的从动连杆之间干涉位置为固定位置，该过程中另一运动支链带动执行连杆转变角度方位的大小是可控的，即执行连杆整个运动轨迹仍然是属于可控范围。这样就巧妙地利用了干涉，使得在较小的基座安装空间内获得了较大的可控制运动范围。

故本发明能够具有以下有益效果：1与平面三自由度并联机器人相比较，本发明采用的是闭式单运动链的方式，可实现平面内三个自由度的运动，整体机械结构相对简单，减少了支链的总数，支链及支链间的干涉减少，从而增大了机构的工作空间，当采用带式传动机构传动时，提升了运动性能和灵活性。2与平面三自由度串联机器人相比较，本发明具有闭式运动链，承载能力更强，减小了各构件的运动误差，提高了整个机械手臂的运动精度，且驱动电机装置都固定在基架上，减少了机器人本身的运动惯性，具有更优的动力学性能，运行速度更快。3本发明为六杆机构，采用并联布局，虽然没有严格意义上的对称，但是机构仍具有较好的各项同性。4本发明采用同轴线驱动方式，即将两个伺服电机上下对称或者同轴串联的方式放置可以减少安装空间的占用，同时利用皮带传动，减少了连杆关节的重量，减小了机构的运动惯性，提高了系统的运动性能，同时还能减少干涉，增加整体机构的工作空间。5与平面二自由度五杆并联机器人相比较，本发明拥有平面内的三个自由度，能够实现更多的功能。6本发明可以实现冗余驱动方式，通过冗余驱动方式，可以改善机构在工作空间内的奇异性，在运动过程中遇到奇异位形时可以利用冗余驱动使机构跨过该奇异位形。

综上所述，本发明具有能够以更简单的方式更好地提高物品平面运动的可动作范围的优点。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为第一实施例的结构简图。

图3为第一实施例中执行连杆处于中间横跨位置时的示意图。

图4为本发明第二实施例的结构简图。

图5为本发明第三实施例的结构示意图。

图6为第三实施例的结构简图。

图7为本发明第四实施例的结构简图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施时：一种利用机械手控制物品平面运动的方法，本方法中通过一个执行件抓取固定物品，然后通过安装在基座上的两组主要由连杆构成的运动支链控制执行件实现平面运动，其特点在于，通过依附于运动支链的自转传动机构，在两组运动支链控制执行件平面运动的同时，带动执行件同步旋转运动。

这样，通过并联式机械手的两组运动支链控制带动执行件平动（具有沿X轴和Y轴方向的位移）的同时，依靠依附于运动支链的自转传动机构带动执行件同步转动，使得物品在被抓取平移的过程中，能够进一步调整方向，增加了一个沿Z轴自转的自由度控制。故极大地提高了物品平面移动控制方位范围。同时本方法结合了串并联机械手各自的优势，由于本方法主要基于两组串联式运动支链实现控制，故具有并联式机械手结构简单，运动精度较高，能耗低，成本低廉的优点。同时通过依附于运动支链的自转传动机构增加了能够控制物品转动的功能，故又具有串联式机械手控制灵活，可控制动作范围更大的优点。故能够使得串并联两种机械手方式优点共存且缺点互补。极大地扩展了机械手控制方式的种类。

其中，两组运动支链上各自依附设置有一组自转传动机构并带动执行件旋转。

这样，多出一组自转传动机构，能够很好地实现冗余驱动方式，可以改善机构在工作空间内的奇异性，在运动过程中可以更好地跨过改奇异位形，减少执行件奇异点，提高应用实用性。

具体地说，本方法可以通过以下几种具体实施例中的并联式机械手来实现。

第一实施例，参见图1-3。一种并联式机械手，包括一个作为安装基础的基座10（图1中未显示基座，基座可以是单体基座，也可以是分体基座）和一个设置在末端并用于抓取物品的执行件1，基座上并列地安装有两组主要由连杆构成的运动支链和执行件1相连，其中，执行件1垂直安装在一个执行连杆2上，执行连杆2两端分别和两组运动支链前端可转动连接，还包括至少一组依附于任一运动支链的自转传动机构，自转传动机构用于带动执行连杆做同步旋转运动。

这样，本机械手使用时，依靠并联安装的两组连杆式运动支链能够带动执行连杆沿平面内做X轴和Y轴的平动，实现执行连杆上执行件在平面上X轴和Y轴方向上的自由度控制；同时依靠自转传动机构可以进一步带动执行连杆做同步旋转运动，从而依靠串联传动的方式实现执行连杆上执行件在平面上沿Z轴自转的自由度控制。故本发明同时结合了串联式机械手和并联式机械手的优点并实现缺点互补，同时具有具有误差小，精度高以及被抓取物品移动空间角度范围大的特点。

