[發明專利]鉸接臂機械手的裝置和確定鉸接臂機械手的端部執行器的支架的位置的方法

在審

• 申請號: 201880046554.1
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN110944808A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 阿麗娜·格蘭登;里奧·羅凱奇
• 申請（專利權）人: 阿麗娜·格蘭登;里奧·羅凱奇
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J18/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 侯志源

本發明涉及一種用于具有鉸接臂(1)和具有測量臂(2)的鉸接臂機械手的裝置。鉸接臂(1)包括：關節(4.1?4.6)，每個關節具有關節軸；致動器，每個致動器與關節(4.1?4.6)中的一個相關聯；連接元件(5.1?5.6)，其以串聯鉸接臂的方式連接關節(4.1?4.6)；以及支架(12)，其用于端部執行器，該支架設置在所述鉸接臂(1)的端部并設計成保持端部執行器。測量臂(2)包括：測量臂關節(6.1?6.6)，每個測量臂關節具有測量臂關節軸，其與鉸接臂(1)的相關聯關節(4.1?4.6)的關節軸同軸延伸；旋轉編碼器，每個旋轉編碼器與測量臂關節(6.1?6.6)中的一個相關聯；以及測量臂連接元件(7.1?7.6)，其以串聯測量臂的方式連接測量臂關節(6.1?6.6)。鉸接臂(1)和測量臂(2)形成并聯運動學機構，其中，鉸接臂(1)的端部(11)連接至測量臂(2)的端部，并且鉸接臂的對端連接至測量臂的對端。還提供了控制設備(8)，其設計成控制關節(4.1?4.6)的致動器，以便移動鉸接臂(1)；以及測量設備(9)，其設計成在測量臂關節(6.1?6.6)的旋轉編碼器的測量信號的基礎上，確定測量臂(2)的端部的位置和/或方向，從而確定鉸接臂的具有端部執行器的支架的端部的位置和/或方向。本發明還涉及一種用于確定鉸接臂機械手的端部執行器的支架(12)的位置的方法。

本發明涉及一種鉸接臂機械手和一種用于確定鉸接臂機械手的端部執行器的支架的位置的方法。

背景技術

鉸接臂機械手(articulated arm robots)也被稱為關節臂機械手(joint armrobots)，其為三維可移動工業機械手，其運動學機構由以鉸接的方式彼此連接的多個臂連接件構成，以便引導端部執行器、例如夾具或工具。鉸接臂機械手允許高的機動性。垂直鉸接臂機械手是基于串聯運動學機構，其中每個臂連接件(連接元件)僅連接至一個另外臂連接件。并聯運動的鉸接臂機械手包括運動學機構，該運動學機構包括平行設置的多個軸，該多個軸以鉸接的方式連接至夾具平臺。

工業鉸接臂機械手通常由帶有致動器、通常為伺服電動機的關節和連接該關節的臂連接件組成。關節的數量表示為可能的自由度(degrees of freedom,DOF)或軸的數量。通常鉸接臂機械手具有六個或五個軸。由于它們的串聯設置，因此能夠靈活使用鉸接臂機械手。然而，與并聯運動學機構相比，它們必須由非常剛性的方式構造。此外，第一致動器必須支撐所有后面的致動器，第二個致動器必須支撐其后的致動器，以此類推。這意味著結構具有很大的質量以便獲得足夠的剛度。端部執行器的位置精度和方向精度通過致動器的位置傳感器來確定。這意味著通過致動器的控制不能考慮臂連接件和關節的變形。特別是熱負荷和機械負荷對位置精度具有相當大的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于鉸接臂機械手的裝置和一種用于確定鉸接臂機械手的端部執行器的支架的位置的方法，這使得用于端部執行器的支架的位置和端部執行器的位置能夠得到改進。

作為解決方案，根據獨立權利要求1和9提供了一種用于鉸接臂機械手的裝置和一種用于確定鉸接臂機械手的端部執行器的支架的位置和方向的方法。替代設計是從屬權利要求的主題。

根據一個方面，提供了用于鉸接臂機械手的裝置。該裝置包括鉸接臂。鉸接臂機械手形成有關節，每個關節包括關節軸；致動器，每個致動器分配給關節中的一個；連接元件，其以串聯鉸接臂的方式連接關節；以及用于端部執行器的支架，其設置在鉸接臂的一端并設置為保持端部執行器。此外，裝置還包括測量臂。測量臂形成有測量臂關節，每個測量臂關節包括測量臂關節軸，其與鉸接臂的相關聯關節的關節軸同軸延伸；旋轉編碼器，其每個與所述測量臂關節中的一個相關聯；以及測量臂連接元件，其以串聯測量臂的方式連接測量臂關節。鉸接臂和測量臂形成并聯臂結構，在該并聯臂結構中，測量臂的一端連接至鉸接臂的端部，且測量臂的對端連接至鉸接臂的對端。該裝置包括控制設備，其配置為控制關節的致動器以移動鉸接臂。此外，該裝置包括測量設備，其配置為考慮測量臂關節的旋轉編碼器的測量信號，來確定測量臂的端部的位置和/或方向，并從而確定鉸接臂的具有端部執行器的支架的端部的位置和/或方向。