本發(fā)明涉及一種空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手，屬于裝校技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手。

背景技術(shù)：

在進行裝校工件時，由現(xiàn)場裝配環(huán)境復(fù)雜、其他輔助吊裝工具無法滿足要求以及被安裝工件的姿態(tài)位置往往不是處于理想的狀態(tài)等，而是與理想狀態(tài)之間有一定的傾斜或扭轉(zhuǎn)，當(dāng)裝校時這種傾斜或扭轉(zhuǎn)會嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)配的進行，因此必須對被安裝工件做適時的調(diào)整才可以實現(xiàn)裝配過程。如果進行人工干預(yù)費時費力，對于一般的應(yīng)用來說，現(xiàn)有的機械手結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且成本較高。因此，本發(fā)明提供一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種精度高、且穩(wěn)定可靠的基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手，其中該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手包括一個連接基座機構(gòu)、一個驅(qū)動機構(gòu)、一個連桿機構(gòu)以及一個機械手，該驅(qū)動機構(gòu)包括一個第一驅(qū)動單元以及一個第二驅(qū)動單元，該第一驅(qū)動單元和該第二驅(qū)動單元分別設(shè)置于該連接基座機構(gòu)，該連桿機構(gòu)的一個端部連接于該第一驅(qū)動單元和該第二驅(qū)動單元，該機械手連接于該連桿機構(gòu)的另一個端部，以使該第一驅(qū)動單元和該第二驅(qū)動單元通過該連桿機構(gòu)實現(xiàn)該機械手的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，并且該連桿機構(gòu)實現(xiàn)該機械手的繞X、Y和Z方向的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)該機械手在空間六自由度的調(diào)節(jié)。

作為對本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的進一步優(yōu)選的實施例，該連桿機構(gòu)包括一個第一連桿、一個第二連桿、一個第三連桿、一個第四連桿、一個第五連桿、一個第六連桿、一個傾斜連桿，該第一連桿的端部連接于該第一驅(qū)動單元和該第二驅(qū)動單元，該第二連桿的兩個端部分別連接于該第一連桿的端部和該第三連桿的端部，該第四連桿的兩個端部分別連接于該第三連桿的端部和該第五連桿的端部，該第六連桿的兩個端部分別連接于該第五連桿的端部和該機械手，該傾斜連桿的兩個端部分別連接于該第六連桿的端部和該機械手，其中該第五連桿具有滾轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，以驅(qū)動該第六連桿繞Y方向轉(zhuǎn)動，該傾斜連桿設(shè)有一個正反螺紋手柄，以通過該正反螺紋手柄調(diào)節(jié)該傾斜連桿，從而使該機械手繞X方向的轉(zhuǎn)動。

作為對本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的進一步優(yōu)選的實施例，該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手包括一個水平傾角傳感器，其中該水平傾角傳感器設(shè)置于該連桿機構(gòu)的前端部。

作為對本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的進一步優(yōu)選的實施例，該水平傾角傳感器設(shè)置于該第六連桿。

本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的優(yōu)勢在于：

本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手包括一個連接基座機構(gòu)、一個驅(qū)動機構(gòu)、一個連桿機構(gòu)以及一個機械手，該驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置于該連接基座機構(gòu)，該連桿機構(gòu)設(shè)置于該驅(qū)動機構(gòu)，該機械手設(shè)置于該連桿機構(gòu)，以使該驅(qū)動機構(gòu)通過該連桿機構(gòu)驅(qū)動該機械手的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，并且該連桿機構(gòu)實現(xiàn)該機械手繞X、Y和Z方向的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)該機械手在空間六自由度的調(diào)節(jié)，從而使被該機械手夾持的對接件能夠精確地被校對和對接。該連桿機構(gòu)使該機械手的三個轉(zhuǎn)動自由度的轉(zhuǎn)軸交于一點，從而達到了“三軸交心，三心協(xié)調(diào)”的功能，以使該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手調(diào)節(jié)省力、輕巧，并且操作簡單。本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的采用串聯(lián)的方式，通過手動控制實現(xiàn)各個自由度的任意一個單自由度運動和多個自由度的耦合運動，不僅保證了該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的穩(wěn)定性和可靠性，而且使該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的結(jié)構(gòu)簡潔，從而使該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手維護方便。

