一種帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及家庭服務(wù)機(jī)器人機(jī)械臂技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]家庭服務(wù)機(jī)器人需要在實(shí)際環(huán)境下與各種物件交互，比如抓取、移動(dòng)各類物體，以及對(duì)旋鈕、按鍵等進(jìn)行操作，這就要求機(jī)械臂需要較多的自由度，而其工作于移動(dòng)平臺(tái)的定位使機(jī)械臂必須是小型的，輕量化的，自由度較多的，低成本的。家庭服務(wù)機(jī)器人的機(jī)械臂控制方法和機(jī)械結(jié)構(gòu)都已經(jīng)比較成熟。目前大多的方案是將舵機(jī)或電機(jī)安裝在機(jī)械臂關(guān)節(jié)處，但是這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)帶來(lái)機(jī)械臂末端質(zhì)量過(guò)大，導(dǎo)致自由度數(shù)量和有效載荷的矛盾。對(duì)于抓取物體時(shí)的物體定位，目前大多的方案是利用固定在機(jī)器人主體上的深度攝像頭物體識(shí)別和幾何中心定位，但是這樣的方法定位精度低，機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)的控制誤差將造成比較大的累積誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂，包括一個(gè)固定底座和一個(gè)旋轉(zhuǎn)底座，所述旋轉(zhuǎn)底座通過(guò)第一角度伺服器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)大臂連接在旋轉(zhuǎn)底座上，所述的大臂連接第二角度伺服器控制角度，所述大臂末端連接有小臂，所述小臂通過(guò)連桿連接第三角度伺服器實(shí)現(xiàn)角度控制，所述小臂末端連接機(jī)械手固定平臺(tái)，所述機(jī)械手固定平臺(tái)通過(guò)同步帶連接第四角度伺服器實(shí)現(xiàn)角度控制，所述機(jī)械手固定平臺(tái)上裝有機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)伺服器實(shí)現(xiàn)機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，所述機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)末端連接有兩根柔性機(jī)械手指，所述柔性機(jī)械手指通過(guò)拉線連接第五角度伺服器和第六角度伺服器實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)械手指抓力的控制；所述拉線外套有并圈彈簧，并圈彈簧起到導(dǎo)向和支撐拉線的作用；所述第一角度伺服器、第二角度伺服器、第三角度伺服器、第五角度伺服器、第六角度伺服器安裝在旋轉(zhuǎn)底座上，第四角度伺服器安裝在小臂根部，旋轉(zhuǎn)伺服器安裝在機(jī)械手固定平臺(tái)上；所述機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上安裝有抓取定位傳感器，用以在抓取時(shí)獲取抓取物的空間相對(duì)位置，抓取定位傳感器包括兩個(gè)部分:一個(gè)彩色攝像頭，用以定位物體中心；一個(gè)點(diǎn)狀激光管，用于與彩色攝像頭結(jié)合通過(guò)三角測(cè)距原理確定機(jī)械手與被抓取物的距離。
[0005]所述拉線直徑為0.5-0.8mm，能夠持續(xù)承受小于30鎊的拉力；所述并圈彈簧由
0.3mm鋼絲繞制，夕卜經(jīng)2_，內(nèi)徑1.4mm。
[0006]所述彩色攝像頭和點(diǎn)狀激光管的主光軸距離為15mm，實(shí)現(xiàn)l-20cm范圍內(nèi)的距離測(cè)量。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn): 本發(fā)明通過(guò)結(jié)合直接傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、拉線傳動(dòng)，大大減少了機(jī)械臂末端的重量，同時(shí)保證了比較大的可動(dòng)范圍，解決了機(jī)械臂自由度數(shù)量和有效載荷之間的矛盾，同時(shí)使用一個(gè)普通攝像頭外加一個(gè)點(diǎn)狀激光管的方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)抓取物體的精確定位與測(cè)距。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2為機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3為小臂與機(jī)械手固定平臺(tái)局部細(xì)節(jié)圖。
[0011]圖4為機(jī)械手局部細(xì)節(jié)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0013]如圖1至圖4所示，一種帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂，包括一個(gè)固定底座I和一個(gè)旋轉(zhuǎn)底座2，所述旋轉(zhuǎn)底座2通過(guò)第一角度伺服器9實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)大臂3連接在旋轉(zhuǎn)底座2上，所述的大臂3連接第二角度伺服器10控制角度，所述大臂3末端連接有小臂4，所述小臂4通過(guò)連桿16連接第三角度伺服器11實(shí)現(xiàn)角度控制，所述小臂4末端連接機(jī)械手固定平臺(tái)5，所述機(jī)械手固定平臺(tái)5通過(guò)同步帶17連接第四角度伺服器12實(shí)現(xiàn)角度控制，所述機(jī)械手固定平臺(tái)5上裝有機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)6，通過(guò)旋轉(zhuǎn)伺服器13實(shí)現(xiàn)機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)6的旋轉(zhuǎn)，所述機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)6末端連接有兩根柔性機(jī)械手指7，8，所述