CN217992511U - 一种随动控制四方同步协同机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种随动控制四方同步协同机器人，包括有示教区机器人和随动区机器人，示教区机器人和随动区机器人先电性连接Arduino扩展板，再通过Arduino扩展板电性连接Arduino主控板，示教区机器人和随动区机器人与Arduino主控板之间设置有隔离安装板，示教区机器人和随动区机器人均包括有至少一个的三自由度机械臂；通过改变示教区机器人的位姿和角度，实现随动区机械人的机械臂群的实时跟随动作；可以使用主控板的记忆功能，机械臂群将会在示教区机器人执行完一套完整的动作后自动重复执行相同的操作；需要对机械臂的动作进行调整时，退出记忆模式后使用示教区机器人对其位姿进行调整，无需重新编写修改程序；大大减少了操作人员工作量，也提高了工业生产的效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人制造技术领域，具体涉及一种随动控制四方同步协同机器人。
背景技术
随动控制系统(Servo Control System)也叫位置伺服系统，它是用来控制被控对象的某种状态，使其输出能够实时地、自动地、连续地、精准地复现输入端信号的变化规律，从而控制被控对象的角位移、线位移或移动速度等在一定程度上按照人们的想法去执行所要求的控制规律。随动系统是伴随微电子和电力电子、控制论等技术的应用而发展起来的。近几十年来，伴随着新型科学技术的发展，尤其是计算机技术以及微电子技术促进了随动系统技术快速成长，使随动控制系统的应用在社会的各个领域趋于普遍。因此，研究设计一种以机械臂为载体符合工业生产功能需求的随动控制系统，对研究随动控制系统具有一定的探索意义。
机械臂因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。现有的机械臂大多结构复杂且造价不菲，同时使用时需要预先设置，难以根据操作者的意图和动作实时灵活运动，缩小了其使用场景，即现有的机械臂无法在造价低廉的同时做到可根据使用者的动作灵活控制运动。
在工业生产中，出于操作安全、工作效率等方面考虑，越来越多的工业生产线开始选择采用机械臂代替人工进行一些危险复杂的操作。但传统的机械臂采用的是电脑输入程序进行控制的方式，在遇到非既定路径的情况下，操作者往往需要对控制程序进行重新编写与修改，过程十分复杂且耗时。
如何设计出一种基于随动控制技术的、对传统机械臂进行改性且能够自动记忆的、后续无需再次控制程序的随动控制机器人是目前亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计出一种随动控制四方同步协同机器人，通过一个简易的机械臂模型作为示教区机器人，通过改变示教区机器人的位姿和角度，实现随动区机械人的机械臂群的实时跟随动作；在相对较为简单的操作环境下，可以使用主控板的记忆功能，机械臂群将会在示教区机器人执行完一套完整的动作后自动重复执行相同的操作；当出现特殊情况，需要对机械臂的动作进行调整时，只需退出记忆模式后，使用示教区机器人对其位姿进行调整，无需重新编写修改程序；大大减少了操作人员工作量，也提高了工业生产的效率。
为实现本实用新型目的，采用的技术方案是：
一种随动控制四方同步协同机器人，四方同步协同机器人包括有示教区机器人和随动区机器人，示教区机器人和随动区机器人先电性连接Arduino扩展板，再通过Arduino扩展板电性连接Arduino主控板，示教区机器人和随动区机器人与Arduino主控板及Arduino扩展板之间设置有隔离安装板，且示教区机器人和随动区机器人位于隔离安装板上部，Arduino主控板及Arduino扩展板位于隔离安装板的下部，示教区机器人和随动区机器人均包括有至少一个的三自由度机械臂；三自由度机械臂包括有机械臂安装座、机械臂上臂、机械臂前臂、机械臂工作臂、控制舵机和旋动电位器，控制舵机包括有安装座控制舵机、肩关节控制舵机、肘关节控制舵机和腕关节控制舵机，旋动电位器包括有安装座旋动电位器、肩关节旋动电位器、肘关节旋动电位器和腕关节旋动电位器；示教区机器人、随动区机器人、Arduino主控板和Arduino扩展板的上位均电性连接有电源适配器，电源适配器一端通过电性连接线电性连接供电电源，另一端通过电性连接线电性连接示教区机器人、随动区机器人、Arduino主控板和Arduino扩展板。
作为优选的，三自由度机械臂的最下端设置为机械臂安装座，机械臂安装座安装在隔离安装板上，机械臂安装座通过安装座控制舵机和安装座旋动电位器连接隔离安装板，机械臂安装座上通过肩关节控制舵机和肩关节旋动电位器连接机械臂上臂，机械臂上臂通过肘关节控制舵机和肘关节旋动电位器连接机械臂前臂，机械臂前臂通过腕关节控制舵机和腕关节旋动电位器连接机械臂工作臂。
作为优选的，安装座控制舵机、肩关节控制舵机、肘关节控制舵机和腕关节控制舵机通过舵机控制总线连接Arduino主控板和Arduino扩展板，安装座旋动电位器、肩关节旋动电位器、肘关节旋动电位器和腕关节旋动电位器通过电位器控制总线连接Arduino主控板和Arduino扩展板。
作为优选的，控制舵机为MG90S舵机。
作为优选的，旋动电位器为WH148电位器。
