CN205870596U - 机械臂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械臂系统，其包括：机械臂；安装于机械臂上的操作器，机械臂能够带动操作器靠近或远离目标物体；标记物，安装于操作器或机械臂上；能够对标记物及目标物体的位置信息同时进行检测的相机；及控制器，连接相机与机械臂，控制器能够计算标记物及目标物体的位置差信息，并控制机械臂带动操作器运动，以对标记物与目标物体之间的位置差进行调节。上述机械臂系统通过在操作器上设置标记物，相机同时检测标记物与目标物体的位置信息，从而得到标记物与目标物体之间的位置差，控制器通过调节其位置差，以使得操作器准确移动至目标物体处，从而使得在机械臂的位置控制精度较低的情况下仍能执行较高精度的作业任务。

Description

机械臂系统

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，特别是涉及一种机械臂系统。

背景技术

目前，在生产领域，经常会用到机械臂，通过控制机械臂移动至目标物体处、并执行一定的操作，从而实现自动化生产。而机械臂在移动的过程中，常规的做法是通过相机测量目标物体在相机坐标系下的位置，然后根据相机坐标系与机械臂坐标系之间的转换关系，得到目标物体在机械臂坐标系下的位置，最后控制机械臂去到目标物体所在的位置，完成执行任务。

在此种工作模式下，要使机械臂准确移动至目标物体所在位置就要求机械臂具有很高的位置控制精度，然而只有高精度的工业机械臂能满足这种要求，低精度的机械臂无法达到这种位置控制精度，也就使得较低精度的机械臂无法执行高精度的作业任务。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够进行高精度作业任务的机械臂系统。

一种机械臂系统，包括：

机械臂；

用于对目标物体执行作业任务的操作器，安装于所述机械臂上，所述机械臂相对所述目标物体运动，以带动所述操作器靠近或远离所述目标物体；

标记物，安装于所述操作器或机械臂上；

相机，所述相机能够对所述标记物及所述目标物体的位置信息同时进行检测；及

控制器，连接所述相机与所述机械臂，所述控制器能够计算所述标记物及所述目标物体的位置差信息，并控制所述机械臂带动所述操作器运动，以对所述标记物与所述目标物体之间的位置差进行调节。

在其中一个实施例中，所述控制器包括：

计算单元，与所述相机连接，所述计算单元用于计算所述标记物与所述目标物体在机械坐标系下的位置差；

比较单元，与所述计算单元连接，所述比较单元用于将所述标记物与所述目标物体在机械坐标系下的位置差信息与设定目标值进行比较；及

控制单元，所述控制单元与所述比较单元及所述机械臂连接，所述控制单元用于控制所述机械臂运动，以对所述标记物的位置进行调整。

在其中一个实施例中，所述标记物为平板状结构，且其上印有二维码。

在其中一个实施例中，所述相机为双目相机或单目相机。

在其中一个实施例中，还包括驱动组件，所述控制器与所述机械臂之间通过所述驱动组件连接，所述驱动组件与所述控制器通信连接，所述驱动组件能够驱动所述机械臂运动。

在其中一个实施例中，还包括机架，所述驱动组件、所述机械臂及所述相机均安装于所述机架上，所述驱动组件能够驱动所述机械臂相对所述机架运动。

在其中一个实施例中，所述机械臂包括第一连杆、第二连杆、腕部、第一旋转关节、第二旋转关节及第三旋转关节，所述第一连杆通过所述第一旋转关节、所述第二旋转关节与所述驱动组件连接，所述第二连杆的一端与所述第一连杆之间通过第三旋转关节转动连接，另一端与所述腕部转动连接，所述操作器安装于所述腕部上。

上述机械臂系统中通过在操作器上设置标记物，并通过相机同时检测标记物与目标物体的位置信息，从而得到标记物与目标物体之间的位置差，通过调节标记物，以使其与目标物体之间的位置差达到某一固定值，进而使得操作器准确移动至目标物体处，从而避免了机械臂的位置控制精度较低对操作器高精度作业任务的影响，使得机械臂系统在位置控制精度较低的情况下仍能执行较高精度的作业任务。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的机械臂系统结构示意图；

图2为图1中所示机械臂系统中控制器的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型一实施例的机械臂系统10包括机械臂100、操作器200、标记物300、相机400及控制器500。

其中，操作器200安装于机械臂100上，其用于对目标物体执行作业任务。机械臂100相对目标物体运动，从而带动操作器200靠近或远离目标物体。标记物300安装于操作器200上。相机400能够同时检测标记物300与目标物体在相机坐标系的位置信息。控制器500连接相机400及机械臂100。控制器500能够获取相机400发送的检测结果信息，并计算得到标记物300与目标物体之间的位置差信息，通过控制机械臂100带动操作器200运动，以对标记物300的位置进行调节，使操作器200逐渐靠近目标物体，从而调节标记物300与目标物体之间的位置差。

需要指出的是，在其他实施例中，标记物300还可以安装于机械臂100上，在机械臂100带动操作器200运动的过程中，标记物300能够随机械臂100运动即可。

上述机械臂系统10中通过在操作器200上设置标记物300，并通过相机400同时检测标记物300与目标物体的位置信息，从而得到标记物300与目标物体之间的位置差，通过调节标记物300以使其与目标物体之间的位置差达到某一固定值，进而使得操作器200准确移动至目标物体处，从而避免了机械臂100的位置控制精度较低对操作器200高精度作业任务的影响，使得在机械臂系统10的位置控制精度较低的情况下仍能执行较高精度的作业任务。

