[发明专利]用于机器人抓手的夹持性能调控系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机器人控制领域的技术，具体是一种用于机器人抓手的夹持性能调控系统及其方法。

背景技术

随着工业4.0时代的到来，一个特别重要的趋势将是个性化大规模的生产。为了实现个性化的生产，工厂必须具备应对多品种零件加工的能力，因此加工装备的可重复编程性是必不可少的。在工厂中与机器人应用同样广泛的机器人抓手，大多数面临着如下一些不足：(1)只能控制开合；(2)夹持力线下可调但是不能实时在线编程，如气动抓手可以在线下通过人工调节阀门开合大小来调节抓手的夹持力，但是不能通过计算机编程进行实时控制；(3)夹持速度不可在线编程；(4)在不添加力传感器的情况下，不具备力觉感知，不可检测是否成功夹持工件。这些不足极大地限制了机器人抓手应用的灵活性，也给整个生产线带来了不稳定的因素。

因此，需要提供一种可以实现夹持力感知、夹持力及夹持速度可调机器人抓手，从而满足工业4.0智慧制造的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于机器人抓手的夹持性能调控系统及其方法，通过信息采集模块实时采集机器人抓手的夹持信息，经过计算模块和指令模块处理，向舵机控制模块发送指令，实现机器人抓手的夹持性能在线可调。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于机器人抓手的夹持性能调控系统，包括：信息采集模块、计算模块、指令模块和舵机控制模块，其中：信息采集模块实时采集所述机器人抓手的夹持信息，并输入计算模块进行运算；计算模块将运算得到的结果通过指令模块转换为舵机控制模块能够识别的指令，舵机控制模块根据指令对机器人抓手的夹持性能进行调控。

所述的夹持性能包括夹持力和夹持速度。

所述的夹持信息包括但不限于：夹持开度、夹持速度、夹持力、舵机温度和当前电压。

所述的计算模块和指令模块为ARM控制板。

所述的计算模块包括：扭力单元、夹持力单元、开度单元、舵机转角单元和机器人抓手转角单元，其中：扭力单元、夹持力单元、开度单元、舵机转角单元和机器人抓手转角单元结合信息采集模块的夹持信息得到夹持性能与扭力、开度、舵机转角和机器人抓手转角之间的关系。

本发明涉及一种用于机器人抓手的夹持性能调控方法，根据信息采集模块获取到的所述机器人抓手的夹持信息以及实时读取的被抓取工件的宽度，通过计算模块推导出被抓取工件的宽度与所需夹持性能参数的关系，经过指令模块转换从而对舵机控制模块的参数进行调控，实现机器人抓手夹持性能的在线编程。

所述的机器人抓手包括：手指、依次相连的舵机、舵机齿轮、扇形齿轮、齿轮轴、一对主动连杆、横板、一对从动连杆和旋转轴，其中：横板水平设置，手指垂直设置于横板上方；舵机对称设置，齿轮轴的两端分别与一对主动连杆相连；旋转轴平行齿轮轴设置，并且旋转轴的两端分别与一对从动连杆相连；主动连杆的一端与横板相连，另一端与齿轮轴相连；从动连杆的一端与横板相连，另一端与旋转轴相连；同侧的主动连杆与从动连杆的两个端部连线、主动连杆和从动连杆构成平行四边形。

所述的扇形齿轮与齿轮轴之间设有扭力弹簧。

所述的夹持力F₀与舵机的转角φ的关系表达式为：