其中，每组运动支链，包括一个原动杆3和从动杆4，原动杆3一端垂直固定连接在一个固定于基座的运动电机5的输出轴上，原动杆3另一端通过垂直方向设置的第一转动关节6（即转轴）和从动杆4一端可转动连接，从动杆4另一端通过垂直方向设置的第二转动关节7和执行连杆2的一端可转动连接；两组运动支链的从动杆分别连接在执行连杆2的两端；所述运动电机5的输出轴、第一转动关节6和第二转动关节7均平行设置；所述自转传动机构一端安装在基座上，另一端和从动杆相连并能够带动从动杆绕第一转动关节旋转。

这样，两组运动支链和基座以及执行连杆一起，构成了闭式的单运动链，能够通过两个运动电机通过各自的运动支链实现对执行连杆在垂直于各关节的平面上X轴和Y轴方向上的移动自由度控制。同时该过程中，能够通过自转传动机构带动从动杆绕第一转动关节旋转，进而改变了从动杆和执行连杆之间的角度，使得执行连杆在原本沿X轴和Y轴平动的基础上增加了一个自转的运动，进而实现了X轴平动、Y轴平动和Z轴自转的三自由度运动控制。其中设置的执行连杆构件，使得能够通过执行连杆构件带动其上的执行件平动的同时，能够方便自转传动机构的传动能够传递到执行连杆的端部，并进而带动执行件自转，实现在Z轴的转动自由度控制。故本结构在常规的五连杆二自由度并联机械手的基础上，只增加了一根连杆，仅采用两运动支链六连杆就实现了三个自由度的控制调节，比常规的三自由度调节并联式机械手减少了运动支链数量，减少了连杆的数量，极大地简化了结构，避免了支链过多造成对运动范围的约束，增大了装置的工作空间。

其中，所述自转传动机构包括一个安装在基座上的自转电机8，自转电机8和对应的运动电机同轴设置，自转电机8通过带式传动机构9和对应的第一转动关节6处的从动杆端部相连并带动该从动杆4绕第一转动关节6旋转。

这样，采用带式传动机构的方式，由电机通过带式传动机构直接带动从动杆绕第一转动关节转动，具有结构简单，设置方便，易于实施的特点。其中自转电机安装在基座上，不会占据运动部分构件质量，使得整体装置结构轻便，控制灵活快捷，运行能耗较低。但缺陷是带式传动机构可能会因打滑而导致控制精度方面有所欠缺，适用于对精度要求不要太高但对可控制范围要求较大的控制场所。

其中，所述带式传动机构9为皮带传动机构，包括一个安装在自转电机 输出轴上的第一皮带轮和一个固定于从动杆端部并和第一转动关节同轴设置的第二皮带轮。

这样结构简单经典，成本低廉，利于实施。但具体实施时，也可以采用其他的带式传动机构，例如链条链轮传动机构以及同步带传动机构等结构方式。

其中，所述执行件1为垂直安装固定在执行连杆中部的气缸，气缸上沿轴向安装有伸缩杆且伸缩杆前端安装有真空吸盘。

这样，方便通过吸附的方式抓取物品，结构简单小巧轻便。

本实施方式中，自转电机8和对应的运动电机5的输出轴相对设置。方便实施。

其中，各组运动支链中各连杆和执行连杆错落设置呈阶梯状。

这样，可以有效的避免在运动过程中横跨中间时产生的干涉，参见图3，尽可能获得较大的工作空间。

其中，各连杆以及运动支链沿水平方向设置，各电机沿竖直方向设置。这样，能够方便控制被抓取物品做沿水平方向的平面运动，更加适于实际应用。

其中，执行连杆两侧的从动杆错位设置在执行连杆上下两侧，两个原动杆分别安装在对应从动杆下方。

这样，两个从动杆错位设置在执行连杆上下两侧，从动杆在竖直方向上分别位于距离执行连杆上下两端最接近位置且距离相等，故两侧从动杆带动执行连杆转动时因重力产生力矩的不利影响可以降至最小且左右两侧影响大小均衡；同时两个原动杆分别安装在对应从动杆下方位置，可以在尽量避免干涉的同时使得两组运动支链的运动电机在高度方向上尽量靠近，使得整体结构更紧凑，受力更科学，受重力力矩不利影响更低。

其中，两组运动支链的运动电机安装在对应相隔的分体基座上，当两组运动支链中的原动杆旋转至相互正对位置时，两个第一转动关节之间的间距小于从动杆的长度但任一第一转动关节到另一分体基座距离大于从动杆长度，且从动杆长度大于执行连杆长度。参见图3。