结合图1及图2所示，具体在本实施例中，控制器500包括计算单元510、比较单元520及控制单元530。计算单元510与相机400电连接。根据相机400检测得到的标记物300与目标物体的位置信息，计算单元510用于计算标记物300与目标物体在机械坐标系下的位置差信息。比较单元520与计算单元510相连接。比较单元520用于将标记物300与目标物体在机械坐标系下的位置差信息与设定目标值相比较。控制单元530与比较单元520及机械臂100均电连接。控制单元530能够根据比较单元520的比较结果对机械臂100的运动进行控制，以使操作器200靠近目标物体，直至标记物300与目标物体在机械坐标系下的位置差达到设定目标值。

具体的，计算单元510能够根据相机400检测得到的标记物300与目标物体的位置信息，计算得到标记物300与目标物体在相机坐标系下的位置差，并将其通过相机坐标系与机械坐标系的转换关系转换得到标记物300与目标物体在机械坐标系下的位置差。

需要指出的是，在本实施例中，设定目标值具体为在机械坐标系下操作器200到达目标物体处时标记物300与目标物体之间的位置差。

另外，在其他实施例中，计算单元510与相机400之间、控制单元530与机械臂100之间还可以为无线通讯连接。

具体在本实施例中，标记物300为平板状结构，且其上印有二维码。相机400能够识别标记物300上的二维码。在其他实施例中，标记物300还可以为其他具有标记功能，且能够被相机400所识别物体。而且，标记物300的形状也不仅限于平板状。

具体的，相机400为双目相机。此时，相机400能够检测标记物300与目标物体在三维空间内的位置信息，从而使得机械臂100带动操作器200在三维空间内运动，也能够准确移动至目标物体处。

在其他实施例中，相机400还可以为单目相机。此时，相机400能够检测标记物300与目标物体在二维平面内的位置信息，从而适用于机械臂100带动操作器200在平面内运动的情况。

具体在本实施例中，机械臂系统10还包括驱动组件600及机架700。驱动组件600、机械臂100及相机400均安装于机架700上。控制器500与机械臂100之间通过驱动组件600连接。驱动组件600与控制器500电连接，控制器500用于对驱动组件600进行控制。驱动组件600能够驱动机械臂100运动，并进一步带动操作器200及标记物300运动。

具体的，机械臂100包括第一连杆110、第二连杆120、腕部130、第一旋转关节140、第二旋转关节150及第三旋转关节160。第一连杆110通过第一旋转关节140及第二旋转关节150与驱动组件600转动连接。第二连杆120的一端与第一连杆110通过第三旋转关节160转动连接，另一端与腕部130转动连接。操作器200安装于腕部130上。驱动组件600能够通过驱动机械臂100运动而带动操作器200在三维空间内平动，以使操作器200准确移动至目标所在处。

需要指出的是，在其他实施例中，机械臂100还可以为具有超过两个连杆的机械臂。而且，机械臂100还可以带动操作器200做旋转运动。另外，在其他实施例中，上述机械臂100不仅限于串联型机械臂，还可以以为并联型或直角坐标型等其他类型的机械臂。

上述机械臂系统10中通过在操作器200上设置标记物300，并通过相机400同时检测标记物300与目标物体的位置信息，从而得到标记物300与目标物体之间的位置差，通过调节标记物300，以使其与目标物体之间的位置差达到某一固定值，进而使得操作器200准确移动至目标物体处，从而避免了机械臂100的位置控制精度较低对操作器200高精度作业任务的影响，使得在机械臂系统10的位置控制精度较低的情况下仍能执行较高精度的作业任务。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种机械臂系统，其特征在于，包括：

机械臂；

用于对目标物体执行作业任务的操作器，安装于所述机械臂上，所述机械臂相对所述目标物体运动，以带动所述操作器靠近或远离所述目标物体；

标记物，安装于所述操作器或机械臂上；

相机，所述相机能够对所述标记物及所述目标物体的位置信息同时进行检测；及

控制器，连接所述相机与所述机械臂，所述控制器能够计算所述标记物及所述目标物体的位置差信息，并控制所述机械臂带动所述操作器运动，以对所述标记物与所述目标物体之间的位置差进行调节。

2.根据权利要求1所述的机械臂系统，其特征在于，所述控制器包括：

计算单元，与所述相机连接，所述计算单元用于计算所述标记物与所述目标物体在机械坐标系下的位置差；

比较单元，与所述计算单元连接，所述比较单元用于将所述标记物与所述目标物体在机械坐标系下的位置差信息与设定目标值进行比较；及

控制单元，所述控制单元与所述比较单元及所述机械臂连接，所述控制单元用于控制所述机械臂运动，以对所述标记物的位置进行调整。

3.根据权利要求1所述的机械臂系统，其特征在于，所述标记物为平板状结构，且其上印有二维码。

4.根据权利要求1所述的机械臂系统，其特征在于，所述相机为双目相机或单目相机。

5.根据权利要求1所述的机械臂系统，其特征在于，还包括驱动组件，所述控制器与所述机械臂之间通过所述驱动组件连接，所述驱动组件与所述控制器通信连接，所述驱动组件能够驱动所述机械臂运动。

6.根据权利要求5所述的机械臂系统，其特征在于，还包括机架，所述驱动组件、所述机械臂及所述相机均安装于所述机架上，所述驱动组件能够驱动所述机械臂相对所述机架运动。

7.根据权利要求6所述的机械臂系统，其特征在于，所述机械臂包括第一连杆、第二连杆、腕部、第一旋转关节、第二旋转关节及第三旋转关节，所述第一连杆通过所述第一旋转关节、所述第二旋转关节与所述驱动组件连接，所述第二连杆的一端与所述第一连杆之间通过第三旋转关节转动连接，另一端与所述腕部转动连接，所述操作器安装于所述腕部上。