機器人智能機械手及其控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于機械電子領(lǐng)域，特別涉及一種機器人智能機械手及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]機器人是現(xiàn)在熱門研究之一，在機器人上有一機械手，常規(guī)的機械手不具備智能特征，不能對目標物位置作相應(yīng)檢測判斷，因此在抓取目標物體時常常出現(xiàn)抓空、抓歪等現(xiàn)象，不能穩(wěn)定抓取目標物體。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]實用新型目的:本實用新型提供了一種機器人智能機械手及其控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中機器人的機械手在抓取目標物體時常常出現(xiàn)抓空、抓歪，不能穩(wěn)定抓取目標物體的問題。
[0004]技術(shù)方案:為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種機器人智能機械手，包括機器人平臺，所述機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機械手臂單元組成，每個機械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸相連接，每個機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個機械手臂單元組成。
[0007]進一步的，所述每兩個相鄰的機械手臂單元保持為直線時，位于阻尼轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個電磁線圈之間呈30度夾角。
[0008]進一步的，所述固定臂伸出于機械人平臺。
[0009]進一步的，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]進一步的，所述超聲傳感器為超聲波測距傳感器。
[0011 ] 一種機器人智能機械手控制系統(tǒng)，包括單片機、若干超聲傳感器、驅(qū)動電路和電磁線圈，其中，每個超聲傳感器與單片機相連接，單片機連接若干驅(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:本實用新型在機械手上增加了超聲傳感器，使其能夠自動檢測目標物體位置，根據(jù)電機轉(zhuǎn)動原理，在輕質(zhì)臂桿上增加了多個電感線圈，通過控制線圈電流大小和方向來改變相鄰兩個輕質(zhì)臂桿夾角大小，從而控制機械手穩(wěn)定抓取目標物體。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型相鄰兩個輕質(zhì)臂桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實用新型相鄰兩個電磁線圈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是本實用新型抓取及釋放目標物體的原理示意圖；
[0019]圖6是本實用新型抓取圓形目標物體的示意圖；
[0020]圖7是本實用新型抓取正八棱柱形目標物體的示意圖；
[0021]圖8是本實用新型的控制電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例對本實用新型作更進一步的說明。
[0023]如圖1-7所示，一種機器人智能機械手，其特征在于:包括機器人平臺，所述機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機械手臂單元組成，每個機械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸Μ相連接，每個機械手臂單元均由輕質(zhì)臂桿Κ、超聲傳感器C和電磁線圈L組成，所述輕質(zhì)臂桿Κ上設(shè)置有超聲傳感器C，每個阻尼轉(zhuǎn)軸Μ和超聲傳感器C之間的輕質(zhì)臂桿Κ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個機械手臂單元組成，通過設(shè)置各個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。通過超聲傳感器C來判斷當前活動臂離目標物體的距離，調(diào)節(jié)對應(yīng)線圈電流大小和方向，使6個活動臂移動并同時接觸目標物體，然后抓起該目標物體。
[0025]所述每兩個相鄰的機械手臂單元保持為直線時，位于阻尼轉(zhuǎn)軸Μ兩側(cè)的兩個電磁線圈L之間呈30度夾角，在機械手臂單元上鑲嵌有電磁線圈，并且互成約30度角，當線圈通電后，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Κ分別繞著阻尼轉(zhuǎn)軸Μ順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，從而控制機械手臂來抓取或釋放目標物體；當電磁線圈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伸出于機器人平臺13。
[0027]所述輕質(zhì)臂桿Κ可沿著與其相連接的阻尼轉(zhuǎn)軸Μ自由轉(zhuǎn)動。