本实用新型的有益效果为：本实用新型随动控制四方同步协同机器人通过一个简易的机械臂模型作为示教区机器人，通过改变示教区机器人的位姿和角度，实现随动区机械人的机械臂群的实时跟随动作；在相对较为简单的操作环境下，可以使用主控板的记忆功能，机械臂群将会在示教区机器人执行完一套完整的动作后自动重复执行相同的操作；当出现特殊情况，需要对机械臂的动作进行调整时，只需退出记忆模式后，使用示教区机器人对其位姿进行调整，无需重新编写修改程序；大大减少了操作人员工作量，也提高了工业生产的效率，降低了工业生产的经济成本，提高了整个自动化工业生产的经济效益，具有良好的市场应用前景和推广价值。
附图说明
图1是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的整体安装结构示意图。
图2是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的示教区机器人、随动区机器人和Arduino主控板连接关系结构示意图。
图3是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的示教区机器人或随动区机器人俯视结构示意图。
图4是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的示教区机器人或随动区机器人正视结构示意图1。
图5是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的示教区机器人或随动区机器人正视结构示意图2。
图6是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的Arduino主控板控制程序。
图7是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的Arduino主控板电路结构示意图。
图8是本实用新型随动控制四方同步协同机器人的Arduino扩展板电路结构示意图。
图中：1、示教区机器人；2、随动区机器人；3、Arduino主控板；4、隔离安装板；5、三自由度机械臂；6、电源适配器；7、机械臂安装座；8、机械臂上臂；9、机械臂前臂；10、机械臂工作臂；11、安装座控制舵机；12、肩关节控制舵机；13、肘关节控制舵机；14、腕关节控制舵机；15、安装座旋动电位器；16、肩关节旋动电位器；17、肘关节旋动电位器；18、腕关节旋动电位器；19、舵机控制总线；20、电位器控制总线；21、Arduino扩展板。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
请参阅图1所示，一种随动控制四方同步协同机器人，四方同步协同机器人包括有示教区机器人1和随动区机器人2，示教区机器人1和随动区机器人2先电性连接Arduino扩展板21，再通过Arduino扩展板21电性连接Arduino主控板3，示教区机器人1和随动区机器人2与Arduino主控板3及Arduino扩展板21之间设置有隔离安装板4，且示教区机器人1和随动区机器人2位于隔离安装板4上部，Arduino主控板3及Arduino扩展板21位于隔离安装板4的下部，示教区机器人1和随动区机器人3均包括有至少一个的三自由度机械臂5，示教区机器人1、随动区机器人2、Arduino主控板3和Arduino扩展板21的上位均电性连接有电源适配器6，电源适配器6一端通过电性连接线电性连接供电电源，另一端通过电性连接线电性连接示教区机器人1、随动区机器人2、Arduino主控板3和Arduino扩展板21。
请参阅图2-5所示，一种随动控制四方同步协同机器人，三自由度机械臂5包括有机械臂安装座7、机械臂上臂8、机械臂前臂9、机械臂工作臂10、控制舵机和旋动电位器，控制舵机包括有安装座控制舵机11、肩关节控制舵机12、肘关节控制舵机13和腕关节控制舵机14，旋动电位器包括有安装座旋动电位器15、肩关节旋动电位器16、肘关节旋动电位器17和腕关节旋动电位器18，三自由度机械臂5的最下端设置为机械臂安装座7，机械臂安装座7安装在隔离安装板4上，机械臂安装座7通过安装座控制舵机11和安装座旋动电位器15连接隔离安装板4，机械臂安装座7上通过肩关节控制舵机12和肩关节旋动电位器16连接机械臂上臂8，机械臂上臂8通过肘关节控制舵机13和肘关节旋动电位器17连接机械臂前臂9，机械臂前臂9通过腕关节控制舵机14和腕关节旋动电位器18连接机械臂工作臂10，安装座控制舵机11、肩关节控制舵机12、肘关节控制舵机13和腕关节控制舵机14通过舵机控制总线19连接Arduino主控板3和Arduino扩展板21，安装座旋动电位器15、肩关节旋动电位器16、肘关节旋动电位器17和腕关节旋动电位器18通过电位器控制总线20连接Arduino主控板3和Arduino扩展板21。
进一步地，控制舵机为MG90S舵机。
进一步地，旋动电位器为WH148电位器。
工作原理：先按照图7-8所示的电路图设计并制备Arduino主控板3和Arduino扩展板21，将示教区机器人1、随动区机器人2安装在隔离安装板4上，当然如果示教区机器人1、随动区机器人2需要进行工业化生产时，直接将示教区机器人1、随动区机器人2安装在生产工厂的特定位置上即可，再将Arduino主控板3和Arduino扩展板21安装在特定位置并与示教区机器人1、随动区机器人2进行电性连接，最后与电源适配器6电性连接，并最终连接到供电电源上；
通过输入控制程序(请参照图6所示)控制示教区机器人1的三自由度机械臂5进行特定的示范性运动或工作，其机械臂安装座7、机械臂上臂8、机械臂前臂9、机械臂工作臂10在安装座控制舵机11、肩关节控制舵机12、肘关节控制舵机13和腕关节控制舵机14及安装座旋动电位器15、肩关节旋动电位器16、肘关节旋动电位器17和腕关节旋动电位器18的协同配合下进行运动或工作，并通过安装座旋动电位器15、肩关节旋动电位器16、肘关节旋动电位器17和腕关节旋动电位器18将运动信息传输至示教区机器人1的Arduino扩展板21进而传输至Arduino主控板3中进行分析、记录和储存；
