[發明專利]一種冗余機械臂以及控制冗余機械臂的系統

在審

• 申請號: 202010738986.8
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111872927A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 朱志斌;鄭旭;奚子洋;石曉然;步海明;李騰飛;馮鋒;唐強
• 申請（專利權）人: 北京軒宇智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/16;B25J13/00;B25J18/02;B25J18/04
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張陸軍;張迎新

本發明公開了一種冗余機械臂，包括基座、關節臂架和抓舉部件，所述關節臂架分別連接基座和抓舉部件，所述關節臂架包括多個臂架，所述多個臂架通過鉸接和偏置移動副依次連接為一個整體，以令冗余機械臂構型的自由度可調節；所述抓舉部件包括二自由度旋轉側傾裝置和抓舉工具，所述二自由度旋轉側傾裝置通過工具快換機構與所述抓舉工具連接，以令抓舉工具能夠擺動和旋轉運動，以令抓舉工具具有冗余的空間自由度。所述冗余機械臂的構型的自由度可調節，可實現非工作狀態下機械臂的折疊收攏，大大減小安放所占空間，使得機械臂存儲空間更小、便攜性和普適性更強。

技術領域

本發明屬于工程機械領域，特別涉及一種冗余機械臂以及控制冗余機械臂的系統。

背景技術

目前工程機械臂在戶外和廠房環境內得到了大量的應用，例如，各種挖掘機、混凝土澆筑泵車、伐木機和末端掛鉤類的保障車等工程機械均應用了機械臂，但上述類型的工程機械臂普遍存在自由度個數少、末端控制難度大、操作不方便以及非工作狀態下所占空間大、不易貯存和運輸等缺點。

此外，在科技飛速發展的今天，智能化設備及智能控制方法正在逐步代替傳統工程機械及控制方式，智能化工程機械及其控制方法通常在現有工程機械構型基礎上，通過機械改造和開發獨立的控制系統及操作系統，實現對傳統工程機械臂的迭代升級及其智能化控制。但現有的機械控制系統或者方法為開環控制、人工目測手動干預調控方式，控制精度低，且當機械臂末端運動至遠離操作人員或操作人員視野受限時，會對機械臂控制的可操作性和安全性造成極大的困難。此外，通過在同一平面以鉸接形式串聯多級臂架關節的方式雖然可以為機械臂提供大的工作空間，但仍未解決存在欠缺的空間自由度問題，也使得機械臂存在回收后無法有效折疊或者折疊后所占空間較大等問題，同時現有的工程機械臂普遍存在自由度數目少或者無法提供空間自由度的問題。

因此，如何提供一種機械臂構型多樣且高精度空間冗余的機械臂越來越成為一個亟待解決的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種冗余機械臂以及控制冗余機械臂的系統，所述冗余機械臂構型多樣且具有高精度的空間冗余。

本發明的目的在于提供一種冗余機械臂，包括基座、關節臂架和抓舉部件，所述關節臂架分別連接基座和抓舉部件，

所述關節臂架包括多個臂架，所述多個臂架通過鉸接和偏置移動副依次連接為一個整體，以令冗余機械臂構型的自由度可調節；

所述抓舉部件包括二自由度旋轉側傾裝置和抓舉工具，所述二自由度旋轉側傾裝置通過工具快換機構與所述抓舉工具連接，以令抓舉工具能夠擺動和旋轉運動，以令抓舉工具具有冗余的空間自由度。

進一步，所述多個臂架包括第一變幅臂架、第二變幅臂架、第三變幅臂架、伸縮臂架、第四變幅臂架，其中，

所述第一變幅臂架一端與所述基座鉸接，另一端與所述第二變幅臂架的一端鉸接；

所述第二變幅臂架的另一端與所述第三變幅臂架的一端鉸接，所述第三變幅臂架的另一端通過偏置移動副與伸縮臂架的一端連接；

所述伸縮臂架的另一端通過連桿機構與所述第四變幅臂架的一端連接，所述第四變幅臂架的另一端通過臂架快換機構與所述抓舉部件連接。

進一步，所述偏置移動副采用偏置構型布置方式，以令第三變幅臂架和伸縮臂架的幾何中心面位于不同的平面上。

進一步，所述機械臂還包括驅動部件，所述驅動部件包括回轉馬達、第一變幅驅動缸、第二變幅驅動缸、伸縮驅動缸、第四變幅驅動缸、臂架快換機構驅動缸、側傾馬達、旋轉馬達和工具快換機構驅動缸，其中，

所述回轉馬達固定在所述基座上，

所述第一變幅驅動缸一端與所述第一變幅臂架鉸接，另一端與所述第二變幅臂架鉸接；