一種具有力學(xué)測(cè)試功能的智能移動(dòng)作業(yè)臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能移動(dòng)作業(yè)臂，具體涉及一種具有力學(xué)測(cè)試功能的智能移動(dòng)作業(yè)臂。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置。工業(yè)機(jī)器人在當(dāng)今社會(huì)已有著廣泛的應(yīng)用，在焊接、刷漆、組裝、采集和放置、產(chǎn)品檢測(cè)和測(cè)試等方面均起著重要作用。但在某些環(huán)境下，如核電救災(zāi)、火災(zāi)等環(huán)境下的應(yīng)用并不多，這一領(lǐng)域仍有很大研究?jī)r(jià)值。
[0003]工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人的研制與應(yīng)用已十分廣泛，在工廠自動(dòng)化、建筑、采礦、軍事、月艮務(wù)、農(nóng)業(yè)等方面有廣泛的應(yīng)用前景。移動(dòng)機(jī)器人主要分為履帶式、輪足式和腿足式，在不同的環(huán)境中，各種類型均有廣泛應(yīng)用。但目前的工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人只能進(jìn)行信息探測(cè)，很少具有作業(yè)功能，無法滿足當(dāng)今工業(yè)化機(jī)器人靈巧作業(yè)的需求。
[0004]機(jī)械臂根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同分為多關(guān)節(jié)笛卡爾坐標(biāo)機(jī)械手臂，直角坐標(biāo)系機(jī)械手臂，球坐標(biāo)系機(jī)械手臂，極坐標(biāo)機(jī)械手臂，柱坐標(biāo)機(jī)械手臂等。隨著科技的發(fā)展，機(jī)械臂的靈活程度大大提高，其應(yīng)用也越來越廣泛。但固定基座的機(jī)械臂手臂長(zhǎng)度有限，無法在較大范圍內(nèi)工作。綜上所述，現(xiàn)有的機(jī)械臂存在無法基于視覺的力反饋遙操作，不利于保證作業(yè)機(jī)構(gòu)和人類的安全；無法測(cè)定裝置和作業(yè)端接觸力，不能夠判定裝置的可行性；平臺(tái)無法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)和作業(yè)機(jī)械臂的協(xié)同工作的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的機(jī)械臂存在無法基于視覺的力反饋遙操作，不利于保證作業(yè)機(jī)構(gòu)和人類的安全；無法測(cè)定裝置和作業(yè)端接觸力，不能夠判定裝置的可行性；平臺(tái)無法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)和作業(yè)機(jī)械臂的協(xié)同工作的問題。進(jìn)而提供一種具有力學(xué)測(cè)試功能的智能移動(dòng)作業(yè)臂。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種具有力學(xué)測(cè)試功能的智能移動(dòng)作業(yè)臂包括移動(dòng)平臺(tái)、機(jī)械臂升降裝置和機(jī)械臂，機(jī)械臂升降裝置安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，機(jī)械臂安裝在機(jī)械臂升降裝置上，
[0007]移動(dòng)平臺(tái)包括激光跟蹤儀、負(fù)載支架、攝像頭、控制箱、平臺(tái)支架和移動(dòng)輪，負(fù)載支架焊接在平臺(tái)支架上，激光跟蹤儀安裝在負(fù)載支架的上端，攝像頭安裝在負(fù)載支架的下端，控制箱安裝在平臺(tái)支架的一側(cè)，移動(dòng)輪安裝在平臺(tái)支架的底端，
[0008]機(jī)械臂升降裝置包括轉(zhuǎn)接板、手輪、兩個(gè)內(nèi)支臂、兩個(gè)外支臂、螺桿和底座，轉(zhuǎn)接板和底座上下平行設(shè)置，兩個(gè)內(nèi)支臂和兩個(gè)外支臂相互可轉(zhuǎn)動(dòng)交叉連接在轉(zhuǎn)接板的下端面和底座的上端面上，手輪安裝在轉(zhuǎn)接板的外側(cè)面上，并通過螺桿帶動(dòng)內(nèi)支臂和外支臂水平移動(dòng)，
