CN113977559A - 一种双机械臂协同实验装置及实验方法 - Google Patents

一种双机械臂协同实验装置及实验方法 Download PDF

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杨悦欣
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Abstract

本发明提供的一种双机械臂协同实验装置及实验方法，包括底座和两个结构相同的机械臂，底座的一侧垂直设置有支撑板，支撑板上设置有垂直升降装置，两个机械臂分别与升降装置连接；在进行双机械臂协同实验时，可通过各个关节的伸缩杆调节各个关节的长度，通过所设刻度读取数值，通过设置在各个关节处的刻度值读取各个关节的转动角度。通过对各个关节的不同调节，可完成不同机械臂的相关实现，方便快捷。同时在实验过程中，通过控制程序使双机械臂进行预定的动作，然后获取角度测量装置、垂直测量装置和伸缩杆上的标尺获取各个伸缩臂的旋转角度和伸出长度，将获取的数据与控制程序中的数据进行比较，对控制程序中的数据进行校对和修整。

Description

一种双机械臂协同实验装置及实验方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种双机械臂协同实验装置及实验方法。
背景技术
随着近年来科技的快速发展，现有大多数工厂已经摆脱密集型人工劳动生产作业方式，采用先进的自动化，智能化的机器代替人工。自动化和智能化的发展大大提高了产能。但是现有大多是智能化的操作均通过机械手实现，现有机械手的使用多为单一使用，很少有多个机械手配合完成。
近年来对多臂协同作业的操作方式成为热门研究，但是现有的多臂协同的实验均通过现有机械臂组合而成，导致机械臂的固定参数无法调节，各关节数据无法直接读出等，不便于进行多机械臂的协同实验研究，所以设计一种便于调节的双机械臂协同实验台很有必要。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种便于调节的双机械臂协同实验装置及方法，具有便于调节，数据读取方便，结构简单可靠的优点。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种双机械臂协同实验装置，包括底座和两个结构相同的机械臂，底座的一侧垂直设置有支撑板，支撑板上设置有垂直升降装置，两个机械臂分别与升降装置连接；
所述机械臂包括依次连接的多个伸缩臂，首端伸缩臂连接升降装置，末端伸缩臂连接机械爪，相邻两个伸缩臂之间通过驱动电机连接，多个伸缩臂的转动位置设置有角度测量装置，用于测量伸缩臂的旋转角度，支撑板上设置有垂直测量装置，用于测量机械臂的垂直移动距离。
优选的，所述升降装置为丝杠滑块机构。
优选的，所述丝杠滑块机构包括第一电机、丝杆、滑轨和滑块；
所述丝杆的两端与支撑板连接，第一电机的输出轴通过联轴器与丝杆的上端连接，滑轨设置支撑板上并与丝杠同轴，滑块配装在丝杠上并与首端的伸缩臂连接。
优选的，所述垂直测量装置包括刻度尺和标尺，所述标尺设置在滑块的侧壁上，刻度尺垂直设置在支撑板上，通过标尺在刻度尺上的移动距离，测量机械臂的升降高度。
优选的，所述多个伸缩臂的数量为4个。
优选的，所述机械臂包括依次连接的第一伸缩臂、第二伸缩臂、第三伸缩臂和第四伸缩臂；
所述滑块上安装有第二电机,第一伸缩臂与第二电机连接并垂直设置，第二电机用于驱动第一伸缩臂沿其轴向转动；
所述第一伸缩臂的上端安装有第三电机，第三电机的输出端连接第二伸缩臂的一端，第二伸缩臂沿第一伸缩臂轴平面转动；
所述第二伸缩臂的另一端安装有第三电机，第三电机的输出轴连接第三伸缩臂的一端，第三伸缩臂沿第二伸缩臂的周向转动；
所述第三伸缩臂的另一端连接第四电机，第四电机的输出轴连接第四伸缩杆的一端，第四伸缩杆沿第三伸缩臂的轴平面转动；
所述第四伸缩杆的另一端连接执行器电机，执行器电机连接机械爪。
优选的，所述伸缩臂为电动推杆。
优选的，所述伸缩臂的伸缩杆上设置有标尺，用于测量伸缩杆的伸出长度。
优选的，所述角度测量装置包括指针和角度刻度盘，角度刻度盘设置在伸缩臂的旋转端并与驱动电机的输出轴同轴，指针固接在下一伸缩臂的外壁上，指针的端部并指向角度刻度盘。