柔性機(jī)械手指7，8通過(guò)拉線18連接第五角度伺服器14和第六角度伺服器15實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)械手指7，8抓力的控制；所述拉線18外套有并圈彈簧19，并圈彈簧19起到導(dǎo)向和支撐拉線18的作用；所述第一角度伺服器9、第二角度伺服器10、第三角度伺服器11、第五角度伺服器14、第六角度伺服器15安裝在旋轉(zhuǎn)底座2上，第四角度伺服器12安裝在小臂4根部，旋轉(zhuǎn)伺服器13安裝在機(jī)械手固定平臺(tái)5上；所述機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)6上安裝有抓取定位傳感器20，用以在抓取時(shí)獲取抓取物的空間相對(duì)位置，抓取定位傳感器20包括兩個(gè)部分:一個(gè)彩色攝像頭22，用以定位物體中心；一個(gè)點(diǎn)狀激光管21，用于與彩色攝像頭22結(jié)合通過(guò)三角測(cè)距原理確定機(jī)械手與被抓取物的距離。
[0014]所述拉線18直徑為0.7mm，能夠持續(xù)承受小于30碌的拉力；所述并圈彈費(fèi)19由
0.3mm鋼絲繞制，夕卜經(jīng)2_，內(nèi)徑1.4mm。
[0015]所述彩色攝像頭22和點(diǎn)狀激光管21的主光軸距離為15mm，實(shí)現(xiàn)l-20cm范圍內(nèi)的距離測(cè)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂，其特征在于:包括一個(gè)固定底座(I)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)底座(2)，所述旋轉(zhuǎn)底座(2)通過(guò)第一角度伺服器(9)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；一個(gè)大臂(3)連接在旋轉(zhuǎn)底座(2)上，所述的大臂(3)連接第二角度伺服器(10)控制角度，所述大臂(3)末端連接有小臂(4)，所述小臂(4)通過(guò)連桿(16)連接第三角度伺服器(11)實(shí)現(xiàn)角度控制，所述小臂(4)末端連接機(jī)械手固定平臺(tái)(5)，所述機(jī)械手固定平臺(tái)(5)通過(guò)同步帶(17)連接第四角度伺服器(12)實(shí)現(xiàn)角度控制，所述機(jī)械手固定平臺(tái)(5)上裝有機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(6)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)伺服器(13)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(6)的旋轉(zhuǎn)，所述機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(6)末端連接有兩根柔性機(jī)械手指(7，8)，所述柔性機(jī)械手指(7，8)通過(guò)拉線(18)連接第五角度伺服器(14)和第六角度伺服器(15)實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)械手指(7，8)抓力的控制；所述拉線(18)外套有并圈彈簧(19)，并圈彈簧(19)起到導(dǎo)向和支撐拉線(18)的作用；所述第一角度伺服器(9)、第二角度伺服器(10)、第三角度伺服器(11)、第五角度伺服器(14)、第六角度伺服器(15)安裝在旋轉(zhuǎn)底座(2)上，第四角度伺服器(12)安裝在小臂(4)根部，旋轉(zhuǎn)伺服器(13)安裝在機(jī)械手固定平臺(tái)(5)上；所述機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)(6)上安裝有抓取定位傳感器(20)，用以在抓取時(shí)獲取抓取物的空間相對(duì)位置，抓取定位傳感器(20)包括兩個(gè)部分:一個(gè)彩色攝像頭(22)，用以定位物體中心；一個(gè)點(diǎn)狀激光管(21)，用于與彩色攝像頭(22)結(jié)合通過(guò)三角測(cè)距原理確定機(jī)械手與被抓取物的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂，其特征在于:所述拉線(18)直徑為0.5-0.8mm，能夠持續(xù)承受小于30鎊的拉力；所述并圈彈簧(19)由0.3mm鋼絲繞制，外經(jīng)2mm，內(nèi)徑1.4mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂，其特征在于:所述彩色攝像頭(22)和點(diǎn)狀激光管(21)的主光軸距離為15mm，實(shí)現(xiàn)l-20cm范圍內(nèi)的距離測(cè)量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有物體精確定位功能的輕便型機(jī)械臂，包括一個(gè)固定底座和一個(gè)旋轉(zhuǎn)底座，一個(gè)大臂連接在旋轉(zhuǎn)底座上，大臂末端連接有小臂，小臂末端連接機(jī)械手固定平臺(tái)，機(jī)械手固定平臺(tái)上裝有機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)末端連接有兩根柔性機(jī)械手指，機(jī)械手轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上安裝有抓取定位傳感器，抓取定位傳感器包括兩個(gè)部分：一個(gè)彩色攝像頭，用以定位物體中心；一個(gè)點(diǎn)狀激光管，用于與彩色攝像頭結(jié)合通過(guò)三角測(cè)距原理確定機(jī)械手與被抓取物的距離。本發(fā)明通過(guò)結(jié)合直接傳動(dòng)、連桿傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)、拉線傳動(dòng)，大大減少了機(jī)械臂末端的重量，同時(shí)保證了比較大的可動(dòng)范圍，解決了機(jī)械臂自由度數(shù)量和有效載荷之間的矛盾。
【IPC分類】B25J9-10, B25J13-08
【公開號(hào)】CN104858869
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510222821
【發(fā)明人】王燕, 陳萬(wàn)米, 陳永東, 葉人愷
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年5月5日