附圖說明

為了獲得本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點和特點，以下將參照附圖中所示的本發(fā)明的具體實施例對以上概述的本發(fā)明進行更具體的說明。應(yīng)理解的是，這些附圖僅示出了本發(fā)明的典型實施例，因此不應(yīng)被視為對本發(fā)明的范圍的限制，通過使用附圖，將對本發(fā)明進行更具體和更詳細(xì)的說明和闡述。在附圖中：

圖1是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的立體示意圖。

圖2是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的側(cè)視示意圖。

圖3是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的原理示意圖。

具體實施方式

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用于其他實施方案、變形方案、改進方案、等同方案以及沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。

如圖1至圖3所示，依本發(fā)明的發(fā)明精神提供一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手，是在一對接件100被對接時，對該對接件100的偏差進行校準(zhǔn)，從而保證對接的可靠性。具體地說，該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手包括一個連接基座機構(gòu)1、一個驅(qū)動機構(gòu)2、一個連桿機構(gòu)3以及一個機械手4，該驅(qū)動機構(gòu)2設(shè)置于該連接基座機構(gòu)1，該連桿機構(gòu)3連接于該驅(qū)動機構(gòu)2，該機械手4連接于該連桿機構(gòu)3，其中該驅(qū)動機構(gòu)2通過該連桿機構(gòu)3實現(xiàn)該機械手4的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，該連桿機構(gòu)3實現(xiàn)桿機械手的X、Y、Z方向轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)該機械手4在空間六自由度的調(diào)節(jié)?？梢岳斫獾氖?，該機械手4能夠被單獨地進行任意一個自由度的調(diào)節(jié)，也可以實現(xiàn)多個自由度的耦合，以提高該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手在對接工序中的適應(yīng)能力。

更具體地說，該驅(qū)動機構(gòu)2包括一個第一驅(qū)動單元21以及一個第二驅(qū)動單元22，該第一驅(qū)動單元21和該第二驅(qū)動單元22分別設(shè)置于該連接基座機構(gòu)1，該連桿機構(gòu)3的一個端部連接于該第一驅(qū)動單元21和該第二驅(qū)動單元22，該機械手4連接于該連桿機構(gòu)3的另一個端部，以使該第一驅(qū)動單元21和該第二驅(qū)動單元22通過該連桿機構(gòu)3實現(xiàn)該機械手4的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，并且該連桿機構(gòu)3實現(xiàn)該機械手4的繞X、Y和Z方向的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)該機械手4在空間六自由度的調(diào)節(jié)。

該連桿機構(gòu)3可以包括六個連桿，當(dāng)然，根據(jù)需要該連桿機構(gòu)3也可以包括超過六個連桿。如圖1和圖2的這個示例中，該連桿機構(gòu)3包括一個第一連桿31、一個第二連桿32、一個第三連桿33、一個第四連桿34、一個第五連桿35、一個第六連桿36、一個傾斜連桿37，該第一連桿31的端部連接于該第一驅(qū)動單元21和該第二驅(qū)動單元22，該第二連桿32的兩個端部分別連接于該第一連桿31的端部和該第三連桿33的端部，該第四連桿34的兩個端部分別連接于該第三連桿33的端部和該第五連桿35的端部，該第六連桿36的兩個端部分別連接于該第五連桿35的端部和該機械手4，該傾斜連桿37的兩個端部分別連接于該第六連桿36的端部和該機械手4，其中該第五連桿35具有滾轉(zhuǎn)驅(qū)動單元，以驅(qū)動該第六連桿36繞Y方向轉(zhuǎn)動，該傾斜連桿37設(shè)有一個正反螺紋手柄38，以通過該正反螺紋手柄38調(diào)節(jié)該傾斜連桿，從而使該機械手4繞X方向的轉(zhuǎn)動。即，在藉由該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手實現(xiàn)該對接件100的對接時，需要通過手動操作該正反螺紋手柄38的方式使該機械手4繞X方向轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)連接于該機械手4的該對接件100的位姿。優(yōu)選地，該第二連桿32、該第三連桿33和該第四連桿34的結(jié)構(gòu)一致。

