機(jī)器人智能機(jī)械手及其控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械電子領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)器人智能機(jī)械手及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人是現(xiàn)在熱門研究之一，在機(jī)器人上有一機(jī)械手，常規(guī)的機(jī)械手不具備智能特征，不能對目標(biāo)物位置作相應(yīng)檢測判斷，因此在抓取目標(biāo)物體時(shí)常常出現(xiàn)抓空、抓歪等現(xiàn)象，不能穩(wěn)定抓取目標(biāo)物體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明提供了一種機(jī)器人智能機(jī)械手及其控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人的機(jī)械手在抓取目標(biāo)物體時(shí)常常出現(xiàn)抓空、抓歪，不能穩(wěn)定抓取目標(biāo)物體的問題。
[0004]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種機(jī)器人智能機(jī)械手，包括機(jī)器人平臺，所述機(jī)器人平臺上固定連接有兩支相互對稱的固定臂，每支固定臂上通過阻尼轉(zhuǎn)軸連接有互相對稱的活動臂，每支活動臂由若干個(gè)機(jī)械手臂單元組成，每個(gè)機(jī)械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸相連接，每個(gè)機(jī)械手臂單元均由輕質(zhì)臂桿、超聲傳感器和電磁線圈組成，所述輕質(zhì)臂桿上設(shè)置有超聲傳感器，每個(gè)阻尼轉(zhuǎn)軸和超聲傳感器之間的輕質(zhì)臂桿上均纏繞有電磁線圈，兩支固定臂上近阻尼轉(zhuǎn)軸端上均纏繞有電磁線圈。
[0006]優(yōu)選的，所述每支活動臂由3個(gè)機(jī)械手臂單元組成。
[0007]進(jìn)一步的，所述每兩個(gè)相鄰的機(jī)械手臂單元保持為直線時(shí)，位于阻尼轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個(gè)電磁線圈之間呈30度夾角。
[0008]進(jìn)一步的，所述固定臂伸出于機(jī)械人平臺。
[0009]進(jìn)一步的，所述輕質(zhì)臂桿可沿著與其相連接的阻尼轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動。
[0010]進(jìn)一步的，所述超聲波傳感器為超聲波測距傳感器。
[0011 ] 一種機(jī)器人智能機(jī)械手控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、若干超聲傳感器、驅(qū)動電路和電磁線圈，其中，每個(gè)超聲傳感器與單片機(jī)相連接，單片機(jī)連接若干驅(qū)動電路，每組驅(qū)動電路連接一組電磁線圈，每個(gè)超聲傳感器對應(yīng)有兩組驅(qū)動電路，每組驅(qū)動電路對應(yīng)一組電磁線圈。
[0012]優(yōu)選的，所述超聲傳感器為6組，驅(qū)動電路和若干電磁線圈均為12組。
[0013]有益效果:本發(fā)明在機(jī)械手上增加了超聲波傳感器，使其能夠自動檢測目標(biāo)物體位置，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)動原理，在輕質(zhì)臂桿上增加了多個(gè)電感線圈，通過控制線圈電流大小和方向來改變相鄰兩個(gè)輕質(zhì)臂桿夾角大小，從而控制機(jī)械手穩(wěn)定抓取目標(biāo)物體。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明相鄰兩個(gè)輕質(zhì)臂桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明相鄰兩個(gè)電磁線圈L的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是圖3的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是本發(fā)明抓取及釋放目標(biāo)物體的原理示意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明抓取圓形目標(biāo)物體的示意圖；
