本實用新型涉及機器人設備，特別是涉及一種桌面級的機械臂裝置。

背景技術：

在傳統(tǒng)的機械臂裝置中，對于機械臂末端傳感器/執(zhí)行器種類少，功能比較單一，或不會經(jīng)常更換固定在機械臂末端的執(zhí)行器。其末端執(zhí)行器的連接線一般直接連接到底部主控制器上，對于不同的末端執(zhí)行器，連接線是專用的。從末端執(zhí)行器到主控制器的連接線或者藏在機械臂內部，或者成束固定在外部。而將這種方案直接應用到桌面級的機械臂上時存在一定問題：1、桌面級機械臂末端執(zhí)行器種類更多，使用專用連接線，走線數(shù)量眾多；2、更換末端執(zhí)行器時，到主控制器的對應連接線也需要安裝或者取下，操作不便；3、擴展新的末端執(zhí)行器時，主控制器也需要更改接口，系統(tǒng)擴展不便。

另外，在傳統(tǒng)的工業(yè)機械臂一般采用軟件操作或專用示教盒進行示教操作。這些示教方式，應用到桌面級的機械臂上時存在一定問題：1、軟件操作不夠靈活方便，2、硬件上配備專用示教盒，增加桌面機械臂的成本；3、示教盒操作需要一定的技術知識，對于桌面機械臂涉及到的普通家庭用戶來說，操作具有一定難度，同時也較為繁瑣。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型目的在于提供一種桌面級的機械臂裝置，旨在解決將傳統(tǒng)的機械裝置接線方式應用到桌面級的機械臂時存在系統(tǒng)擴展不便、連接線多且繁亂及成本高的問題。

本實用新型提供了一種桌面級的機械臂裝置，包括底座、設于該底座上的 主控制器、兩個以上的機械手臂、與該主控制器連接的驅動電機及安裝于所述機械手臂上的執(zhí)行器，還包括設置于其中一個所述機械手臂上的擴展塢，該擴展塢設置有多個通用接口，所述通用接口用于與所述執(zhí)行器通信連接，所述通用接口與所述主控制器通信的連接線束藏于所述機械手臂內。

進一步地，所述擴展塢上還設置有至少一個解鎖按鈕，所述解鎖按鈕用于切斷所述驅動電機的控制，以及觸發(fā)所述機械臂裝置進入手動示教操作。

進一步地，所述解鎖按鈕的數(shù)量與所述機械臂裝置上的驅動電機數(shù)量相同。

進一步地，還包括多個用于采集各所述機械臂裝置運動關節(jié)的運動數(shù)據(jù)的傳感器。

進一步地，所述傳感器包括加速度傳感器和角速度傳感器。

進一步地，所述機械臂裝置在外力推動下進行的所述手動示教操作具體包括：

所述傳感器采集各個所述運動關節(jié)的運動數(shù)據(jù)；

所述主控制器根據(jù)所采集的所述運動數(shù)據(jù)擬合示教操作的運動軌跡，并存儲以待回放。

進一步地，所述通用接口包括標準化的數(shù)字信號接口、模擬信號接口和電源接口中的一種或多種。

進一步地，所述通用接口包括數(shù)字地端口、數(shù)字電源端口、PWM信號端口、ADC端口、模擬地端口、模擬電源端口、功率地端口以及功率電源端口中的一種或多種。

進一步地，所述擴展塢設置在遠離所述底座的所述機械手臂上。

進一步地，所述擴展塢上還設置有無線通信模塊、所述通用接口的接口轉換電路、所述驅動電機的驅動電路和示教回放按鈕中的一種或多種。

上述的桌面級的機械臂裝置通過在機械手臂上設置擴展塢，在擴展塢設置有通用接口，如此，在作系統(tǒng)擴展或更換執(zhí)行器時，可以直接將執(zhí)行器插接于通用接口上，避免需要重新走線到底座的上，過程簡單且節(jié)省成本；另外，將通用接口與所述主控制器通信的連接線束藏于所述機械手臂內，如此，避免連 接線多且繁亂容易損壞的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型較佳實施例中桌面級的機械臂裝置的結構示意圖；