一种双机械臂协同实验装置的实验方法，根据预设的程序使机械臂执行预定的动作，然后获取每个伸缩臂的旋转角度以及伸出长度，通过获取的数据对程序中的设定的对应参数进行校对。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种双机械臂协同实验装置在进行双机械臂协同实验时，可通过各个关节的伸缩杆调节各个关节的长度，通过所设刻度读取数值，通过设置在各个关节处的刻度值读取各个关节的转动角度。通过对各个关节的不同调节，可完成不同机械臂的相关实现，方便快捷。同时在实验过程中，通过控制程序使双机械臂进行预定的动作，然后获取角度测量装置、垂直测量装置和伸缩杆上的标尺获取各个伸缩臂的旋转角度和伸出长度，将获取的数据与控制程序中的数据进行比较，对控制程序中的数据进行校对和修整。
附图说明
图1为本发明双机械臂协同实验装置的结构示意图。
图2为本发明双机械臂协同实验装置的局部结构示意图
图3为本发明机械臂的放大图。
图中：底座1，升降杆2，桌面3，支撑板4，第一电机5，轴承座6，
丝杆7，滑轨8，刻度9，滑块10，第二电机11，角度刻度盘12，指针13，第一伸缩臂14，第三电机15，圆周刻度盘16，第二伸缩臂17，第二伸缩杆18，第三电机19，第三伸缩臂20，第三伸缩杆21，第四电机22，第四伸缩臂23，第四伸缩杆24，执行器电机25，机械爪26。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参阅图1-3，一种双机械臂协同实验装置，包括底座1和两个结构相同的机械臂，底座的顶部设置有升降杆2，升降杆2的顶部设置有用于放置物品的桌面，底座1的一侧垂直设置有支撑板4，支撑板上设置有垂直升降装置，两个机械臂分别与垂直升降装置连接。
所述机械臂包括依次连接的多个伸缩臂，末端伸缩臂连接机械爪26，相邻两个伸缩臂之间通过驱动电机连接，其中多个机械臂的转动位置设置有角度测量装置，用于测量机械臂的旋转角度，支撑板上设置有垂直测量装置，用于测量机械臂的垂直移动距离。
支撑板4垂直设置在底座的一侧，并与底座1侧面刚性固定，垂直升降装为丝杠滑块机构，两组丝杠滑块机构平行间隔设置在支撑座的两侧，丝杠滑块机构包括第一电机5、丝杆7、滑轨8和滑块10。
支撑板靠近底座一侧的上端和下端分别设置有轴承座6，丝杆7的两端通过轴承座与支撑板4连接，第一电机5通过电机座设置在支撑板的顶部，第一电机5的输出轴通过联轴器与丝杆7的上端连接，第一电机5通过联轴器将扭力传递给丝杆驱动其转动。
滑轨8垂直设置在丝杠和支撑板之间，滑轨8与固定板刚性连接并与丝杠同轴设置，滑块10通过螺纹配装在丝杠上，并且滑块与首端的伸缩臂连接，第一电机5驱动丝杆转动，丝杠带动滑块延其轴向移动，实现机械臂的垂直移动。
所述机械臂包括依次连接的第一伸缩臂14、第二伸缩臂17、第三伸缩臂20和第四伸缩臂23，滑块10上安装有第二电机11,第一伸缩臂14与第二电机11连接并垂直设置，第二电机11用于驱动第一伸缩臂14沿其轴向转动，第一伸缩臂14的上端安装有第三电机15，第三电机15的输出端连接第二伸缩臂17的一端，第二伸缩臂17沿第一伸缩臂14轴平面转动，第二伸缩臂17的另一端安装有第三电机19，第三电机19的输出轴连接第三伸缩臂20的一端，第三伸缩臂20沿第二伸缩臂17的周向转动，第三伸缩臂20的另一端连接第四电机22，第四电机22的输出轴连接第四伸缩杆24的一端，第四伸缩杆24沿第三伸缩臂20的轴平面转动，第四伸缩杆24的另一端连接执行器电机25，执行器电机25连接机械爪26。
在本实施例中，第二伸缩臂17、第三伸缩臂20和第四伸缩臂23的结构相同，均包括套设固定杆以及套设在其内部的伸缩杆，所述伸缩臂为电动推杆。
第二伸缩臂17的第二伸缩杆18的端部与第三电机19连接，第三伸缩臂20的第三伸缩杆21与第四电机22连接，第四伸缩臂23的第四伸缩杆24与第五电机连接，在每个伸缩杆的侧壁上延其轴向均设置有标尺，通过标尺即可测量各个伸缩杆的伸出长度。
所述垂直测量装置包括刻度尺9和标尺27，所述标尺27设置在滑块10的侧壁上，刻度尺9垂直设置在支撑板上，当滑块移动时，标尺27同步移动，通过标尺在刻度尺上的移动距离，即可测量机械臂的垂直升降高度。
所述角度测量装置包括指针13和角度刻度盘12，角度刻度盘12设置在滑块的顶面，并与第一伸缩臂同轴设置，指针13固接在第一伸缩臂下端的外壁上，指针13的端部并指向角度刻度盘12，当第一伸缩臂在第二电机的驱动下转动，通过指针13即可驱动第一伸缩臂的转动角度。
所述第三电机15的侧壁上设置有圆周刻度盘16，圆周刻度盘16与输出轴同心设置，第二伸缩臂17上设置有指针，指针的端部指向圆周刻度盘16，当第二伸缩臂在第三电机的驱动下转动，通过指针即可驱动第二伸缩臂的转动角度。
