CN113733051B - 一种六自由度机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种六自由度机械臂，包括基座；所述基座安装于固定臂连杆，固定臂连杆上可转动安装有活动臂连杆；固定臂连杆和活动臂连杆分别于侧面对称可转动安装有大臂，大臂上端可转动安装有小臂，小臂下端可转动安装有适配器。本发明可通过对活动臂的调节，实现对不同尺寸负载的抓取；可通过更换不同结构形式的适配器，适应负载不同的接口形式，从而提高了通用性；可采用视觉传感器、关节位移传感器等实现负载接口的自动识别与定位，通过对负载接口之间相对位置关系的正反运动学解算，通过相应算法控制起重设备及机械臂各关节的位移，从而实现整个吊装过程的自动化。

Description

一种六自由度机械臂

技术领域

本发明涉及一种六自由度机械臂。

背景技术

近年来，随着对保障装备提出的快速高效、无人自主、通用性等要求，对新型保障装备的需求更加强烈。先前保障装备主要存在以下不足：一是自动化程度低，由于负载质量大、形状和吊点等特征各不相同，需要较多操作人员手工连接吊具与负载吊装接口；二是通用性差，针对不同形状、质量、质心位置的负载，往往需要不同的吊装装置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种六自由度机械臂，该六自由度机械臂能够实现通过对机械臂各关节状态的控制，适应不同尺寸形状、不同姿态及不同质量的装备快速换装过程。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种六自由度机械臂，包括基座；所述基座安装于固定臂连杆，固定臂连杆上可转动安装有活动臂连杆；固定臂连杆和活动臂连杆分别于侧面对称可转动安装有大臂，大臂上端可转动安装有小臂，小臂下端可转动安装有适配器。

所述固定臂连杆侧面中部开有槽，活动臂连杆穿过该槽安装大臂。

所述固定臂连杆和活动臂连杆均通过肩关节轴安装大臂。

所述大臂和小臂之间通过肘关节轴连接。

所述小臂通过腕关节轴连接适配器。

所述适配器上有适配器旋转关节，且适配器以适配器旋转关节连接至小臂。

所述小臂靠近下端位置有腕关节。

在任一水平投影上，所述肩关节轴的轴心线垂直于固定臂连杆和活动臂连杆的轴心线。

所述肘关节轴的轴心线位于水平面。

所述基座上装有视觉传感器。

本发明的有益效果在于：可通过对活动臂的调节，实现对不同尺寸负载的抓取；可通过更换不同结构形式的适配器，适应负载不同的接口形式，从而提高了通用性；可采用视觉传感器、关节位移传感器等实现负载接口的自动识别与定位，通过对负载接口之间相对位置关系的正反运动学解算，通过相应算法控制起重设备及机械臂各关节的位移，从而实现整个吊装过程的自动化。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中固定臂连杆的结构示意图；

图3是图1中活动臂连杆的结构示意图；

图4是图1中基座的单体结构示意图。

图中：1-基座，2-固定臂连杆，3-活动臂连杆，4-肩关节轴，5-大臂，6-肘关节轴，7-小臂，8-腕关节，9-腕关节轴，10-适配器旋转关节，11-适配器。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

实施例1

如图1至图4所示的一种六自由度机械臂，包括基座1；所述基座1安装于固定臂连杆2，固定臂连杆2上可转动安装有活动臂连杆3；固定臂连杆2和活动臂连杆3分别于侧面对称可转动安装有大臂5，大臂5上端可转动安装有小臂7，小臂7下端可转动安装有适配器11。

