[發(fā)明專利]機(jī)器人仿型控制方法及其裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010018210.9
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111086003A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾智文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京仙進(jìn)機(jī)器人有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16;B25J13/08
• 代理公司: 山東誠(chéng)杰律師事務(wù)所 37265
• 代理人: 孫廷方;劉成飛

1.機(jī)器人仿型控制方法，其特征在于，包括如下步驟，

步驟一，使操作臂的姿態(tài)發(fā)生變化；

步驟二，控制器獲取操作臂的姿態(tài)變化數(shù)值；

步驟三，控制器根據(jù)步驟二獲取的數(shù)值控制執(zhí)行臂進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作；

步驟四，控制器獲取執(zhí)行臂所受外力，并根據(jù)獲取的執(zhí)行臂所受外力向操作臂施加相應(yīng)的力。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器人仿型控制方法，其特征在于，所述步驟一中，只有當(dāng)操作臂各關(guān)節(jié)所受的操作力大于等于最小操作力設(shè)定值且小于等于最大操作力設(shè)定值時(shí)，操作臂的姿態(tài)發(fā)生變化，否則，操作臂的姿態(tài)不發(fā)生變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器人仿型控制方法，其特征在于，所述步驟四中，控制器獲取執(zhí)行臂各關(guān)節(jié)所受外力，并根據(jù)獲取的執(zhí)行臂各關(guān)節(jié)所受外力向操作臂相應(yīng)各關(guān)節(jié)施加相應(yīng)的力。

4.機(jī)器人仿型控制裝置，其特征在于，包括執(zhí)行部分、操作部分和控制器；

所述執(zhí)行部分包括執(zhí)行臂和執(zhí)行臂驅(qū)動(dòng)端；所述執(zhí)行臂包括n個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)，n為大于等于3的整數(shù)；i為1至n-1的整數(shù)，j為1至n-2的整數(shù)，p為1至n的整數(shù)；其中第i個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)的末端通過(guò)第i連接軸與第i+1個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)的首端鉸接；第i個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)的末端配合有n-i+1個(gè)依次同軸疊放在一起的i級(jí)主動(dòng)執(zhí)行齒輪；第i連接軸上套置有n-i+1個(gè)i級(jí)過(guò)渡執(zhí)行齒輪，第一個(gè)i級(jí)過(guò)渡執(zhí)行齒輪至第n-i+1個(gè)i級(jí)過(guò)渡執(zhí)行齒輪與第一個(gè)i級(jí)主動(dòng)執(zhí)行齒輪至第n-i+1個(gè)i級(jí)主動(dòng)執(zhí)行齒輪分別一一對(duì)應(yīng)垂直嚙合，第一個(gè)i級(jí)過(guò)渡執(zhí)行齒輪與第i+1個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)的首端固定連接；第j+1個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)的首端配合有n-j個(gè)依次同軸疊放在一起j級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪，第一個(gè)j級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪至第n-j個(gè)j級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪與第二個(gè)j級(jí)過(guò)渡執(zhí)行齒輪至第n-j+1個(gè)j級(jí)過(guò)渡執(zhí)行齒輪分別一一對(duì)應(yīng)垂直嚙合；第n個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)的首端配合有一個(gè)n-1級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪，所述n-1級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪與第二個(gè)n-1 級(jí)過(guò)渡執(zhí)行齒輪垂直嚙合；第一個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)首端連接有一空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸；第i個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的配合有n-i+1根自外向內(nèi)依次穿套的i級(jí)空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸；第一個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)內(nèi)的第p根一級(jí)空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸的一端分別和第p個(gè)一級(jí)主動(dòng)執(zhí)行齒輪連接；第j+1個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)末端的第一個(gè)j+1級(jí)主動(dòng)執(zhí)行齒輪至第n-j個(gè)的j+1級(jí)主動(dòng)執(zhí)行齒輪與第j+1個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)首端的第一個(gè)j級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪至第n-j個(gè)j級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪分別通過(guò)第j+1個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)內(nèi)的第一根j+1級(jí)空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸至第n-j根j+1級(jí)空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸一一對(duì)應(yīng)同軸連接；第n個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)中可轉(zhuǎn)動(dòng)配合有一與第n個(gè)執(zhí)行關(guān)節(jié)首端的n-1級(jí)從動(dòng)執(zhí)行齒輪同軸連接的執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)桿；