圖2為圖1所示桌面級的機械臂裝置上的擴展塢結構示意圖；

圖3為本實用新型較佳實施例中桌面級的機械臂裝置的電路模塊示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

請參閱圖1，本實用新型較佳實施例中桌面級的機械臂裝置100包括底座101、設于該底座101上的主控制器102、兩個以上的機械手臂103、與該主控制器102連接的驅動電機104及安裝于所述機械手臂103上的執(zhí)行器105，還包括設置于其中一個所述機械手臂103上的擴展塢106，該擴展塢106設置有多個通用接口1061，所述通用接口1061用于與所述執(zhí)行器105通信連接，所述通用接口1061與所述主控制器102通信的連接線束藏于所述機械手臂103內。

在進一步的實施例中，擴展塢106上還設置有至少一個解鎖按鈕1062，所述解鎖按鈕1062用于切斷所述驅動電機104的控制，以及觸發(fā)所述機械臂裝置100進入手動示教操作。具體地，當主控制器102檢測到解鎖按鈕1062按下后，切斷驅動電機104的驅動信號輸出，驅動電機104處于失鎖狀態(tài)(電機軸可以自由轉動)，使機械手臂可以在人手的外力作用下自由活動，主控制器102此時可進入手動示教操作程序。

一般情況下，機械臂裝置100上的電機是不止一個的，可以認為是一個可運動關節(jié)點至少由一個電機控制。那么，在一些實施方式中，所述解鎖按鈕1062為一個，其可以控制所有的驅動電機104的切斷控制，觸發(fā)所述機械臂裝置100 進入手動示教操作。而在另外一些實施方式中，解鎖按鈕1062可以為多個，一個解鎖按鈕1062可以控制一個以上的驅動電機104的切斷控制。特別地，解鎖按鈕1062的數(shù)量與所述機械臂裝置100上的驅動電機104數(shù)量相同，每個解鎖按鈕1062可以分別獨立控制每個驅動電機104的切斷控制，同時使得與被切斷控制的驅動電機104相關的執(zhí)行機構可以自由活動，可分別獨立進入手動示教操作程序。

在再進一步的實施例中，機械臂裝置100還包括多個用于采集各個機械臂裝置100的運動關節(jié)(包括底座101的轉盤1011、各機械手臂103或執(zhí)行器105)的運動數(shù)據(jù)的傳感器，多個所述傳感器分別設置于各所述機械手臂103上。所述傳感器包括加速度傳感器1071和角速度傳感器1072。利用傳感器采集運動數(shù)據(jù)相比傳統(tǒng)的利用編碼器等采集，成本低、體積小，安裝方便；相對利用編碼器等采集可能存在回程間隙的問題，利用傳感器采集精度更高。

機械臂裝置100的示教操作，相對一般采用專用示教盒或軟件操作系統(tǒng)進行示教操作，本方案使用在外力推動下進行的手動示教操作，簡單方便，也節(jié)省成本。本實施例中，手動示教操作具體包括：

所述主控制器102檢測到解鎖按鈕1062按下后，切斷驅動電機104的驅動信號輸出，使驅動電機104處于失鎖狀態(tài)；其后，機械臂裝置100的各個運動關節(jié)在人手外力的作用下運動，各個所述傳感器采集此時各個運動關節(jié)的運動數(shù)據(jù)；然后，所述主控制器102根據(jù)所采集的所述運動數(shù)據(jù)擬合示教操作的運動軌跡，并存儲在存儲器108以待回放。

更具體地，所述主控制器102檢測到松開解鎖按鈕1062時，恢復驅動電機104驅動信號輸出，驅動電機104處于鎖定狀態(tài)(在控制器預設的控制邏輯下動作)，各個運動關節(jié)不能自由活動。