实施例2

基于实施例1，固定臂连杆2侧面中部开有槽，活动臂连杆3穿过该槽安装大臂5。

实施例3

基于实施例1，固定臂连杆2和活动臂连杆3均通过肩关节轴4安装大臂5。

实施例4

基于实施例1，大臂5和小臂7之间通过肘关节轴6连接。

实施例5

基于实施例1，小臂7通过腕关节轴9连接适配器11。

实施例6

基于实施例1，适配器11上有适配器旋转关节10，且适配器11以适配器旋转关节10连接至小臂7。

实施例7

基于实施例1，小臂7靠近下端位置有腕关节8。

实施例8

基于实施例3，在任一水平投影上，所述肩关节轴4的轴心线垂直于固定臂连杆2和活动臂连杆3的轴心线。

实施例9

基于实施例4，肘关节轴6的轴心线位于水平面。

实施例10

基于实施例1，基座1上装有视觉传感器。

实施例11

基于上述实施例，基座1与起重设备连接，其上装有视觉传感器；固定臂连杆2安装在基座1上；活动臂连杆3与固定臂连杆2之间通过轴承连接，活动臂连杆3通过伺服电机驱动，以调节二者之间的夹角；大臂5和活动臂连杆3通过肩关节轴4连接，肩关节轴4通过伺服电机驱动，以调节大臂5和活动臂连杆3之间的夹角；小臂7和大臂5通过肘关节轴6连接，肘关节轴6通过伺服电机驱动，以调节小臂7和大臂5之间夹角；腕关节8和小臂7之间通过转动副形式连接，腕关节8利用伺服电机驱动，以调节腕关节8和小臂7之间的轴向转动；适配器旋转关节10和腕关节8通过腕关节轴9连接，腕关节轴9通过伺服电机驱动，以调节适配器10和腕关节8之间的夹角；适配器11和适配器旋转关节10通过转动副形式连接，适配器11通过伺服电机驱动，以调节适配器11和适配器旋转关节10之间夹角，适配器11上装有视觉传感器。

一般的，安装使用的具体过程为：第1步，根据负载接口特点，选择合适的适配器安装在适配器旋转关节上；第2步，通过控制起重机及机械臂各关节的运动，使基座1及两组机械手运动至被负载上方；第3步，通过安装在基座1上的视觉传感器，初步判断负载接口宽度及位置姿态，通过控制起重机及两组机械臂各关节的运动，使适配器11与负载接口位置粗对准；第4步，通过安装在适配器11上的视觉传感器，判断适配器11与负载接口之间的精确位置关系，并通过控制活动臂连杆3与固定臂连杆2之间的夹角、大臂5与活动臂之间的夹角、小臂7与大臂5之间的夹角、腕关节8与小臂之间的相对角度、适配器旋转关节10与腕关节8之间的夹角及适配器11与适配器旋转关节10之间的夹角，使适配器上的销孔与负载上的起吊孔中心对齐；第5步，使用销子连接适配器11与负载上的起吊孔，将负载吊起并转运。

Claims (4)

1.一种六自由度机械臂的使用方法，该机械臂包括基座（1），所述基座（1）安装于固定臂连杆（2），固定臂连杆（2）上可转动安装有活动臂连杆（3）；固定臂连杆（2）和活动臂连杆（3）分别于侧面对称可转动安装有大臂（5），大臂（5）上端可转动安装有小臂（7），小臂（7）下端可转动安装有适配器（11）；所述基座（1）上装有视觉传感器；所述固定臂连杆（2）侧面中部开有槽，活动臂连杆（3）穿过该槽安装大臂（5）；所述固定臂连杆（2）和活动臂连杆（3）均通过肩关节轴（4）安装大臂（5）；所述小臂（7）通过腕关节轴（9）连接适配器（11）；所述适配器（11）上有适配器旋转关节（10），且适配器（11）以适配器旋转关节（10）连接至小臂（7）；所述小臂（7）靠近下端位置有腕关节（8）；其特征在于：

使用的具体步骤为：

第1步，根据负载接口特点，选择合适的适配器安装在适配器旋转关节上；

第2步，通过控制起重机及机械臂各关节的运动，使基座（1）及两组机械臂运动至负载上方；

第3步，通过安装在基座（1）上的视觉传感器，初步判断负载接口宽度及位置姿态，通过控制起重机及两组机械臂各关节的运动，使适配器（11）与负载接口位置粗对准；

第4步，通过安装在适配器（11）上的视觉传感器，判断适配器（11）与负载接口之间的精确位置关系，并通过控制活动臂连杆（3）与固定臂连杆（2）之间的夹角、大臂（5）与活动臂连杆（3）之间的夹角、小臂（7）与大臂（5）之间的夹角、腕关节（8）与小臂之间的相对角度、适配器旋转关节（10）与腕关节（8）之间的夹角及适配器（11）与适配器旋转关节（10）之间的夹角，使适配器上的销孔与负载上的起吊孔中心对齐；

第5步，使用销子连接适配器（11）与负载上的起吊孔，将负载吊起并转运。

2.如权利要求1所述的六自由度机械臂的使用方法，其特征在于：所述大臂（5）和小臂（7）之间通过肘关节轴（6）连接。

3.如权利要求1所述的六自由度机械臂的使用方法，其特征在于：在任一水平投影上，所述肩关节轴（4）的轴心线垂直于固定臂连杆（2）和活动臂连杆（3）的轴心线。

4.如权利要求2所述的六自由度机械臂的使用方法，其特征在于：所述肘关节轴（6）的轴心线位于水平面。

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