[0009]機(jī)械臂包括傳感器連接板、第一六維傳感器、基旋臂、連接臂、第二六維傳感器和開門末端執(zhí)行器，第一六維傳感器安裝在傳感器連接板的上，基旋臂的一端與第一六維傳感器連接，基旋臂的另一端與連接臂的一端連接，連接臂的另一端與第二六維傳感器連接，開門末端執(zhí)行器與第二六維傳感器連接。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0011]1.本發(fā)明在保護(hù)人和裝置本身的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)在核電救災(zāi)、火災(zāi)等人類不宜進(jìn)入的環(huán)境下高效率開門或擰閥門的功能。本發(fā)明可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，極大地保護(hù)人的安全；可以進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，便于了解裝置實(shí)際地可操作性。同時(shí)，本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于未知作業(yè)對(duì)象的智能靈巧作業(yè)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了力反饋控制，這是一種智能機(jī)械臂的體現(xiàn)，力反饋控制開啟時(shí)，當(dāng)機(jī)械臂碰到物體或人時(shí)，由于受力過大，機(jī)械臂會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，起到保護(hù)作業(yè)裝置和作業(yè)對(duì)象的作用，同時(shí)對(duì)于作業(yè)對(duì)象的力評(píng)估和幾何參數(shù)評(píng)估具有重要的作用。
[0012]2.本發(fā)明的平臺(tái)在輪式移動(dòng)平臺(tái)上安裝激光跟蹤儀和攝像頭，以方便操作者了解平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，從而適當(dāng)調(diào)整機(jī)械臂的形態(tài)進(jìn)行作業(yè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能；平臺(tái)將移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)裝置放置在一起，進(jìn)行集中保護(hù)，以提高保護(hù)程度、減小裝置所占空間。
[0013]3.在機(jī)械臂根部和末端安裝六維力傳感器并將數(shù)據(jù)傳回以便操作者判斷裝置繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)的可行性；為保護(hù)機(jī)械臂自身和作業(yè)對(duì)象的安全，本裝置含有力反饋控制；在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，通過控制程序的設(shè)計(jì)，平臺(tái)使移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械臂可以協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)工作效率的最大化。
[0014]4.本發(fā)明的末端執(zhí)行器可進(jìn)行更換，可以實(shí)現(xiàn)開門、旋擰閥門的功能。針對(duì)不同形式、不同高度的門或閥門，通過人直接或間接的調(diào)整裝置的高度，都可以實(shí)現(xiàn)所需功能。本發(fā)明解決了同一裝置進(jìn)行不同作業(yè)的需求，降低了制作成本。
【附圖說明】
[0015]圖1是智能移動(dòng)作業(yè)機(jī)械臂整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是機(jī)械臂升降裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是開門時(shí)機(jī)械臂姿勢(shì)示意圖，圖6是擰閥門時(shí)機(jī)械臂姿勢(shì)示意圖，圖7是機(jī)械臂升降裝置的右視圖，圖8是圖7沿A — A處的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合I至圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種具有力學(xué)測(cè)試功能的智能移動(dòng)作業(yè)臂包括移動(dòng)平臺(tái)1、機(jī)械臂升降裝置2和機(jī)械臂3，機(jī)械臂升降裝置2通過螺釘安裝在移動(dòng)平臺(tái)I上，機(jī)械臂3安裝在機(jī)械臂升降裝置2上，
[0017]移動(dòng)平臺(tái)I包括激光跟蹤儀1-1、負(fù)載支架1-2、攝像頭1-3、控制箱1_7、平臺(tái)支架
1-8和移動(dòng)輪，負(fù)載支架1-2焊接在平臺(tái)支架1-8上，激光跟蹤儀1-1安裝在負(fù)載支架1-2的上端，攝像頭1-3安裝在負(fù)載支架1-2的下端，控制箱1-7安裝在平臺(tái)支架1-8的一側(cè)，移動(dòng)輪安裝在平臺(tái)支架1-8的底端，
[0018]機(jī)械臂升降裝置2包括轉(zhuǎn)接板2-1、手輪2-2、兩個(gè)內(nèi)支臂2_3、兩個(gè)外支臂2_4、螺桿2-6和底座2-5，轉(zhuǎn)接板2-1和底座2-5上下平行設(shè)置，兩個(gè)內(nèi)支臂2_3和兩個(gè)外支臂2_4相互可轉(zhuǎn)動(dòng)交叉連接在轉(zhuǎn)接板2-1的下端面和底座2-5的上端面上，手輪2-2安裝在轉(zhuǎn)接板2-1的外側(cè)面上，并通過螺桿2-6帶動(dòng)內(nèi)支臂2-3和外支臂2-4水平移動(dòng)，
