[實用新型]一種六自由度關節型工業機器人

有效

• 申請號: 201520161753.0
• 申請日: 2015-03-23
• 公開（公告）號: CN204640212U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 顏世周;陳曉琳
• 申請（專利權）人: 顏世周
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及工業機器人領域，特別涉及一種六自由度關節型工業機器人。

背景技術

機器人學是一門綜合性的高科技交叉學科，涉及到機械設計、自動控制、傳感器技術、計算機科學、人工智能等專業領域。機器人自問世以來，廣泛應用在工業、科技、國防等重要領域，而且可以執行很多人類不能完成的工作。“機器人產業在二十一世紀將成為和汽車、電腦并駕齊驅的主干產業。”從龐大的工業機器人到微觀的納米機器人，從代表尖端技術的仿人型機器人到孩子們喜愛的寵物機器人，機器人正在日益走近我們的生活，成為人類最親密的伙伴。機器人技術的產業化在中國具有一定的現實基礎和廣闊的市場前景。

機器人技術綜合了多學科的發展成果，代表了高技術的發展前沿，它在人類生活應用領域的不斷擴大正引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。

21世紀將是機器人技術革命的世紀，機器人作為全面延伸和擴展人的體力和智力的手段將實現“當代最高意義上的自動化”。機器人的應用和普及正在改變人類的生產方式、生活方式和作戰方式。在非常規和極端制造過程中，工業機器人是不可缺少的自動化裝備。

由于工業機器人采用電子計算機編程，實現自動控制并完成作業動作，具有靈活多變的自適應功能，特別適用于產品品種頻繁更新時所使用的多品種、中小批量的現代自動化流水生產線。

總結歸納工業機器人最顯著的特點有以下幾個：

(1)可編程：生產自動化的發展是柔性自動化，它可隨工作環境變化再編程，能在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發揮很好的功用，是柔性制造系統中的一個重要組成部分。

(2)擬人化：它在機械結構上類似于人器官的構造。

腰轉、大臂、小臂、手腕和手爪等部分，在控制上采用電腦程序控制。此外，智能化工業機器人還有類人的“生物傳感器”，如接觸傳感器、視聽覺傳感器和語言功能等。

(3)通用性：除了專門設計的專用工業機器人外，一般工業機器人在執行不同的作業任務時有較好的通用性。比如更換手部末端操作器(手爪、工具等)便可執行不同的作業任務。

(4)機電一體化：工業機器人涉及的學科相當廣泛，但是歸納起來就是機電一體化技術。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環境信息的各種傳感器，而且還具有記憶、語言理解、圖像識別能力等人工智能，這些都和微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。

機器人工業是一個正在高速崛起的產業，它逐漸成為促進社會化大生產發展的重要力量。隨著信息時代的到來和世界經濟競爭的不斷加劇，工業機器人在未來的生產中必將擔任更加重要的角色。而機器人技術的廣泛應用必將推動科學技術和社會經濟產生另一次飛躍。隨著機器人技術的不斷發展和日臻完善，它必將在人類社會發展中發揮更加重要的作用。

機器人系統要完成相關的操作，必須進行軌跡規劃，它是機器人系統工作的依據，它決定了系統的工作方式和效率。所以，機器人軌跡規劃技術是研制機器人的核心技術。

在機器人的軌跡規劃算法的問題中，連接起點位置及位形和終點位置及位形的時間序列點或曲線稱之為軌跡，用樣條函數擬合路徑等方式來構成軌跡的策略稱之為軌跡規劃。

機器人軌跡規劃在機器人規劃中屬于底層規劃，是在機器人運動學和動力學的基礎上，討論在關節空間和笛卡爾空間中機器人運動的軌跡和軌跡生成方法。軌跡規劃的目的是根據任務要求，計算出預期的運動軌跡，即對機器人的任務、運動路徑和軌跡進行描述，實時計算出機器人運動的位移、速度和加速度，生成運動軌跡。

在給定的兩端點之間，常有多條可能的軌跡。例如，可以要求機器人沿連接端點的直線運動(直線軌跡)，也可以要求它沿一條光滑的圓弧軌跡運動，在兩端點處滿足位置和姿態約束(關節變量插值軌跡、)。

軌跡規劃可在關節空間進行，也可以在直角空間進行。在關節空間規劃時，要規劃關節變量的時間函數以及前二階時間導數。在直角空間規劃時，是將操作機手部位置、速度和加速度表示為時間函數，而相應的關節位置、速度和加速度可根據手部的信息導出。不管是在關節還是在直角坐標系下進行規劃，都必須滿足所規劃的軌跡是連續和平滑的。

實用新型內容

為解決上述現有技術存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種六自由度關節型工業機器人，工作范圍大、動作靈活、結構緊湊，設計精巧，制得大范圍推廣。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案為：