[發明專利]一種全向移動機器人及其控制方法

有效

• 申請號: 202111095515.0
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113733052B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 趙飛;岳洋;龔陳威;王虓;梅雪松
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J5/00;B25J9/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明公開了一種全向移動機器人及其控制方法，六軸機械臂包括第一關節軸、第二關節軸、第三關節軸、第四關節軸、第五關節軸和第六關節軸，第一關節軸連接在全向移動平臺上，第一關節軸的輸出端連接第二關節軸，第二關節軸的輸出端連接第三關節軸，第三關節軸的輸出端連接第四關節軸，第四關節軸的輸出端連接第五關節軸，第五關節軸的輸出端連接第六關節軸，相鄰關節軸的旋轉軸互相垂直；全向移動平臺的自轉旋轉軸、第一關節軸的旋轉軸和第二關節軸的旋轉軸的軸線交于同一點構成球形腕結構，第四關節軸的旋轉軸、第五關節軸的旋轉軸和第六關節軸的旋轉軸的軸線交于同一點構成球形腕結構。本發明能夠消除當前全向移動機器人存在的無效自由度。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體涉及一種全向移動機器人及其控制方法。

背景技術

伴隨自動化技術發展，機械臂可完成多種工作，被廣泛應用于不同場合，傳統機械臂安裝于靜止平臺或固定導軌，只能運行在特定區域，對于戶外工作、室內清掃等工作范圍大，運動路線復雜的工作難以勝任。目前通過將機械臂安裝于移動平臺，使機械臂獲得更大的工作空間和更靈活的運動規劃，其中全向移動底盤因其可實現任意方向移動，繞任意點轉動等特點被廣泛采用。

現有的全向移動機器人，其機械臂與全向移動平臺均為單獨設計開發，通過系統集成組成整體。其機械臂部分，采用現有的協作機械臂或工業機械臂，為保證位姿靈活性，主要為六軸或七軸機械臂。現有機械臂產品構型第一關節軸主流為垂直于基座，即垂直于全向移動平臺的運動平面，而全向移動平臺自轉的旋轉軸為垂直于運動平面的任意軸，當兩部分的旋轉運動互相重合時，會產生一個無效的自由度，導致多余的能耗與成本。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種全向移動機器人及其控制方法，其目的在于消除當前全向移動機器人存在無效自由度的問題，不損失靈活度，同時降低成本與功耗。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種全向移動機器人，包括六軸機械臂和全向移動平臺，所述六軸機械臂包括第一關節軸、第二關節軸、第三關節軸、第四關節軸、第五關節軸和第六關節軸，所述第一關節軸連接在所述全向移動平臺上，所述第一關節軸的輸出端連接所述第二關節軸，所述第二關節軸的輸出端連接所述第三關節軸，所述第三關節軸的輸出端連接所述第四關節軸，所述第四關節軸的輸出端連接所述第五關節軸，所述第五關節軸的輸出端連接所述第六關節軸；所述第一關節軸的旋轉軸分別與所述全向移動平臺的自轉旋轉軸和所述第二關節軸的旋轉軸垂直，所述第三關節軸的旋轉軸分別與所述第二關節軸的旋轉軸和所述第四關節軸的旋轉軸垂直，所述第五關節軸的旋轉軸分別與所述第四關節軸的旋轉軸和所述第六關節軸的旋轉軸垂直；所述全向移動平臺的自轉旋轉軸、所述第一關節軸的旋轉軸和所述第二關節軸的旋轉軸的軸線交于同一點構成球形腕結構，所述第四關節軸的旋轉軸、所述第五關節軸的旋轉軸和所述第六關節軸的旋轉軸的軸線交于同一點構成球形腕結構。

進一步地，所述第一關節軸的輸出端與所述第二關節軸之間、所述第二關節軸的輸出端與所述第三關節軸之間、所述第三關節軸的輸出端與所述第四關節軸之間、所述第四關節軸的輸出端與所述第五關節軸之間以及所述第五關節軸的輸出端與所述第六關節軸之間均通過連桿連接。

進一步地，還包括機械臂連接座，所述機械臂連接座固定在所述全向移動平臺上，所述第一關節軸連接在所述機械臂連接座上。

進一步地，所述全向移動平臺采用麥克納姆輪作為驅動形式。

進一步地，所述全向移動平臺采用全向輪作為驅動形式。

進一步地，所述全向移動平臺采用舵輪作為驅動形式。

進一步地，所述第六關節軸的輸出端用于連接執行機構。

一種全向移動機器人的控制方法，包括：