Arduino主控板3将示教区机器人1的运动或工作数据与信息传输至随动区机器人2的Arduino扩展板21进而控制随动区机器人2的三自由度机械臂5进行与示教区机器人1的三自由度机械臂5相同的运动，随动区机器人2上的安装座旋动电位器15、肩关节旋动电位器16、肘关节旋动电位器17和腕关节旋动电位器18将数据与信息进行记录并反馈至Arduino扩展板21和Arduino主控板3进行比对和校正。
在本实用新型中，本实用新型随动控制四方同步协同机器人通过一个简易的机械臂模型作为示教区机器人，通过改变示教区机器人的位姿和角度，实现随动区机械人的机械臂群的实时跟随动作；在相对较为简单的操作环境下，可以使用主控板的记忆功能，机械臂群将会在示教区机器人执行完一套完整的动作后自动重复执行相同的操作；当出现特殊情况，需要对机械臂的动作进行调整时，只需退出记忆模式后，使用示教区机器人对其位姿进行调整，无需重新编写修改程序；大大减少了操作人员工作量，也提高了工业生产的效率，降低了工业生产的经济成本，提高了整个自动化工业生产的经济效益，具有良好的市场应用前景和推广价值。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述四方同步协同机器人包括有示教区机器人(1)和随动区机器人(2)，示教区机器人(1)和随动区机器人(2)先电性连接Arduino扩展板(21)，再通过Arduino扩展板(21)电性连接Arduino主控板(3)，示教区机器人(1)和随动区机器人(2)与Arduino主控板(3)及Arduino扩展板(21)之间设置有隔离安装板(4)，且示教区机器人(1)和随动区机器人(2)位于隔离安装板(4)上部，Arduino主控板(3)及Arduino扩展板(21)位于隔离安装板(4)的下部，示教区机器人(1)和随动区机器人(2)均包括有至少一个的三自由度机械臂(5)；
所述三自由度机械臂(5)包括有机械臂安装座(7)、机械臂上臂(8)、机械臂前臂(9)、机械臂工作臂(10)、控制舵机和旋动电位器，控制舵机包括有安装座控制舵机(11)、肩关节控制舵机(12)、肘关节控制舵机(13)和腕关节控制舵机(14)，旋动电位器包括有安装座旋动电位器(15)、肩关节旋动电位器(16)、肘关节旋动电位器(17)和腕关节旋动电位器(18)；
所述示教区机器人(1)、随动区机器人(2)、Arduino主控板(3)和Arduino扩展板(21)的上位均电性连接有电源适配器(6)，电源适配器(6)一端通过电性连接线电性连接供电电源，另一端通过电性连接线电性连接示教区机器人(1)、随动区机器人(2)、Arduino主控板(3)和Arduino扩展板(21)。
2.根据权利要求1所述的一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述三自由度机械臂(5)的最下端设置为机械臂安装座(7)，机械臂安装座(7)安装在隔离安装板(4)上，机械臂安装座(7)通过安装座控制舵机(11)和安装座旋动电位器(15)连接隔离安装板(4)。
3.根据权利要求2所述的一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述机械臂安装座(7)上通过肩关节控制舵机(12)和肩关节旋动电位器(16)连接机械臂上臂(8)。
4.根据权利要求3所述的一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述机械臂上臂(8)通过肘关节控制舵机(13)和肘关节旋动电位器(17)连接机械臂前臂(9)，机械臂前臂(9)通过腕关节控制舵机(14)和腕关节旋动电位器(18)连接机械臂工作臂(10)。
5.根据权利要求1所述的一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述安装座控制舵机(11)、肩关节控制舵机(12)、肘关节控制舵机(13)和腕关节控制舵机(14)通过舵机控制总线(19)连接Arduino主控板(3)和Arduino扩展板(21)。
6.根据权利要求1所述的一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述安装座旋动电位器(15)、肩关节旋动电位器(16)、肘关节旋动电位器(17)和腕关节旋动电位器(18)通过电位器控制总线(20)连接Arduino主控板(3)和Arduino扩展板(21)。
7.根据权利要求1所述的一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述控制舵机为MG90S舵机。
8.根据权利要求1所述的一种随动控制四方同步协同机器人，其特征在于：所述旋动电位器为WH148电位器。
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| CN116619395A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-08-22 | 深圳优艾智合机器人科技有限公司 | 一种机械臂的控制方法、移动机器人及存储介质 |
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