[0020]圖7是本發(fā)明抓取正八棱柱形目標(biāo)物體的示意圖；
[0021]圖8是本發(fā)明的控制電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0023]如圖1-7所示，一種機(jī)器人智能機(jī)械手，其特征在于:包括機(jī)器人平臺，所述機(jī)器人平臺上固定連接有兩支相互對稱的固定臂J，每支固定臂J上通過阻尼轉(zhuǎn)軸連接有互相對稱的活動臂，每支活動臂由若干個(gè)機(jī)械手臂單元組成，每個(gè)機(jī)械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸M相連接，每個(gè)機(jī)械手臂單元均由輕質(zhì)臂桿K、超聲傳感器C和電磁線圈L組成，所述輕質(zhì)臂桿K上設(shè)置有超聲傳感器C，每個(gè)阻尼轉(zhuǎn)軸M和超聲傳感器C之間的輕質(zhì)臂桿K上均纏繞有電磁線圈L，兩支固定臂上近阻尼轉(zhuǎn)軸端上均纏繞有電磁線圈L。
[0024]所述每支活動臂由3個(gè)機(jī)械手臂單元組成，通過設(shè)置各個(gè)線圈電流流向及電流大小來控制活動臂轉(zhuǎn)動的方向及速度。通過超聲波傳感器C來判斷當(dāng)前活動臂離目標(biāo)物體的距離，調(diào)節(jié)對應(yīng)線圈電流大小和方向，使6個(gè)活動臂移動并同時(shí)接觸目標(biāo)物體，然后抓起該目標(biāo)物體。
[0025]所述每兩個(gè)相鄰的機(jī)械手臂單元保持為直線時(shí)，位于阻尼轉(zhuǎn)軸M兩側(cè)的兩個(gè)電磁線圈L之間呈30度夾角，在機(jī)械手臂單元上鑲嵌有電磁線圈，并且互成約30度角，當(dāng)線圈通電后，線圈兩端出現(xiàn)兩電極，根據(jù)同極相排斥，異極相吸引的原則，通過改變線圈電極方向，可讓輕質(zhì)臂桿K分別繞著阻尼轉(zhuǎn)軸M順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，從而控制機(jī)械手臂來抓取或釋放目標(biāo)物體；當(dāng)電磁線圈L通電后，線圈兩端出現(xiàn)兩電極，根據(jù)同極相排斥，異極相吸引的原則，通過改變線圈電極方向。
[0026]所述固定臂J伸出于機(jī)器人平臺13。
[0027]所述輕質(zhì)臂桿K可沿著與其相連接的阻尼轉(zhuǎn)軸M自由轉(zhuǎn)動。
[0028]所述超聲波傳感器為超聲波測距傳感器，超聲波傳感器用來檢測目標(biāo)物離輕質(zhì)臂桿的距離，以達(dá)到多個(gè)輕質(zhì)臂桿同時(shí)抓取目標(biāo)物的目的，這可有效防止在抓取過程中目標(biāo)物體被姅?shù)埂?br>[0029]如圖1所示，一種機(jī)器人智能機(jī)械手，包括機(jī)器人平臺13，所述機(jī)器人平臺13上固定連接有兩支相互對稱的固定臂Jl和J2，固定臂Jl和J2上分別連接有活動臂，當(dāng)每支活動臂由3個(gè)機(jī)械手臂單元組成時(shí)，即輕質(zhì)臂桿K1、K2、K3和固定臂Jl依次通過阻尼轉(zhuǎn)軸M1、M2和M3相連接，固定臂J2和輕質(zhì)臂桿Κ4、Κ5、Κ6依次通過阻尼轉(zhuǎn)軸Μ4、Μ5和Μ6相連接；其中輕質(zhì)臂桿1(1、1(2、1(3、1(4、1(5和Κ6上分別設(shè)置有超聲傳感器C1、C2、C3、C4、C5和C6 ;每個(gè)超聲傳感器C和與其相鄰的阻尼轉(zhuǎn)軸M之間的輕質(zhì)臂桿K上均纏繞有電磁線圈L，其中，超聲傳感器Cl和阻尼轉(zhuǎn)軸Ml之間為電磁線圈LI，超聲傳感器Cl和阻尼轉(zhuǎn)軸Ml之間為電磁線圈LI，阻尼轉(zhuǎn)軸Ml和超聲傳感器C2之間為L2，超聲傳感器C2和阻尼轉(zhuǎn)軸M2之間為電磁線圈L3，阻尼轉(zhuǎn)軸M2和超聲傳感器C3之間為電磁線圈L4，超聲傳感器C3和阻尼轉(zhuǎn)軸M3之間為電磁線圈L5，固定臂Jl上纏繞有電磁線圈L6 ;固定臂J2上纏繞有電磁線圈L7，阻尼轉(zhuǎn)軸M4和超聲傳感器C4之間為電磁線圈L8，超聲傳感器C4和阻尼轉(zhuǎn)軸M5之間為電磁線圈L9，阻尼轉(zhuǎn)軸M5和超聲傳感器C5之間為電磁線圈L10，超聲傳感器C5和阻尼轉(zhuǎn)軸M6之間為電磁線圈L11，阻尼轉(zhuǎn)軸M6和超聲傳感器C6之間為電磁線圈L12。
