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专利号: 2023101803425
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种刚柔双臂协作机器人,其特征在于:包括依次连接的机器人控制器及视觉测量装置(4)、刚性串联多自由度机械臂(1)与柔性串并联多自由度机械臂(3),刚性串联多自由度机械臂(1)端部设有机械臂末端工装夹具(2);

所述刚性串联多自由度机械臂(1)包括依次连接的回转底座(11)、大臂(12)、小臂(13)与腕部(14),回转底座(11)与机器人控制器及视觉测量装置(4)连接,腕部(14)与机械臂末端工装夹具(2)连接;

所述柔性串并联多自由度机械臂(3)位于腕部(14)的第六轴上,其基坐标相对于多自由度机械臂工具坐标为固定的坐标变换,其由若干个多自由度并联机构(32)串联而成,并由其底部的驱动设备(33)进行驱动,其端部设有机械夹爪(34);

所述机器人控制器及视觉测量装置(4)对刚性串联多自由度机械臂(1)、柔性串并联多自由度机械臂(3)、机械臂末端工装夹具(2)进行控制;

该刚柔双臂协作机器人的工作流程如下:

1)刚柔双臂协作机器人接受到工作信号,外部输入设备向刚性串联多自由度机械臂(1)传递目标物体相对于外部输入设备坐标,外部输入设备为视觉测量装置,控制箱内运动控制器将相对坐标通过坐标变换解析出目标物体的工件坐标;

2)运动控制器通过解析确定其坐标满足刚性串联多自由度机械臂(1)工作空间要求,刚性串联多自由度机械臂(1)以目标物体为目标点,PLC控制单元根据目标点相对机械臂底座坐标的位置,给四‑六自由度机械臂各关节电机驱动信号,使刚性串联多自由度机械臂(1)在其工作空间内移动并将机械臂末端工装夹具(2)移动至夹取位姿;

3)机械臂末端工装夹具(2)到达夹取位姿后,PLC控制机械臂末端工装夹具(2)夹取目标物体,使目标物体与刚性串联多自由度机械臂(1)工具坐标之间的相对坐标不变;

4)外部输入设备传递目标物体上所需作业位置与刚性串联多自由度机械臂(1)工具坐标之间的相对坐标至运动控制器,运动控制器将接收到的相对坐标通过坐标变换解析出目标物体相对于柔性串并联多自由度机械臂(3)的工件坐标;

5)运动控制器通过运动学解析,以目标物体位置及姿态作为目标位姿,运动控制单元根据目标位姿,给柔性串并联多自由度机械臂(3)各并联机构关节驱动信号,使得柔性串并联多自由度机械臂(3)能够移动并将末端机械夹爪移动至目标位姿并进行拧紧、打磨及装配的协作操作。

2.根据权利要求1所述的刚柔双臂协作机器人,其特征在于:所述的刚性串联多自由度机械臂(1)为四‑六自由度串联机构,四‑六自由度串联机构包括四‑六支链以及四‑六个驱动电机,每个支链通过转动副链接。

3.根据权利要求1所述的刚柔双臂协作机器人,其特征在于:所述的机械臂末端工装夹具(2)具有两自由度,通过控制其电流量大小控制其抓取或吸附力矩。

4.根据权利要求1所述的刚柔双臂协作机器人,其特征在于:所述的柔性串并联多自由度机械臂(3)为串并联机械结构,包括伸缩组合杆件、球铰、安装底盘(31)、驱动设备(33)与机械夹爪(34);所述驱动设备(33)控制多自由度并联机构(32)各个关节伸缩量,实现臂展的伸长与机械夹爪(34)的状态。

5.根据权利要求4所述的刚柔双臂协作机器人,其特征在于:3个所述的多自由度并联机构(32)串联形成三自由度并联机器人串联机构。

6.根据权利要求1所述的刚柔双臂协作机器人,其特征在于:所述的机器人控制器及视觉测量装置(4)是以PLC控制器为基础的控制系统,内部包含机器人运动控制器;所述控制系统包括4G/5G模块及视频监控模块,通过PLC控制器、4G/5G模块及视频监控模块实现设备远程视频监控、操作与数据传输。