其后，主控制器102可以在示教回放命令的觸發(fā)下，控制各個運動關節(jié)重復上述在解鎖按鈕1062按下后至松開的過程中各個運動關節(jié)的運動軌跡，實現(xiàn)機械臂手動示教和回放功能。

所述擴展塢106還包括基板1063和接線口1064，通用接口1061、解鎖按 鈕1062和接線口1064設置在基板1063上，接線口1064用于通過連接線與主控制器102通信連接。在進一步的實施方式中，所述擴展塢106上還設置有無線通信模塊109、所述通用接口1061的接口轉換電路、所述驅動電機104的驅動電路和輸出示教回放命令的示教回放按鈕中的一種或多種。無線通信模塊109可以用于接收外部設備(如智能終端和遙控器等)的命令以傳輸?shù)街骺刂破?。接口轉換電路，對于復雜的執(zhí)行器105，不能標準化為通用接口106的，可以利用執(zhí)行器105的接口轉換電路，轉換成通用接口106，再連接到執(zhí)行器105上。另外，接口轉換電路可以設置成獨立的外設部件，以用于連接擴展塢106上的通用接口106和復雜的執(zhí)行器105之間的通信。

按類別分，所述通用接口1061可包括標準化的數(shù)字信號接口、模擬信號接口和用于為執(zhí)行器105或驅動電機104的供電電源接口中的一種或多種；按功能分，所述通用接口1061可包括數(shù)字地端口、數(shù)字電源端口、PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)信號端口、ADC(模數(shù)轉換)端口、模擬地端口、模擬電源端口、功率地端口以及功率電源端口中的一種或多種。

其中，通用接口1061按功能和類別的分類并不沖突，可以相互歸屬的。不同種類的末端執(zhí)行器105根據(jù)類型，連接到擴展塢106相應類別的通用接口1061上。對于相對復雜的末端執(zhí)行器105，不能標準化為一個或一類通用接口1061的，可以使用多個通用接口1061連接，軟件上將多個通用接口1061設置為一組，用于控制末端執(zhí)行器105。

在本實施例中，擴展塢106設置在遠離所述底座101的所述機械手臂103(即前臂103A)上，使其更靠近執(zhí)行器一端，便于執(zhí)行器105使用更短的連接線相連，使得布線整齊、簡潔和可靠。

主控制器102可以為單片機芯片或DSP芯片。執(zhí)行器105視應用場合的需要，可以包括各種傳感器、夾具、鉆頭等。

本實用新型的有益效果是：

1、末端執(zhí)行器接口標準化后，避免了執(zhí)行器種類多，采用專用走線時末端執(zhí)行器到控制器走線眾多的問題。走線更少。

2、末端執(zhí)行器接口標準化后，更換末端執(zhí)行器，前臂接口擴展板走線無需更改。更換末端執(zhí)行器更方便。

3、擴展塢預留一定數(shù)量的通用接口，擴展塢到底座主控制器的連線確定，可藏于機械手臂內，機械手臂走線外觀更整齊可靠，不易被損壞。

4、標準化的擴展塢，使得新增或更換末端執(zhí)行器，機械手臂主控制板無需更改，系統(tǒng)可擴展性更高，避免需要重新走線到底座的上，過程簡單且節(jié)省成本。

5、桌面級機械臂體積小巧，使用手動示教方式，操作更簡單。

6、使用一個解鎖按鈕進行手動示教，硬件成本低。

7、解鎖按鈕放置在前臂靠近末端執(zhí)行器處，可以實現(xiàn)單手手動示教，即單手操作解鎖按鈕和移動機械手臂，手動示教更方便。

8、通過加速度傳感器和角速度傳感器計算機械臂姿態(tài)檢測的方法，相比于關節(jié)軸電機編碼器的方法，具有安裝方便，成本低的優(yōu)勢。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。