[0030]如圖5所示，當(dāng)電磁線圈LI產(chǎn)生的N極與電磁線圈L2產(chǎn)生的S極距離最近時(shí)，此時(shí)線圈相吸引，輕質(zhì)臂桿Kl將繞著阻尼轉(zhuǎn)軸M順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)抓取目標(biāo)物體的動作；當(dāng)線圈LI產(chǎn)生的N極與線圈L2產(chǎn)生的N極距離最近時(shí)，此時(shí)線圈相排斥，輕質(zhì)臂桿Kl將繞著阻尼轉(zhuǎn)軸M逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)釋放目標(biāo)物體的動作。
[0031 ] 如圖6所示，超聲傳感器Cl、C2、C3、C4、C5、C6實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前該輕質(zhì)臂桿離圓柱形目標(biāo)物體的距離，如果輕質(zhì)臂桿Kl離圓柱較遠(yuǎn)，則調(diào)節(jié)電磁線圈L1、L2電流大小和方向，使輕質(zhì)臂桿Kl繞阻尼轉(zhuǎn)軸Ml順時(shí)針轉(zhuǎn)動，使其離圓柱形目標(biāo)物體的距離達(dá)到與其他輕質(zhì)臂桿離圓柱距離相等。然后依此調(diào)節(jié)各個(gè)線圈電流大小及方向，控制各個(gè)輕質(zhì)臂桿逐漸向中心收攏，并且各輕質(zhì)臂桿始終離圓柱形目標(biāo)物體的距離相等，最終各輕質(zhì)臂桿同時(shí)接觸圓柱形目標(biāo)物體，并抓取圓柱形目標(biāo)物體。
[0032]如圖7所示，當(dāng)被抓取的目標(biāo)物體為正八棱柱形，其抓取方式與圓柱形目標(biāo)物體抓取方式類似。超聲傳感器Cl、C2、C3、C4、C5、C6實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前該機(jī)械手臂離正八棱柱形目標(biāo)物體的距離，如果輕質(zhì)臂桿Kl離正八棱柱形較遠(yuǎn)，則調(diào)節(jié)電磁線圈L1、L2電流大小和方向，使輕質(zhì)臂桿Kl繞阻尼轉(zhuǎn)軸Ml順時(shí)針轉(zhuǎn)動，使其離正八棱柱形目標(biāo)物體的距離達(dá)到與其他輕質(zhì)臂桿離正八棱柱形距離相等。然后依此調(diào)節(jié)各個(gè)線圈電流大小及方向，控制各個(gè)輕質(zhì)臂桿逐漸向中心收攏，并且各輕質(zhì)臂桿始終離正八棱柱形目標(biāo)物體的距離相等，最終各輕質(zhì)臂桿同時(shí)接觸正八棱柱形目標(biāo)物體，并抓取正八棱柱形目標(biāo)物體。
[0033]如圖8所示，一種機(jī)器人智能機(jī)械手的控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、若干超聲傳感器、驅(qū)動電路和電磁線圈，其中，每個(gè)超聲傳感器與單片機(jī)相連接，單片機(jī)連接若干驅(qū)動電路，每組驅(qū)動電路連接一組電磁線圈，每個(gè)超聲傳感器對應(yīng)有兩組驅(qū)動電路，每組驅(qū)動電路對應(yīng)一組電磁線圈。
[0034]所述超聲傳感器為6組，驅(qū)動電路和若干電磁線圈均為12組。
