[發明專利]一種五關節機器人及其控制方法

在審

• 申請號: 201811267345.8
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109079771A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 陳祝權;鄧國山;羅欣
• 申請（專利權）人: 深圳眾為興技術股份有限公司
• 主分類號: B25J9/04
• 分類號: B25J9/04
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發明公開了一種五關節機器人及其控制方法，包括依次連接的四個機械臂以及用于驅動機械臂運動的關節組件，機械臂包括：底座；設置在底座上，用于實現豎直方向上移動的主機械臂；與所述主機械臂連接，且用于實現水平方向上旋轉的第一水平臂；與所述第一水平臂連接，且用于實現水平方向上旋轉的第二水平臂；設置在所述第二水平臂的末端，且用于實現豎直方向上旋轉的的手腕臂；設置在所述手腕臂的末端，且用于實現軸向旋轉的旋轉部。本發明中的五關節機器人，通過主機械臂的升降運動實現高度的定位，以及通過第一水平臂和第二水平臂的水平旋轉，實現水平面任意位置的定位，并結合手腕臂和旋轉部的運動，綜合實現靈活的空間作業，且控制精度高。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種五關節機器人及其控制方法。

背景技術

機器人技術的發展日益漸進，但目前市場上應用比較廣泛的多為四軸和六軸機器人，五軸機器人工業上應用相對較少。四軸機器人結構簡單，成本較低，但其靈活性也較差，應用場合大大受限；而六軸機器人具有六個自由度，應用廣泛，但相對而言，成本也增加不少。事實上，在實際工業應用中，一些工作場合并不需要六個自由度，采用六關節機器人不僅會增加成本也會造成資源浪費，然而，四關節機器人又無法滿足其工作需求，故產生了一種兼顧靈活性和低成本的五軸機器人。

如圖1所示，現有的五關節機器人一般是第一軸水平旋轉，第二、三軸以水平方向為軸心、在豎直面上進行旋轉，從而實現機器人的不同高度的操作，但此方式的五軸機器人的運算方式復雜，且多個關節在不同高度的同時上下運動，對機器人本身的負荷影響很大，且重心的不同變化，受到重力和機身慣量的影響也很大，使得機器人的制造成本高，操作和維護都不方便。

現有的五關節機器人運動學控制方法主要針對五個旋轉關節這種特定的構型，并不適用于控制含有直線運動關節五關節機器人運動。另外現有的適合各類構型串聯機器人的通用運動學控制方法，一般采用迭代數值解法，存在計算復雜，求解時間長，求解結果不能保證收斂，導致控制精度變差，控制穩定性降低等缺點。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種五關節機器人及其控制方法，旨在解決現有技術中的五關節機器人靈活性低和成本高等問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

一種五關節機器人，包括依次連接的四個機械臂以及用于驅動機械臂運動的關節組件，其中，所述機械臂包括：底座；

設置在底座上，用于實現豎直方向上移動的主機械臂；

與所述主機械臂連接，且用于實現水平方向上旋轉的第一水平臂；

與所述第一水平臂連接，且用于實現水平方向上旋轉的第二水平臂；

設置在所述第二水平臂的末端，且用于實現豎直方向上旋轉的的手腕臂；

設置在所述手腕臂的末端，且用于實現軸向旋轉的旋轉部。

所述五關節機器人，其中，所述關節組件包括：設置在所述底座上，用于驅動主機械臂在豎直方向上運動的第一關節組件；

設置在所述主機械臂與所述第一水平臂的連接處，用于驅動所述第一水平臂在水平方向上轉動的第二關節組件；

設置在所述主機械臂與所述第一水平臂的連接處，用于驅動所述第二水平臂在水平方向上轉動的第三關節組件；

設置在所述第二水平臂與所述手腕臂的連接處，用于驅動所述手腕臂在豎直方向上旋轉的第四關節組件。

所述五關節機器人，其中，所述底座設置為腔體結構，所述主機械臂的至少一部分部件設置在所述底座內。