[0028]所述超聲傳感器為超聲波測距傳感器，超聲傳感器用來檢測目標物離輕質(zhì)臂桿的距離，以達到多個輕質(zhì)臂桿同時抓取目標物的目的，這可有效防止在抓取過程中目標物體被姅?shù)埂?br>[0029]如圖1所示，一種機器人智能機械手，包括機器人平臺13，所述機器人平臺13上固定連接有兩支相互對稱的固定臂J1和J2，固定臂J1和J2上分別連接有活動臂，當每支活動臂由3個機械手臂單元組成時，即輕質(zhì)臂桿Kl、Κ2、Κ3和固定臂J1依次通過阻尼轉(zhuǎn)軸Ml、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Κ1、Κ2、Κ3、Κ4、Κ5和Κ6上分別設(shè)置有超聲傳感器Cl、C2、C3、C4、C5和C6 ;每個超聲傳感器C和與其相鄰的阻尼轉(zhuǎn)軸Μ之間的輕質(zhì)臂桿Κ上均纏繞有電磁線圈L，其中，超聲傳感器C1和阻尼轉(zhuǎn)軸Ml之間為電磁線圈L1，超聲傳感器C1和阻尼轉(zhuǎn)軸Ml之間為電磁線圈L1，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J1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，當電磁線圈L1產(chǎn)生的N極與電磁線圈L2產(chǎn)生的S極距離最近時，此時線圈相吸引，輕質(zhì)臂桿K1將繞著阻尼轉(zhuǎn)軸Μ順時針緩慢轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)抓取目標物體的動作；當線圈L1產(chǎn)生的Ν極與線圈L2產(chǎn)生的Ν極距離最近時，此時線圈相排斥，輕質(zhì)臂桿Κ1將繞著阻尼轉(zhuǎn)軸Μ逆時針緩慢轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)釋放目標物體的動作。
[0031 ] 如圖6所示，超聲傳感器Cl、C2、C3、C4、C5、C6實時檢測當前該輕質(zhì)臂桿離圓柱形目標物體的距離，如果輕質(zhì)臂桿Κ1離圓柱較遠，則調(diào)節(jié)電磁線圈L1、L2電流大小和方向，使輕質(zhì)臂桿K1繞阻尼轉(zhuǎn)軸Ml順時針轉(zhuǎn)動，使其離圓柱形目標物體的距離達到與其他輕質(zhì)臂桿離圓柱距離相等。然后依此調(diào)節(jié)各個線圈電流大小及方向，控制各個輕質(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物體的距離相等，最終各輕質(zhì)臂桿同時接觸圓柱形目標物體，并抓取圓柱形目標物體。
[0032]如圖7所示，當被抓取的目標物體為正八棱柱形，其抓取方式與圓柱形目標物體抓取方式類似。超聲傳感器Cl、C2、C3、C4、C5、C6實時檢測當前該機械手臂離正八棱柱形目標物體的距離，如果輕質(zhì)臂桿K1離正八棱柱形較遠，則調(diào)節(jié)電磁線圈Ll、L2電流大小和方向，使輕質(zhì)臂桿K1繞阻尼轉(zhuǎn)軸Ml順時針轉(zhuǎn)動，使其離正八棱柱形目標物體的距離達到與其他輕質(zhì)臂桿離正八棱柱形距離相等。然后依此調(diào)節(jié)各個線圈電流大小及方向，控制各個輕質(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物體的距離相等，最終各輕質(zhì)臂桿同時接觸正八棱柱形目標物體，并抓取正八棱柱形目標物體。
[0033]如圖8所示，一種機器人智能機械手的控制系統(tǒng)，包括單片機、若干超聲傳感器、驅(qū)動電路和電磁線圈，其中，每個超聲傳感器與單片機相連接，單片機連接若干驅(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]單片機實時采集各個超聲傳感器數(shù)據(jù)，然后計算分析，通過驅(qū)動電路來控制相應(yīng)電磁線圈電流通斷，最終使各個輕質(zhì)臂桿動作。
[0036]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種機器人智能機械手，其特征在于:包括機器人平臺，所述機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機械手臂單元組成，每個機械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸相連接，每個機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所述的機器人智能機械手，其特征在于:所述每支活動臂由3個機械手臂單元組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人智能機械手，其特征在于:所述每兩個相鄰的機械手臂單元保持為直線時，位于阻尼轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的兩個電磁線圈之間呈30度夾角。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人智能機械手，其特征在于:所述固定臂伸出于機械人λΤΖΖλI 口 ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人智能機械手，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所述的機器人智能機械手，其特征在于:所述超聲傳感器為超聲波測距傳感器。7.—種機器人智能機械手控制系統(tǒng)，其特征在于:包括單片機、若干超聲傳感器、驅(qū)動電路和電磁線圈，其中，每個超聲傳感器與單片機相連接，單片機連接若干驅(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所述的機器人智能機械手控制系統(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】本實用新型公開了一種機器人智能機械手及其控制系統(tǒng)，包括機器人平臺，所述機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機械手臂單元組成，每個機械手臂單元之間均通過阻尼轉(zhuǎn)軸相連接，每個機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；本實用新型在機械手上增加超聲波傳感器，能夠自動檢測目標物位置，在輕質(zhì)臂桿上增加了電感線圈，通過控制線圈電流大小和方向來改變相鄰兩個輕質(zhì)臂桿夾角大小，控制機械手穩(wěn)定抓取目標物。
【IPC分類】B25J13/08, B25J15/00
【公開號】CN204954843
【申請?zhí)枴緾N201520708612
【發(fā)明人】郁漢琪, 曾憲陽, 楊紅莉
【申請人】南京工程學院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月14日