所述執(zhí)行臂驅(qū)動(dòng)端包括執(zhí)行電機(jī)固定板，所述執(zhí)行電機(jī)固定板上固定有n+1個(gè)依次同軸疊放的空心軸執(zhí)行電機(jī)；各空心軸執(zhí)行電機(jī)均連接有外力檢測(cè)裝置；所述外力檢測(cè)裝置包括外力檢測(cè)行星齒輪系、外力檢測(cè)法蘭軸套、外力檢測(cè)限位塊和外力檢測(cè)壓力傳感器；所述外力檢測(cè)行星齒輪系包括外力檢測(cè)小太陽(yáng)輪、外力檢測(cè)行星輪、外力檢測(cè)大太陽(yáng)輪和外力檢測(cè)行星架；所述外力檢測(cè)法蘭軸套的法蘭端固定于外力檢測(cè)大太陽(yáng)輪的端面；所述外力檢測(cè)行星架的圓周面上相向設(shè)置有兩個(gè)向外凸出的外力檢測(cè)壓力傳遞塊；外力檢測(cè)限位塊設(shè)置有向內(nèi)凹陷的外力檢測(cè)壓力傳感器固定槽；外力檢測(cè)壓力傳感器固定槽的兩側(cè)均固定有所述外力檢測(cè)壓力傳感器；外力檢測(cè)壓力傳遞塊卡入兩個(gè)外力檢測(cè)壓力傳感器之間；

第一個(gè)空心軸執(zhí)行電機(jī)的輸出軸通過(guò)第一個(gè)外力檢測(cè)裝置和空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸同軸連接；第二個(gè)空心軸執(zhí)行電機(jī)的輸出軸至第n+1個(gè)空心軸執(zhí)行電機(jī)的輸出軸分別依次通過(guò)第二個(gè)外力檢測(cè)裝置至第n+1個(gè)外力檢測(cè)裝置和第一根一級(jí)空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸至第n根一級(jí)空心執(zhí)行轉(zhuǎn)軸同軸連接；其中各外力檢測(cè)行星架分別可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定于所述執(zhí)行電機(jī)固定板；各外力檢測(cè)限位塊分別固定于所述執(zhí)行電機(jī)固定板；

所述第一個(gè)空心軸執(zhí)行電機(jī)至第n+1個(gè)空心軸執(zhí)行電機(jī)的動(dòng)作均由所述控制器進(jìn)行控制；第一個(gè)外力檢測(cè)裝置至第n+1個(gè)外力檢測(cè)裝置的外力檢測(cè)壓力傳感器的測(cè)量值均傳輸至所述控制器；

所述操作部分包括操作臂固定座、操作臂和手持部；所述操作臂可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定于所述操作臂固定座；所述手持部可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定于所述操作臂；

