CN206717887U - 排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统，包括PC机、检测单元和执行单元，所述检测单元包括摄像头、压力传感器和光电编码器；所述执行单元包括腰回转电机、下臂摆动电机、上臂摆动电机、腕旋转电机和夹爪气缸；摄像头、压力传感器和光电编码器分别与PC机的输入端连接，腰回转电机、下臂摆动电机、上臂摆动电机、腕旋转电机和夹爪气缸分别与PC机的输出端连接。本实用新型可紧凑折叠，折叠后可嵌入机器人上部车体内，减小机器人整体体积，提高车内空间利用率。摄像头将采集信息通过车载CP传输至排爆机器人控制人员，使得排爆人员更详细的观察可疑爆炸物，使本实用新型可以更加稳定的对目标进行抓取。

Description

排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统

技术领域

本实用新型属于机器人控制技术领域，具体涉及一种排爆机器人六自由度联动控制系统。

背景技术

随着全球化的发展和反恐工作的深入，与恐怖分子的矛盾进一步激化，反恐形式也发生着巨大的变化。各国也都有派出的维和部队，然而致使维和部队伤亡最大的便是爆炸事件。不仅仅是维和，各国都存在不法分子安放炸弹的威胁。通过放置炸弹来制造爆炸恐怖活动，是恐怖主义进行恐怖主义活动的惯用手段。不仅如此，目前世界上遗留地雷有一亿一千万枚，这也是排爆方面一个巨大的威胁。

虽然现在排爆技术不断的提升，但是大多数还是靠人力排爆，排爆是世界公认的高危行业，每一次排爆，都是与死神共舞，每一次排爆，都是在无声战场中进退的抉择，这也很大威胁到排爆人员的生命安全。

目前，全球也都在排爆方面研发机器人进行排爆，排爆机器人是指代替人到不能去或不适宜去的有爆炸危险等环境中,直接在事发现场进行侦察、排除和处理爆炸物及其它危险品,也可对一些持枪的恐怖分子实施有效攻击的机器人。

排爆机器人作为一种安全可靠的排爆工具越来越受到各国的重视，各国也都在研发排爆机器人，但是现在排爆机器人机械臂大多为四自由度或者五自由度，活动不够灵活，体积、重量较大，工作范围较小，集成度较低，相对运动不稳定，其中最重要的也是因为价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型要解决的是现有排爆机器人机器臂活动不够灵活，体积重量较大，工作范围小等技术问题，从而提供一种活动灵活，能定位爆炸物，运动稳定，排爆机器人六自由度联动控制系统。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统，包括PC机、检测单元和执行单元，所述检测单元包括摄像头、压力传感器和光电编码器；所述执行单元包括腰回转电机、下臂摆动电机、上臂摆动电机、腕旋转电机和夹爪气缸；摄像头、压力传感器和光电编码器分别与PC机的输入端连接，腰回转电机、下臂摆动电机、上臂摆动电机、腕旋转电机和夹爪气缸分别与PC机的输出端连接。

所述执行单元还包括底座，腰回转电机安装在底座上，腰回转电机的输出轴上设置有腰回转底座，腰回转底座上安装有下臂摆动电机，下臂摆动电机的安装方向与腰回转电机的安装方向垂直，且下臂摆动电机的输出轴与下臂连杆的一端垂直连接，且连接方式为铰接，可实现折叠；下臂连杆的另一端上安装有上臂摆动电机，上臂摆动电机的安装方向与下臂摆动电机的安装方向平行，且上臂摆动电机的输出轴与上臂连杆的一端垂直连接，连接方式为铰接，可实现上臂连杆的折叠；上臂连杆的另一端上安装有腕旋转电机，腕旋转电机的安装方向与上臂连杆平行，且腕旋转电机的输出轴与夹爪气缸的侧端连接，夹爪气缸的两个夹爪分别与一个机械手爪连接。

所述摄像头安装在腕旋转电机的壳体上；压力传感器安装在机械手爪内；光电编码器安装在腰回转电机、下臂摆动电机、上臂摆动电机、腕旋转电机和夹爪气缸内。

所述摄像头、压力传感器和光电编码器分别通过RS总线连接至多串口卡上，多串口卡通过PCI总线与PC机的输入端连接。

本实用新型通过摄像头采集未爆物的图像信息并上传至PC机内，PC机结合光电编码器的检测信号给腰回转电机、下臂摆动电机、上臂摆动电机、腕旋转电机和夹爪气缸发送相应的控制命令，实现精准夹取未爆物，而且，在夹取过程中，机械手爪内的压力传感器时刻检测机械手爪与未爆物之间的压力，也就是检测机械手爪的夹持力的大小，并将检测信号传输至PC机内，PC机处理接收的信号后发送相应命令给夹爪气缸，进而实现机械手爪夹持力的调节，以适用不同抓取物的需要，这种结构更加可靠的保证机械手抓不会因为抓力过度引起爆炸物发生爆炸。本实用新型通过腰回转电机实现整体的水平面内的旋转，下臂摆动电机实现下臂连杆的竖直平面内的俯仰，上臂摆动电机实现上臂连杆的竖直平面内的俯仰，腕旋转电机实现机械夹爪的竖直平面内的转动，以及夹爪气缸实现机械夹爪的开合，总共六自由度，使得工作范围更广、可以任意姿态到达可达范围中的任意一个点，更加满足排爆时空间不理想的苛刻要求。且本实用新型可紧凑折叠，折叠后可嵌入机器人上部车体内，减小机器人整体体积，提高车内空间利用率。摄像头将采集信息通过车载CP传输至排爆机器人控制人员，使得排爆人员更详细的观察可疑爆炸物，使本实用新型可以更加稳定的对目标进行抓取。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的控制原理框图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统，包括PC机、检测单元和执行单元，所述检测单元包括摄像头9、压力传感器和光电编码器。所述执行单元包括腰回转电机2、下臂摆动电机4、上臂摆动电机6、腕旋转电机8和夹爪气缸10；摄像头9、压力传感器和光电编码器分别与PC机的输入端连接，腰回转电机2、下臂摆动电机4、上臂摆动电机6、腕旋转电机8和夹爪气缸10分别与PC机的输出端连接。

