CN212794984U - 一种机器人远程示教操控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人远程示教操控装置，属于机器人智能控制技术领域，该装置包括：机械臂、旋转头、六维力传感机构和旋转机构；所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂的上部连接于所述第二机械臂的一端,所述第一机械臂的下部固定设置于所述旋转机构，通过所述旋转机构使所述机械臂沿Z轴旋转；所述六维力传感机构设置于所述旋转头的下端，并通过所述旋转头旋转连接于所述第二机械臂；所述六维力传感机构用于将感测到的牵引力转换为位姿信息并发送至远程机器人。本实用新型通过将六维力传感器设置在六维机械臂的末端，能够在示教操作中与远程机器人保持相同的姿态，实现了对远程机器人的精准控制。

Description

一种机器人远程示教操控装置

技术领域

本实用新型属于机器人智能控制技术领域，更具体地，涉及一种机器人远程示教操控装置。

背景技术

机器人以其定位重复进度高、可编程、易操作等优点，已在工业设备制造、航空航天、医疗卫生等领域得到广泛应用。由于目前用于机器人控制的力传感器中六维力传感器的应用较为广泛，六维力传感器的示教操控也成为当前广泛关注的热点。

六维力传感器主要用于感知笛卡尔坐标系中三个维度的力(Fx、Fy、Fz)以及力矩(Mx、My、Mz)，六维力/力矩传感器(以下简称六维力传感器)主要应用于以下几个领域，智能机器人领域、航空航天和军事领域、生物医学工程领域、以及其他工业领域。其中，面向人机协作的机器人牵引式示教因为其互动友好的特点对未来的机器人示教技术具有革命性发展意义。

现如今的机器人示教器主要为手持式示教，主要是直接将六维力传感器固定在六自由度运动平台上，手持六维力传感器运动，由六自由度运动平台得到六维力传感器的位姿信号并发送给远程机器人进行控制，由于六自由度平台与远程机器人的结构和运动形态没有关系，操作者实际上并不能肯定自己每个动作的反馈情况，可预期性不高，人机交互体验差，操作控制精准性不高。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种机器人远程示教操控装置，其目的在于，采用机械臂平台+六维力传感器的示教方案，直接利用机械臂平台作为操控器械来反映六维力传感器的操作对远程机器人的位姿影响，从而达到所见即所得的示教体验，实现对远程机器人的精确的多维操作，人机交互体验好,由此解决示教器对机器人的控制过程中无法多维操作从而导致操控精确度低的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种机器人远程示教操控装置，该装置包括：机械臂、旋转头、六维力传感机构和旋转机构；

所述机械臂包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂的上部连接于所述第二机械臂的一端，所述第一机械臂的下部固定设置于所述旋转机构，所述旋转机构具有Z轴旋转自由度；

所述六维力传感机构设置于所述旋转头的下端，并通过所述旋转头旋转连接于所述第二机械臂；

所述六维力传感机构包括六维力传感器和牵引力采集控制机构；所述六维力传感器的信号输出端连接于所述牵引力采集控制机构的信号输入端；所述牵引力采集控制机构固定设置于所述旋转头，所述牵引力采集控制机构的信号输出端连接于远程机器人的信号输入端。

优选地，所述牵引力采集控制机构的一侧设有显示屏。

优选地，所述旋转机构包括底座、旋转底座和旋转轴承；所述底座的一面设有所述第一机械臂，其另一面固定设有所述旋转轴承；所述旋转轴承设置于所述旋转底座内；所述旋转底座固定安装于地面或桌面。

优选地，还包括：第一自锁机构，所述第一自锁机构连接所述旋转头与所述第二机械臂。

优选地，还包括第二自锁机构，所述第二自锁机构设置于所述第一机械臂与所述第二机械臂的连接处。

优选地，还包括第三自锁机构，所述第三自锁机构设置于所述旋转轴承与所述旋转底座之间。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1、本实用新型通过将六维力传感器设置于六维机械臂的末端，能够在示教操作中与远程机器人保持相同的姿态，实现了对远程机器人的精准控制；

2、本实用新型通过在可旋转的关节处设置自锁机构，能够根据示教过程的操作状态对装置进行锁定或打开，从而能方便准确地对装置进行调节以实现远程机器人的同步姿态。

附图说明

图1是本实用新型实施例中机器人远程示教操控装置的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：第一机械臂1；第二机械臂2；底座3；第一自锁机构4；旋转头5；牵引力采集控制机构6；六维力传感器7；旋转底座8；旋转轴承9。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提出一种机器人远程示教操控装置，包括第一机械臂1、第二机械臂2、六维力传感机构、自锁机构、旋转头5、和旋转机构，其中所述六维力传感机构包括六维力传感器7和牵引力采集控制机构6，所述旋转机构包括底座3、旋转底座8和旋转轴承9。具体的，所述旋转底座8固定安装于桌面或者地面上，使整个装置在使用中保持稳定，所述旋转底座8内安装有所述旋转轴承9，所述旋转轴承9的一端连接所述底座3，所述底座3的上端设置有所述机械臂，机械臂通过连接所述底座3 和所述旋转轴承9在所述旋转底座8内旋转以达到机械臂在示教过程中可以沿笛卡尔坐标系的Z轴旋转。