[0035]單片機(jī)實(shí)時(shí)采集各個(gè)超聲傳感器數(shù)據(jù)，然后計(jì)算分析，通過驅(qū)動電路來控制相應(yīng)電磁線圈電流通斷，最終使各個(gè)輕質(zhì)臂桿動作。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)器人智能機(jī)械手，其特征在于:包括機(jī)器人平臺，所述機(jī)器人平臺上固定連接有兩支相互對稱的固定臂，每支固定臂上通過阻尼轉(zhuǎn)軸連接有互相對稱的活動臂，每支活動臂由若干個(gè)機(jī)械手臂單元組成，每個(gè)機(jī)械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸相連接，每個(gè)機(jī)械手臂單元均由輕質(zhì)臂桿、超聲傳感器和電磁線圈組成，所述輕質(zhì)臂桿上設(shè)置有超聲傳感器，每個(gè)阻尼轉(zhuǎn)軸和超聲傳感器之間的輕質(zhì)臂桿上均纏繞有電磁線圈，兩支固定臂上近阻尼轉(zhuǎn)軸端上均纏繞有電磁線圈。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人智能機(jī)械手，其特征在于:所述每支活動臂由3個(gè)機(jī)械手臂單元組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人智能機(jī)械手，其特征在于:所述每兩個(gè)相鄰的機(jī)械手臂單元保持為直線時(shí)，位于阻尼轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個(gè)電磁線圈之間呈30度夾角。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人智能機(jī)械手，其特征在于:所述固定臂伸出于機(jī)械人-ψ-1 口 O5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人智能機(jī)械手，其特征在于:所述輕質(zhì)臂桿可沿著與其相連接的阻尼轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人智能機(jī)械手，其特征在于:所述超聲波傳感器為超聲波測距傳感器。7.—種機(jī)器人智能機(jī)械手控制系統(tǒng)，其特征在于:包括單片機(jī)、若干超聲傳感器、驅(qū)動電路和電磁線圈，其中，每個(gè)超聲傳感器與單片機(jī)相連接，單片機(jī)連接若干驅(qū)動電路，每組驅(qū)動電路連接一組電磁線圈，每個(gè)超聲傳感器對應(yīng)有兩組驅(qū)動電路，每組驅(qū)動電路對應(yīng)一組電磁線圈。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)器人智能機(jī)械手控制系統(tǒng)，其特征在于:所述超聲傳感器為6組，驅(qū)動電路和若干電磁線圈均為12組。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)器人智能機(jī)械手及其控制系統(tǒng)，包括機(jī)器人平臺，所述機(jī)器人平臺上固定連接有兩支相互對稱的固定臂，每支固定臂上通過阻尼轉(zhuǎn)軸連接有互相對稱的活動臂，每支活動臂由若干個(gè)機(jī)械手臂單元組成，每個(gè)機(jī)械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸相連接，每個(gè)機(jī)械手臂單元均由輕質(zhì)臂桿、超聲傳感器和電磁線圈組成，輕質(zhì)臂桿上設(shè)置有超聲傳感器，每個(gè)阻尼轉(zhuǎn)軸和超聲傳感器之間的輕質(zhì)臂桿上均纏繞有電磁線圈，兩支固定臂上近阻尼轉(zhuǎn)軸端上均纏繞有電磁線圈；本發(fā)明在機(jī)械手上增加超聲波傳感器，能夠自動檢測目標(biāo)物體位置，在輕質(zhì)臂桿上增加了多個(gè)電感線圈，通過控制線圈電流大小和方向來改變相鄰兩個(gè)輕質(zhì)臂桿夾角大小，控制機(jī)械手穩(wěn)定抓取目標(biāo)物體。
【IPC分類】B25J13/08, B25J15/00
【公開號】CN105108764
【申請?zhí)枴緾N201510583523
【發(fā)明人】郁漢琪, 曾憲陽, 楊紅莉
【申請人】南京工程學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月14日