这样，当两组运动支链带动执行连杆运动至两个基座之间的位置时，可以依靠位于执行连杆下方的从动杆和执行连杆之间的干涉，使得该位于下方的执行连杆被止动后，依靠另一运动支链带动执行连杆转变角度方位，改变运动轨迹，使得执行连杆整体越过两个分体基座之间的连线位置，实现该连线位置左右区域的跨越。并且由于执行连杆和下方的从动连杆之间干涉位置为固定位置，该过程中另一运动支链带动执行连杆转变角度方位的大小是可控的，即执行连杆整个运动轨迹仍然是属于可控范围。这样就巧妙地利用了干涉，使得在较小的基座安装空间内获得了较大的可控制运动范围。

第二实施例，本实施例的并联式机械手和第一实施例相比，区别仅仅在于自转传动机构的结构方式不同，其余部分结构完全相同。

参见图4：本实施例中，所述自转传动机构包括一个安装在基座上的自转电机，自转电机和对应的运动电机同轴设置，自转电机的输出轴上垂直固定设置有第一自转传动连杆11，第一自转传动连杆11另一端通过一个垂直方向设置的第三转动关节12和第二自转传动连杆13可转动连接，第二自转传动连杆13另一端通过垂直方向设置的第四转动关节14可转动地连接在对应的从动杆4中部并围成一个平行四边形。

这样采用平行四边形四连杆机构的方式，由电机通过第一自转传动连杆和第二自转传动连杆带动从动杆绕第一转动关节转动，具有结构简单，设置方便，精度较高，传动可靠的特点。其中自转电机安装在基座上，不会占据运动部分构件质量，使得整体装置结构轻便，控制灵活快捷，运行能耗较低。但缺陷是结构相对复杂一些，更容易因干涉造成运动可控范围变小，适用于对精度要求高但对可控制范围要求较小的控制场所。

第三实施例，参见图5和图6，本实施例的并联式机械手和第二实施例相比，区别仅仅在于所述自转传动机构为两组且分别对应两组运动支链设置。这样，增加一组自转传动机构后，增加的自转电机可以用于作为运动过程中帮助执行件和被抓取物品跨过奇异点的驱动装置。使得整个机构可以实现冗余驱动，通过冗余驱动方式，可以改善机构在工作空间内的奇异性，在运动过程中遇到奇异位形时可以利用冗余驱动使机构跨过该奇异位形。

同时，本实施例中，自转电机8和对应的运动电机5中任一个电机为双轴电机且电机的输出轴空心设置，另一个电机输出轴可同轴转动地套设于该输出轴内部，使得两个电机构成串联安装结构。这样，方便适用于需要将两个电机安装在基座同一侧的情况实施。

本实施例其余部分结构和第二实施例完全相同，不在此详述。

第四实施例，参见图7，本实施例的并联式机械手和第三实施例相比，区别仅仅在于所述自转传动机构采用了和第一实施例相同的带式传动机构；而其余部分结构和第三实施例完全相同。

另外，实施时，自转传动机构还可以采用其他的结构方式，例如，所述自转传动机构包括一个伸缩缸，伸缩缸一端可转动地安装在对应的运动电机的输出轴上，另一端通过转动关节和对应的从动杆中部可转动连接。其中伸缩缸可以采用电缸或液压伸缩缸或气缸等结构方式。这样同样可以带动从动杆绕第一转动关节转动。但伸缩缸自重较大，会增加机构可运动部分结构质量，不利于降低能耗。

故本发明能够具有以下有益效果：1与平面三自由度并联机器人相比较，本发明采用的是闭式单运动链的方式，可实现平面内三个自由度的运动，整体机械结构相对简单，减少了支链的总数，支链及支链间的干涉减少，从而增大了机构的工作空间，当采用带式传动机构传动时，提升了运动性能和灵活性。2与平面三自由度串联机器人相比较，本发明具有闭式运动链，承载能力更强，减小了各构件的运动误差，提高了整个机械手臂的运动精度，且驱动电机装置都固定在基架上，减少了机器人本身的运动惯性，具有更优的动力学性能，运行速度更快。3本发明为六杆机构，采用并联布局，虽然没有严格意义上的对称，但是机构仍具有较好的各项同性。4本发明采用同轴线驱动方式，即将两个伺服电机上下对称或者同轴串联的方式放置可以减少安装空间的占用，同时利用皮带传动，减少了连杆关节的重量，减小了机构的运动惯性，提高了系统的运动性能，同时还能减少干涉，增加整体机构的工作空间。5与平面二自由度五杆并联机器人相比较，本发明拥有平面内的三个自由度，能够实现更多的功能。6本发明可以实现冗余驱动方式，通过冗余驱动方式，可以改善机构在工作空间内的奇异性，在运动过程中遇到奇异位形时可以利用冗余驱动使机构跨过该奇异位形。