另外，本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手包括一個水平傾角傳感器5，其中該水平傾角傳感器5設(shè)置于該連桿機構(gòu)3的前端部。優(yōu)選地，該水平傾角傳感器5設(shè)置于該第六連桿36。該水平傾角傳感器5可以檢測該連桿機構(gòu)4在兩個方向的角度，該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的調(diào)節(jié)需要通過手動調(diào)節(jié)或該第一驅(qū)動單元21驅(qū)動調(diào)節(jié)θ₁或者該第二驅(qū)動單元22驅(qū)動調(diào)節(jié)θ₂通過該連桿機構(gòu)3實現(xiàn)該機械手4在兩個方向的水平。

參考下表是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手的參數(shù)。

根據(jù)該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動關(guān)節(jié)機械手實際工作狀態(tài)，可以明確已知條件如下：在水平狀態(tài)下，已知關(guān)節(jié)參數(shù)θ₁，θ₂，θ₃，d₂，d₃，d₄，a₄＝a₅＝a₆，d₇，d₈求得機械手手臂的姿態(tài)

n_x＝(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ6-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))cθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)-cθ₁₀sθ₇sθ₉)-(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))](sθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)+cθ₇cθ₁₀sθ₉)-sθ₁(cθ₈sθ₁₀-cθ₉cθ₁₀sθ₈),

o_x＝(cθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)+sθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ6-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(sθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)-cθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))-sθ₁(cθ₈cθ₁₀+cθ₉sθ₈sθ₁₀),

a_x＝(cθ₉sθ₇+cθ₇cθ₈sθ₉)(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))+(cθ₇cθ₉-cθ₈sθ₇sθ₉)(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))+sθ₁sθ₈sθ₉,

p_x＝(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))(a₆-d₈sθ₇)-sθ₁(d₂-d₄)-d₇sθ₁+cθ₁cθ₄(a₄+a₅cθ₅)-cθ₇d₈(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ5cθ6-sθ₅sθ₆))-a₅cθ₁sθ₄sθ₅

n_y＝-(cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(cθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)-cθ₁₀sθ₇sθ₉)-(cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))(sθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)+cθ₇cθ₁₀sθ₉),

o_y＝-(cθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)+sθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))-(sθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)-cθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)),

a_y＝(cθ₇cθ₉-cθ₈sθ₇sθ₉)(cθ4(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(cθ₉sθ₇+cθ₇cθ₈sθ₉)(cθ4(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)),

p_y＝d₃-sθ₄(a₄+a₅cθ₅)-(cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(a₆-d₈sθ₇)-a₅cθ₄sθ₅-cθ₇d₈(cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))

n_z＝cθ₁(cθ₈sθ₁₀-cθ₉cθ₁₀sθ₈)-(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(cθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)-cθ₁₀sθ₇sθ₉)-(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))(sθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)+cθ₇cθ₁₀sθ₉),

o_z＝cθ₁(cθ₈cθ₁₀+cθ₉sθ₈sθ₁₀)-(sθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)-cθ₇sθ₉sθ₁₀)(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(cθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)+sθ₇sθ₉sθ₁₀)(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)),

a_z＝(cθ₇cθ₉-cθ₈sθ₇sθ₉)(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(cθ₉sθ₇+cθ₇cθ₈sθ₉)(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))-cθ₁sθ₈sθ₉,

p_z＝cθ₁d₇+cθ1(d2-d4)-(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(a₆-d₈sθ₇)+cθ₄sθ₁(a₄+a₅cθ₅)-cθ₇d₈(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-a₅sθ₁sθ₄sθ₅。

以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細(xì)說明，但該內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。