[發明專利]一種利用機械手控制物品平面運動的方法

有效

• 申請號: 202111029305.1
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113601549B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 吳小勇;武樹林;王杰
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00;B25J19/00
• 代理公司: 重慶遠恒專利代理事務所(普通合伙) 50248
• 代理人: 伍倫辰

本發明公開了一種利用機械手控制物品平面運動的方法，本方法中通過一個執行件抓取固定物品，然后通過安裝在基座上的兩組主要由連桿構成的運動支鏈控制執行件實現平面運動，其特征在于，通過依附于運動支鏈的自轉傳動機構，在兩組運動支鏈控制執行件平面運動的同時，帶動執行件同步旋轉運動。本發明具有能夠以更簡單的方式更好地提高物品平面運動的可動作范圍的優點。

技術領域

本發明涉及生產或物流用機械手領域，具體涉及一種利用機械手控制物品平面運動的方法。

背景技術

在產品生產流水線以及物流輸送分揀系統中，通常均需要采用機械手實現物品的平面運動控制，以實現生產控制自動化過程。常見的平面移動控制機械手可分為串聯跟并聯兩類。其中串聯式機械手中，最常見的為關節支臂式機械手結構，即采用兩節或三節支臂依次相接，然后在后支臂上安裝電機帶動前支臂實現一個方向自由度的運動控制，最前端支臂上安裝可固定物品的執行件。這樣多節支臂組合能夠實現末端執行件在三維空間的運動控制。工作時，由執行件拾取固定住需移動的物件，然后靠電機控制各支臂運動，實現對物件的移動控制。

這種串聯式機械手具有結構簡單經典、控制穩定可靠、運動空間大和工作空間內部奇異（不能到達位置點）較少等優點。但是串聯式機械手的開環運動鏈使得結構較為復雜，運動控制精度較低；而且串聯式機械手每個關節處都需要安裝驅動裝置，所以其自重較大，運動的慣性也相對較大，不僅不利于控制，而且增加了能耗，提高了成本。故串聯式機械手通常適用于需移動物品質量體積較大，移動空間范圍較大以及移動位置精度要求較低的場合中使用。

對于主要在固定平面上平移，且被移動對象質量體積較小，移動位置精度要求較高的物品移動控制，更多是采用平面移動控制并聯式機械手實現。并聯機械手通常是采用并聯的連桿機構構成多組運動支鏈，靠各組運動支鏈帶動末端執行件實現平移控制，其采用的是閉環運動鏈，各組構件運動鏈是互相獨立的，各運動鏈的誤差會相互抵消。這樣極大的提高了機構的運動精度，而且同時也增加機構的整體剛度和承載能力。另外由于并聯機械手的結構特性，它的驅動裝置可以安裝在機架上，這樣就可以減少構件由于驅動裝置而增加的質量，減輕機構的運動鏈的自身重量，提高運動速度和減小運動慣性。

但是并聯機械手的缺點也很明顯，由于并聯機械手有較多的運動支鏈，所以并聯機械手的實際工作空間很小，并聯機械手的所具有的奇異點情況也比較復雜，而且難以實現轉動方向上自由度的控制，需移動物品能夠被控制到達的方位角度范圍比較有限。一般地說，在并聯式機械手中，如果要實現物品在同一平面X軸和Y軸兩個方向自由度的移動控制，通常需要至少兩組運動支鏈，最少要五連桿相連才能實現控制。例如CN202011190090.7公開的二自由度球面運動并聯機構。

如果需要實現物品在同一平面上X軸和Y軸以及自轉三個方向上自由度的移動控制，通常需要三組并聯的運動支鏈，最少要七連桿相連才能實現控制。例如CN201910868664.2公開的一種三自由度廣義球面并聯機構；CN201810973840.4公開的一種應用于力反饋設備的三自由度并聯機構；CN201810974973.3公開的一種應用于遙操作主手的三自由度并聯機構；以及CN201921321553.1公開的一種三自由度并聯機器人裝置，等等。

故對于本領域技術人員，在并聯機械手控制物品平面運動的領域中，如何能夠采用更少的運動支鏈和連桿實現物品更多自由度的控制，進而用更簡便的方式更好地提高物體平面運動控制的靈活性，是一直的研究方向。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：怎樣提供一種能夠以更簡單的方式更好地提高物品平面運動的可動作范圍的利用機械手控制物品平面運動的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：