Claims (8)

1.一种利用机械手控制物品平面运动的方法，本方法中通过一个执行件抓取固定物品，然后通过安装在基座上的两组主要由连杆构成的运动支链控制执行件实现平面运动，其特征在于，通过依附于运动支链的自转传动机构，在两组运动支链控制执行件平面运动的同时，带动执行件同步旋转运动；

本方法由一种并联式机械手实现，所述并联式机械手，包括一个作为安装基础的基座和一个设置在末端并用于抓取物品的执行件，基座上并列地安装有两组主要由连杆构成的运动支链和执行件相连，其中，执行件垂直安装在一个执行连杆上，执行连杆两端分别和两组运动支链前端可转动连接，还包括至少一组依附于任一运动支链的自转传动机构，自转传动机构用于带动执行连杆做同步旋转运动；

每组运动支链，包括一个原动杆和从动杆，原动杆一端垂直固定连接在一个固定于基座的运动电机的输出轴上，原动杆另一端通过垂直方向设置的第一转动关节和从动杆一端可转动连接，从动杆另一端通过垂直方向设置的第二转动关节和执行连杆的一端可转动连接；两组运动支链的从动杆分别连接在执行连杆的两端；所述运动电机的输出轴、第一转动关节和第二转动关节均平行设置；所述自转传动机构一端安装在基座上，另一端和从动杆相连并能够带动从动杆绕第一转动关节旋转；

所述执行件为垂直安装固定在执行连杆中部的气缸，气缸上沿轴向安装有伸缩杆且伸缩杆前端安装有真空吸盘；

各连杆以及运动支链沿水平方向设置，各电机沿竖直方向设置；

执行连杆两侧的从动杆错位设置在执行连杆上下两侧，从动杆在竖直方向上分别位于距离执行连杆上下两端最接近位置且距离相等，两个原动杆分别安装在对应从动杆下方。

2.如权利要求1所述的利用机械手控制物品平面运动的方法，其特征在于，两组运动支链上各自依附设置有一组自转传动机构并带动执行件旋转。

3.如权利要求1所述的利用机械手控制物品平面运动的方法，其特征在于，所述自转传动机构包括一个安装在基座上的自转电机，自转电机和对应的运动电机同轴设置，自转电机通过带式传动机构和对应的第一转动关节处的从动杆端部相连并带动该从动杆绕第一转动关节旋转。

4.如权利要求3所述的利用机械手控制物品平面运动的方法，其特征在于，所述带式传动机构为皮带传动机构，包括一个安装在自转电机 输出轴上的第一皮带轮和一个固定于从动杆端部并和第一转动关节同轴设置的第二皮带轮。

5.如权利要求1所述的利用机械手控制物品平面运动的方法，其特征在于，所述自转传动机构包括一个安装在基座上的自转电机，自转电机和对应的运动电机同轴设置，自转电机的输出轴上垂直固定设置有第一自转传动连杆，第一自转传动连杆另一端通过一个垂直方向设置的第三转动关节和第二自转传动连杆可转动连接，第二自转传动连杆另一端通过垂直方向设置的第四转动关节可转动地连接在对应的从动杆中部并围成一个平行四边形。

6.如权利要求1所述的利用机械手控制物品平面运动的方法，其特征在于，所述自转传动机构包括一个伸缩缸，伸缩缸一端可转动地安装在对应的运动电机的输出轴上，另一端通过转动关节和对应的从动杆中部可转动连接。

7.如权利要求1所述的利用机械手控制物品平面运动的方法，其特征在于，所述自转传动机构为两组且分别对应两组运动支链设置。

8.如权利要求1所述的利用机械手控制物品平面运动的方法，其特征在于，自转电机和对应的运动电机的输出轴相对设置；或者自转电机和对应的运动电机中任一个电机为双轴电机且电机的输出轴空心设置，另一个电机输出轴可同轴转动地套设于该输出轴内部，使得两个电机构成串联安装结构；

各组运动支链中各连杆和执行连杆错落设置呈阶梯状；

两组运动支链的运动电机安装在对应相隔的分体基座上，当两组运动支链中的原动杆旋转至相互正对位置时，两个第一转动关节之间的间距小于从动杆的长度但任一第一转动关节到另一分体基座距离大于从动杆长度，且从动杆长度大于执行连杆长度。

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