所述操作臂包括n個(gè)操作關(guān)節(jié)，其中第i個(gè)操作關(guān)節(jié)的末端通過(guò)第i鉸接軸與第i+1個(gè)操作關(guān)節(jié)的首端鉸接，第i個(gè)操作關(guān)節(jié)的末端配合有n-i+1個(gè)依次同軸疊放在一起的i級(jí)主動(dòng)操作齒輪；第i鉸接軸上套置有n-i+1個(gè)i級(jí)過(guò)渡操作齒輪，第一個(gè)i級(jí)過(guò)渡操作齒輪至第n-i+1個(gè)i級(jí)過(guò)渡操作齒輪與第一個(gè)i級(jí)主動(dòng)操作齒輪至第n-i+1個(gè)i級(jí)主動(dòng)操作齒輪分別一一對(duì)應(yīng)垂直嚙合，第一個(gè)i級(jí)過(guò)渡操作齒輪與第i+1個(gè)操作關(guān)節(jié)的首端固定連接；第j+1個(gè)操作關(guān)節(jié)的首端配合有n-j個(gè)依次同軸疊放在一起的j級(jí)從動(dòng)操作齒輪，第一個(gè)j級(jí)從動(dòng)操作齒輪至第n-j個(gè)j級(jí)從動(dòng)操作齒輪與第二個(gè)j級(jí)過(guò)渡操作齒輪至第n-j+1個(gè)j級(jí)過(guò)渡操作齒輪分別一一對(duì)應(yīng)垂直嚙合；第n個(gè)操作關(guān)節(jié)的首端配合有一個(gè)n-1級(jí)從動(dòng)操作齒輪，所述n-1級(jí)從動(dòng)操作齒輪與第二個(gè)n-1級(jí)過(guò)渡操作齒輪垂直嚙合；第一個(gè)操作關(guān)節(jié)首端連接有一空心操作轉(zhuǎn)軸；第i個(gè)操作關(guān)節(jié)內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的配合有n-i+1根自外向內(nèi)依次穿套的i級(jí)空心操作轉(zhuǎn)軸；第一個(gè)操作關(guān)節(jié)內(nèi)的第p根一級(jí)空心操作轉(zhuǎn)軸一端分別和第p個(gè)一級(jí)主動(dòng)操作齒輪連接；第j+1個(gè)操作關(guān)節(jié)末端的第一個(gè)j+1級(jí)主動(dòng)操作齒輪至第n-j個(gè)的j+1級(jí)主動(dòng)操作齒輪與第j+1個(gè)操作關(guān)節(jié)首端的第一個(gè)j級(jí)從動(dòng)操作齒輪至第n-j個(gè)j級(jí)從動(dòng)操作齒輪分別通過(guò)第j+1個(gè)操作關(guān)節(jié)內(nèi)的第一根j+1級(jí)空心操作轉(zhuǎn)軸至第n-j根j+1級(jí)空心操作轉(zhuǎn)軸一一對(duì)應(yīng)同軸連接；第n個(gè)操作關(guān)節(jié)中可轉(zhuǎn)動(dòng)配合有一與第n個(gè)操作關(guān)節(jié)首端的n-1級(jí)從動(dòng)操作齒輪同軸連接的操作轉(zhuǎn)動(dòng)桿；所述操作轉(zhuǎn)動(dòng)桿和手持部連接；

所述操作臂固定座內(nèi)固定有第一個(gè)位置傳感器至第n+1個(gè)位置傳感器；第一個(gè)操作關(guān)節(jié)首端通過(guò)空心操作轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定于所述操作臂固定座；

所述空心操作轉(zhuǎn)軸和第p根一級(jí)空心操作轉(zhuǎn)軸均連接有外力反饋裝置；所述外力反饋裝置包括外力反饋渦輪、外力反饋蝸桿、外力反饋傳動(dòng)軸、外力反饋軸套、外力反饋彈簧、外力反饋壓力傳遞板、外力反饋壓力傳感器、外力反饋限位板、外力反饋聯(lián)軸器和外力反饋電機(jī)；外力反饋蝸桿和外力反饋渦輪嚙合；外力反饋蝸桿可滑動(dòng)的套置于外力反饋傳動(dòng)軸且外力反饋蝸桿相對(duì)于外力反饋傳動(dòng)軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)；外力反饋傳動(dòng)軸的一端依次穿過(guò)外力反饋軸套、外力反饋彈簧、外力反饋壓力傳遞板、外力反饋限位板通過(guò)外力反饋聯(lián)軸器和外力反饋電機(jī)的輸出軸連接；外力反饋傳動(dòng)軸的另一端依次穿過(guò)外力反饋軸套、外力反饋彈簧、外力反饋壓力傳遞板、外力反饋限位板；外力反饋軸套、外力反饋壓力傳遞板均可沿外力反饋傳動(dòng)軸的軸向滑動(dòng)；外力反饋限位板和外力反饋壓力傳遞板中間設(shè)置有外力反饋壓力傳感器；外力反饋彈簧將外力反饋軸套壓緊于外力反饋蝸桿的軸端，將外力反饋壓力傳遞板壓緊于外力反饋壓力傳感器；

所述各外力反饋裝置的外力反饋渦輪分別套置于空心操作轉(zhuǎn)軸和第p根一級(jí)空心操作轉(zhuǎn)軸上；各外力反饋電機(jī)均固定于操作臂固定座；各外力反饋軸套均可在操作臂固定座內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和滑動(dòng)；各外力反饋傳動(dòng)軸兩端的兩個(gè)外力反饋限位板均固定于操作臂固定座；

第一個(gè)位置傳感器至第n+1個(gè)位置傳感器的測(cè)量值均傳輸至所述控制器；所述各外力反饋壓力傳感器的測(cè)量值均傳輸至所述控制器；所述各外力反饋電機(jī)均由所述控制器控制。