[發明專利]機械臂機構

有效

• 申請號: 201580056511.8
• 申請日: 2015-10-27
• 公開（公告）號: CN107148328B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 尹祐根
• 申請（專利權）人: 生活機器人學股份有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06
• 代理公司: 11641 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 李柱天;洪玉姬

本發明提供一種在可動范圍內能夠從構造上消除或減少奇點姿勢的機械臂機構。機械臂機構具有多個關節部J1?J6。多個關節部中，第1關節部J1是以第1軸RA1為中心的旋轉關節，第2關節部J2是以第2軸RA2為中心的旋轉關節，第3關節部J3是以第3軸RA3為中心的直動關節。第1、第2、第3關節部從基座依序配置。第一關節部J1以第一軸RA1垂直于基座的方式配置。第2關節部J2相對于第1關節部J1朝第1軸RA1的方向(Z軸方向)及與第1軸RA1垂直的方向(Y軸方向)偏移。

技術領域

本發明的實施方式涉及一種機械臂機構。

背景技術

圖13中表示以往的垂直多關節部臂機構。垂直多關節部臂機構針對位置要求3自由度(x、y、z)、針對姿勢要求3自由度(φ、θ、ψ)，通常是利用被稱為根部3軸的旋轉關節部J1、J2、J3及被稱為腕部3軸的旋轉關節部J4、J5、J6而實現。例如關節部J1、J4、J6應用扭轉關節部，關節部J2、J3、J5應用彎曲關節部。

這種多關節臂機構中，即便在可動范圍內也存在無數奇點姿勢，該姿勢失去某個特定方向的自由度。奇點姿勢下，正交坐標與關節部角度的組之間的坐標轉換運算存在無數個解(滿足某個坐標位置的關節部角度的組)而無法控制，關節部要求無限大的角速度，奇點附近關節部的活動急速加快而產生「失控」。因此，現狀的應對方法為避開奇點使用、或者犧牲末端移動速度等。作為奇點，例如如圖14(a)所示，通過將彎曲關節部J2、J3、J5全部設為零度而扭轉關節部J1、J4、J6的旋轉軸RA1、RA4、RA6變得同軸，在該被稱為腕部奇點的狀況下，無法明確地決定這些扭轉關節部J1、J4、J6的旋轉角。這種情形在至少2個扭轉關節部變得同軸的狀況下同樣會發生。作為其他奇點姿勢，已知有：如圖14(b)所示，腕部3軸的關節部J4、J5、J6的旋轉軸RA4、RA5、RA6的交點位于形成臂基部的扭轉關節部J1的旋轉軸RA1上的所謂肩奇點；如圖14(c)所示，腕部3軸的關節部J4、J5、J6的旋轉軸RA4、RA5、RA6的交點位于包含根部3軸的彎曲關節部J2、J3的旋轉軸RA2、RA3的平面上的所謂肘奇點等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在可動范圍內能夠從構造上消除或減少奇點姿勢的機械臂機構。

本實施方式所涉及的機械臂機構具有多個關節部。多個關節部中，第1關節部是以第1軸為中心的旋轉關節，第2關節部是以第2軸為中心的旋轉關節，第3關節部是以第3軸為中心的直動關節。第1、第2、第3關節部從基座依序配置。第1關節部以第1軸垂直于基座的方式配置。第2關節部相對于第1關節部而在第1軸的方向及與第1軸垂直的方向上偏移(offset)。

附圖說明

圖1是本實施方式所涉及的機械臂機構的外觀立體圖；

圖2是表示圖1的機械臂機構的內部構造的立體圖；

圖3是從剖面方向觀察圖1的機械臂機構的內部構造的圖；

圖4是通過圖中符號表現來表示圖1的機械臂機構的圖；

圖5是通過圖中符號表現來表示本實施方式的機械臂機構的根部3軸的構成(RRP)的圖；

圖6A是通過圖中符號表現來表示本實施方式的機械臂機構的根部3軸的構成(PRR)的圖；

圖6B是通過圖中符號表現來表示本實施方式的機械臂機構的根部3軸的構成(PRR)的圖；

圖7A是通過圖中符號表現來表示本實施方式的機械臂機構的根部3軸的構成(PRR)的圖；

圖7B是通過圖中符號表現來表示本實施方式的機械臂機構的根部3軸的構成(PRR)的圖；

圖8A是通過圖中符號表現來表示本實施方式的機械臂機構的根部3軸的構成(RPR)的圖；