在进行双机械臂协同实验时，可通过各个关节的伸缩杆调节各个关节的长度，通过所设刻度读取数值，通过设置在各个关节处的刻度值读取各个关节的转动角度。通过对各个关节的不同调节，可完成不同机械臂的相关实现，方便快捷。同时在实验过程中，通过控制程序使双机械臂进行预定的动作，然后获取角度测量装置、垂直测量装置和伸缩杆上的标尺获取各个伸缩臂的旋转角度和伸出长度，将获取的数据与控制程序中的数据进行比较，对控制程序中的数据进行校对和修整。
另外，还可以将机械臂调整至预定动作，然后获取该动作状态下各个伸缩臂的角度和伸出长度，根据获取的数据编制执行程序，提高执行程序的准确性，同时提高效率。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，包括底座(1)和两个结构相同的机械臂，底座(1)的一侧垂直设置有支撑板(4)，支撑板上设置有垂直升降装置，两个机械臂分别与升降装置连接；
所述机械臂包括依次连接的多个伸缩臂，首端伸缩臂连接升降装置，末端伸缩臂连接机械爪(26)，相邻两个伸缩臂之间通过驱动电机连接，多个伸缩臂的转动位置设置有角度测量装置，用于测量伸缩臂的旋转角度，支撑板上设置有垂直测量装置，用于测量机械臂的垂直移动距离。
2.根据权利要求1所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述升降装置为丝杠滑块机构。
3.根据权利要求1所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述丝杠滑块机构包括第一电机(5)、丝杆(7)、滑轨(8)和滑块(10)；
所述丝杆(7)的两端与支撑板(4)连接，第一电机(5)的输出轴通过联轴器与丝杆(7)的上端连接，滑轨(8)设置支撑板上并与丝杠同轴，滑块(10)配装在丝杠上并与首端的伸缩臂连接。
4.根据权利要求1所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述垂直测量装置包括刻度尺(9)和标尺(27)，所述标尺(27)设置在滑块(10)的侧壁上，刻度尺(9)垂直设置在支撑板上，通过标尺在刻度尺上的移动距离，测量机械臂的升降高度。
5.根据权利要求3所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述多个伸缩臂的数量为4个。
6.根据权利要求3所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述机械臂包括依次连接的第一伸缩臂(14)、第二伸缩臂(17)、第三伸缩臂(20)和第四伸缩臂(23)；
所述滑块(10)上安装有第二电机(11),第一伸缩臂(14)与第二电机(11)连接并垂直设置，第二电机(11)用于驱动第一伸缩臂(14)沿其轴向转动；
所述第一伸缩臂(14)的上端安装有第三电机(15)，第三电机(15)的输出端连接第二伸缩臂(17)的一端，第二伸缩臂(17)沿第一伸缩臂(14)轴平面转动；
所述第二伸缩臂(17)的另一端安装有第三电机(19)，第三电机(19)的输出轴连接第三伸缩臂(20)的一端，第三伸缩臂(20)沿第二伸缩臂(17)的周向转动；
所述第三伸缩臂(20)的另一端连接第四电机(22)，第四电机(22)的输出轴连接第四伸缩杆(24)的一端，第四伸缩杆(24)沿第三伸缩臂(20)的轴平面转动；
所述第四伸缩杆(24)的另一端连接执行器电机(25)，执行器电机(25)连接机械爪(26)。
7.根据权利要求5所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述伸缩臂为电动推杆。
8.根据权利要求1所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述伸缩臂的伸缩杆上设置有标尺，用于测量伸缩杆的伸出长度。
9.根据权利要求1所述的一种双机械臂协同实验装置，其特征在于，所述角度测量装置包括指针(13)和角度刻度盘(12)，角度刻度盘(12)设置在伸缩臂的旋转端并与驱动电机的输出轴同轴，指针(13)固接在下一伸缩臂的外壁上，指针(13)的端部并指向角度刻度盘(12)。
10.一种权利要求1-9任一项所述的一种双机械臂协同实验装置的实验方法，其特征在于，根据预设的程序使机械臂执行预定的动作，然后获取每个伸缩臂的旋转角度以及伸出长度，通过获取的数据对程序中的设定的对应参数进行校对。
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