[發明專利]一種機械臂的工作方法

在審

• 申請號: 201910216576.4
• 申請日: 2019-03-20
• 公開（公告）號: CN109773796A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 吳彥澤;單鳴雷;姚澄;湯一彬;高遠;韓慶邦
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種機械臂的工作方法，屬于機器人設備應用領域。所述方法包括以下步驟：初始化機械臂；建立FPGA和上位機之間的通信連接；所述上位機創建書寫數據，并將數據發送FPGA；所述FPGA接收數據并進行處理，FPGA控制機械臂完成書寫。該發明能夠更加精確地模擬書寫動作，還原細節，應對復雜的書寫面并正常工作，可以實現無線遠程操控，并自動校驗數據正確性。

技術領域

本發明屬于機器人設備應用領域，具體為一種機械臂的工作方法。

背景技術

生活中一般通過打印機打印文字替代書寫，但是打印機不能夠實現簽名等能夠體現個人特定風格的功能，因此可以選擇由高自由度的機械臂替代。市面上存在的各種機械臂，僅能完成前后上下等簡單操作，無法實現多個舵機聯動操作，更不能按照自己的風格書寫。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種機械臂的工作方法，以解決現有技術中存在的機械臂僅能完成前后上下等簡單操作，無法實現多個舵機聯動操作，更不能按照自己的風格書寫的問題。

為解決現有技術問題，本發明采取的技術方案為：

一種機械臂的工作方法，所述方法包括以下步驟：

初始化機械臂；

建立FPGA和上位機之間的通信連接；

所述FPGA和上位機之間的通信連接可以由操作者自主選擇，默認FPGA和上位機之間通過藍牙連接；

所述上位機創建書寫數據，并將數據發送FPGA；

所述FPGA接收數據并進行處理，FPGA控制機械臂完成書寫。

進一步的，所述機械臂初始化方法包括：將所述機械臂接入FPGA通用接口，建立FPGA和機械臂之間的通信連接；

按下初始化按鍵，所述FPGA判斷機械臂的自由度個數是否滿足書寫要求；當自由度個數滿足書寫要求，即自由度個數大于等于四時，根據自由度選擇對應的初始化流程；通過初始化流程完成機械臂的初始化，若自由度個數不滿足要求，則初始化失敗，亮起黃色指示燈警報。

所述FPGA確定自由度個數后，機械臂進入特定的初始化流程，FPGA并發控制每一個舵機，通過輸出特定的方波，使各個舵機打腳到達中值，之后FPGA按內部設置初始速度緩緩下降高度，同時內部開始計數直到筆尖觸碰紙面，此時機械臂停止動作并產生反饋信號，FPGA內部捕捉到反饋信號并計算下降高度，自動調節適合當前環境的書寫高度后進入就緒狀態。

對于自由度個數的差異，FPGA中存儲有分別對機械臂進行初始化的流程，由于自由度和坐標系選擇的不同，對應空間中各個點的舵機打腳也會有差異，故需要根據不同的逆運動學公式推導各個轉角，根據此情況，FPGA中存儲多套計算方式，以配適不同類型機械臂和不同的坐標系，FPGA默認選擇極坐標系，四自由度機械臂模型可以到達平面域上每一個坐標點，能夠均勻的接觸到書寫面上每一個點，由于書寫過程中筆尖始終與書寫面垂直，模擬書寫的精細程度較低，相較于五自由度機械臂，在筆頭增加自由度，能夠控制筆的轉動，可以體現每一點的輕重變化，同理，自由度越高精細程度越高，但是復雜度也更高，逆運動學公式的計算，屬于現有知識，在此不做贅述。

進一步的，所述機械臂初始化方法具體包括：FPGA上電復位；檢測通用接口判斷機械臂的自由度個數是否符合要求；選擇合適的初始化方案；FPGA收到反饋后處理并輸出初始信號，對機械臂進行初始化過程。

進一步的，所述自由度個數大于等于4。

進一步的，所述書寫數據創建方法包括：

在所述上位機中輸入字符；

所述上位機根據字符筆畫順序采集像素點；