[0019]機(jī)械臂3包括傳感器連接板3-1、第一六維傳感器3-2、基旋臂3_3、連接臂、第二六維傳感器3-9和開門末端執(zhí)行器3-10，第一六維傳感器3-2安裝在傳感器連接板3-1的上，基旋臂3-3的一端與第一六維傳感器3-2連接，基旋臂3-3的另一端與連接臂的一端連接，連接臂的另一端與第二六維傳感器3-9連接，開門末端執(zhí)行器3-10與第二六維傳感器3-9連接。
[0020]本發(fā)明主要由移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械臂組成，在移動(dòng)平臺(tái)上安裝有攝像頭，以方便操作者對(duì)了解平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，從而調(diào)整機(jī)械臂的形態(tài)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作功能；將移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)裝置放置在一起，進(jìn)行集中保護(hù)，以提高保護(hù)程度、減小裝置所占空間；在機(jī)械臂根部和末端安裝六維力傳感器并將數(shù)據(jù)傳回以便操作者判斷裝置繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)的可行性；為保護(hù)機(jī)械臂自身和作業(yè)對(duì)象的安全，本裝置含有力反饋控制；在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，通過控制程序的設(shè)計(jì)，使移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械臂可以協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)工作效率的最大化。本發(fā)明在保護(hù)人和裝置本身的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)在核電救災(zāi)、火災(zāi)等人類不宜進(jìn)入的環(huán)境下高效率開門或擰閥門的功能。本發(fā)明可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，極大地保護(hù)人的安全；可以進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，便于了解裝置實(shí)際地可操作性。同時(shí)，本發(fā)明具有力反饋控制，這是一種智能機(jī)械臂的體現(xiàn)，力反饋控制開啟時(shí)，當(dāng)機(jī)械臂碰到物體或人時(shí)，由于受力過大，機(jī)械臂會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，起到保護(hù)作業(yè)裝置和作業(yè)對(duì)象的作用。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的移動(dòng)平臺(tái)I還包括多個(gè)爪座1-4，激光跟蹤儀1-1通過多個(gè)爪座1-4安裝在負(fù)載支架1-2的上端。便于連接，而且實(shí)現(xiàn)對(duì)激光跟蹤儀1-1的鎖緊。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的移動(dòng)輪包括兩個(gè)前輪1-6和兩個(gè)后輪1-5，兩個(gè)前輪1-6和兩個(gè)后輪1-5由前至后依次安裝在平臺(tái)支架1-8的底端。運(yùn)動(dòng)更加靈活。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的兩個(gè)后輪1-5的輪體直徑小于兩個(gè)前輪1-6的輪體直徑。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二或三相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖3、圖7和圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的機(jī)械臂升降裝置2還包括四個(gè)滑槽2-7和兩根橫軸2-8，其中兩個(gè)滑槽2-7安裝在轉(zhuǎn)接板2_1的下端面上，另外兩個(gè)滑槽2-7位于其中兩個(gè)滑槽2-7的正下方并安裝在底座2-5的上端面上，其中一根橫軸2-8可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在內(nèi)支臂2-3和外支臂2-4的中部，另外一根橫軸2-8穿設(shè)在轉(zhuǎn)接板2-1的下端面上的兩個(gè)滑槽2-7上，且另外一根橫軸2-8兩端分別與一組外支臂2-4連接，螺桿2-6的一端與手輪2-2連接，螺桿2-6的另一端穿過另外一根橫軸2_8。便于靈活的實(shí)現(xiàn)升降動(dòng)作。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1、圖4至圖6說明本實(shí)施方式