具体地，所述执行单元还包括底座1，腰回转电机2安装在底座1上，腰回转电机2的输出轴上设置有腰回转底座3，腰回转底座3上安装有下臂摆动电机4，下臂摆动电机4的安装方向与腰回转电机2的安装方向垂直，且下臂摆动电机4的输出轴与下臂连杆5的一端垂直连接，且连接方式为铰接，可实现折叠；下臂连杆5的另一端上安装有上臂摆动电机6，上臂摆动电机6的安装方向与下臂摆动电机4的安装方向平行，且上臂摆动电机6的输出轴与上臂连杆7的一端垂直连接，连接方式为铰接，可实现上臂连杆的折叠；上臂连杆7的另一端上安装有腕旋转电机8，腕旋转电机8的安装方向与上臂连杆7平行，且腕旋转电机8的输出轴与夹爪气缸10的侧端连接，夹爪气缸10的两个夹爪分别与一个机械手爪11连接。

所述摄像头9安装在腕旋转电机8的壳体上；压力传感器安装在机械手爪11内；光电编码器安装在腰回转电机2、下臂摆动电机4、上臂摆动电机6、腕旋转电机8和夹爪气缸10内。

所述摄像头9、压力传感器和光电编码器分别通过RS232总线连接至多串口卡上，多串口卡通过PCI总线与PC机的输入端连接。

本实用新型通过摄像头9采集未爆物的图像信息并上传至PC机内，PC机结合光电编码器的检测信号给腰回转电机2、下臂摆动电机4、上臂摆动电机6、腕旋转电机8和夹爪气缸10发送相应的控制命令，实现精准夹取未爆物，而且，在夹取过程中，机械手爪内的压力传感器时刻检测机械手爪与未爆物之间的压力，也就是检测机械手爪的夹持力的大小，并将检测信号传输至PC机内，PC机处理接收的信号后发送相应命令给夹爪气缸10，进而实现机械手爪夹持力的调节，以适用不同抓取物的需要，这种结构更加可靠的保证机械手抓不会因为抓力过度引起爆炸物发生爆炸。本实用新型通过腰回转电机2实现整体的水平面内的旋转，下臂摆动电机4实现下臂连杆的竖直平面内的俯仰，上臂摆动电机6实现上臂连杆的竖直平面内的俯仰，腕旋转电机8实现机械夹爪的竖直平面内的转动，以及夹爪气缸10实现机械夹爪的开合，总共六自由度，使得工作范围更广、可以任意姿态到达可达范围中的任意一个点，更加满足排爆时空间不理想的苛刻要求。且本实用新型可紧凑折叠，折叠后可嵌入机器人上部车体内，减小机器人整体体积，提高车内空间利用率。

Claims (4)

1.一种排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统，其特征在于：包括PC机、检测单元和执行单元，所述检测单元包括摄像头（9）、压力传感器和光电编码器；所述执行单元包括腰回转电机（2）、下臂摆动电机（4）、上臂摆动电机（6）、腕旋转电机（8）和夹爪气缸（10）；摄像头（9）、压力传感器和光电编码器分别与PC机的输入端连接，腰回转电机（2）、下臂摆动电机（4）、上臂摆动电机（6）、腕旋转电机（8）和夹爪气缸（10）分别与PC机的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统，其特征在于：所述执行单元还包括底座（1），腰回转电机（2）安装在底座（1）上，腰回转电机（2）的输出轴上设置有腰回转底座（3），腰回转底座（3）上安装有下臂摆动电机（4），下臂摆动电机（4）的安装方向与腰回转电机（2）的安装方向垂直，且下臂摆动电机（4）的输出轴与下臂连杆（5）的一端垂直连接，下臂连杆（5）的另一端上安装有上臂摆动电机（6），上臂摆动电机（6）的安装方向与下臂摆动电机（4）的安装方向平行，且上臂摆动电机（6）的输出轴与上臂连杆（7）的一端垂直连接，上臂连杆（7）的另一端上安装有腕旋转电机（8），腕旋转电机（8）的安装方向与上臂连杆（7）平行，且腕旋转电机（8）的输出轴与夹爪气缸（10）的侧端连接，夹爪气缸（10）的两个夹爪分别与一个机械手爪（11）连接。

3.根据权利要求1或2所述的排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统，其特征在于：所述摄像头（9）安装在腕旋转电机（8）的壳体上；压力传感器安装在机械手爪（11）内；光电编码器安装在腰回转电机（2）、下臂摆动电机（4）、上臂摆动电机（6）、腕旋转电机（8）和夹爪气缸（10）内。

4.根据权利要求3所述的排爆机器人机械臂六自由度联动控制系统，其特征在于：所述摄像头（9）、压力传感器和光电编码器分别通过RS232总线连接至多串口卡上，多串口卡通过PCI总线与PC机的输入端连接。