更进一步的说明，所述机械臂包括第一机械臂1和第二机械臂2，所述第一机械臂1的一端连接于所述第二机械臂2的一端，保证两机械臂之间的可以自由活动，所述第二机械臂2的一端设有旋转轴，所述旋转头5安装在所述旋转轴内，所述旋转头的下端依次设有所述牵引力采集控制机构6 和所述六维力传感器7。

具体的，在机器人远程示教操控装置工作时，使用者将双手放置于所述六维力传感器7，并根据示教需求进行运动，在使用者施加牵引力的过程中，本装置的所述第一机械臂1与所述旋转机构、所述第一机械臂1与所述第二机械臂2之间、所述第二机械臂2与所述旋转头5之间都可以产生相对运动，即本装置与远程机器人都可产生六维度运动，达到相同的姿态。所述六维力传感器7感测到人手的牵引力，并将牵引力信息传输到所述牵引力采集控制机构6中，所述牵引力采集控制机构6对牵引力信息进行处理转换，并将转换后的位姿信息传输给远程机器人，远程机器人根据操控装置的实时位姿信息进行位姿状态的改变，从而可以达到精确操控的目的。

更进一步的说明，所述牵引力采集控制机构6还包括显示屏，所述显示屏设置在所述牵引力采集控制机构6靠近使用者操作的一侧，方便使用者实时观测牵引力的数据信息。所述显示屏用于实时显示所述六维力传感器7所感测到的牵引力信息和对应的速度信息。操作人员可以根据反馈的实时信息调整相应的远程操作，并能在显示屏上修改牵引力采集控制机构的参数来调整六维力传感器的操作精度，从而实现对远程机器人的精准控制。

更进一步的说明，为了实现远程机器人的精确控制，所述操控装置还包括自锁机构，所述自锁机构分别设置在装置的各个活动关节中，即所述旋转轴承9与所述旋转底座8之间、所述第一机械臂1与所述第二机械臂2 的连接处和所述第二机械臂2与所述旋转头5的连接处分别设有所述第三自锁机构、所述第二自锁机构和所述第一自锁机构4。本实用新型中，所述自锁机构是一种电磁弹簧自锁结构，基于ARM处理器控制并采用电磁控制的方式，在未通电时，所述自锁机构的自锁头由于弹簧的预压缩力顶紧对应关节的旋转轴而锁紧，使得各关节之间无法旋转；在通电时，产生的电磁力吸引自锁头进一步压缩弹簧，克服弹簧的弹力使自锁机构的自锁头离开旋转轴而将旋转轴松开，从而使各关节之间能够旋转。

具体的，所述第一自锁机构、所述第二自锁机构和所述第三自锁机构还可通过处理器单独控制，用于在示教过程中对某一角度的运动进行微调并不影响其他角度的运动。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机器人远程示教操控装置，其特征在于，该装置包括：机械臂、旋转头(5)、六维力传感机构和旋转机构；

所述机械臂包括第一机械臂(1)和第二机械臂(2)，所述第一机械臂(1)的上部连接于所述第二机械臂(2)的一端，所述第一机械臂(1)的下部固定设置于所述旋转机构，所述旋转机构具有Z轴旋转自由度；

所述六维力传感机构设置于所述旋转头(5)的下端，并通过所述旋转头(5)旋转连接于所述第二机械臂(2)；

所述六维力传感机构包括六维力传感器(7)和牵引力采集控制机构(6)；所述六维力传感器(7)的信号输出端连接于所述牵引力采集控制机构(6)的信号输入端；所述牵引力采集控制机构(6)固定设置于所述旋转头(5)，所述牵引力采集控制机构(6)的信号输出端连接于远程机器人的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的一种机器人远程示教操控装置，其特征在于：所述牵引力采集控制机构(6)的一侧设有显示屏。

3.根据权利要求2所述的一种机器人远程示教操控装置，其特征在于：所述旋转机构包括底座(3)、旋转底座(8)和旋转轴承(9)；所述底座(3)的一面设有所述第一机械臂(1)，其另一面固定设有所述旋转轴承(9)；所述旋转轴承(9)设置于所述旋转底座(8)内；所述旋转底座(8)固定安装于地面或桌面。

4.根据权利要求1或3所述的一种机器人远程示教操控装置，其特征在于，还包括：第一自锁机构(4)，所述第一自锁机构(4)连接所述旋转头(5)与所述第二机械臂(2)。

5.根据权利要求1或3所述的一种机器人远程示教操控装置，其特征在于：还包括第二自锁机构，所述第二自锁机构设置于所述第一机械臂(1)与所述第二机械臂(2)的连接处。

6.根据权利要求3所述的一种机器人远程示教操控装置，其特征在于：还包括第三自锁机构，所述第三自锁机构设置于所述旋转轴承(9)与所述旋转底座(8)之间。

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