[发明专利]铰接臂机械手的装置和确定铰接臂机械手的端部执行器的支架的位置的方法

说明书

本发明涉及一种用于具有铰接臂(1)和具有测量臂(2)的铰接臂机械手的装置。铰接臂(1)包括：关节(4.1‑4.6)，每个关节具有关节轴；致动器，每个致动器与关节(4.1‑4.6)中的一个相关联；连接元件(5.1‑5.6)，其以串联铰接臂的方式连接关节(4.1‑4.6)；以及支架(12)，其用于端部执行器，该支架设置在所述铰接臂(1)的端部并设计成保持端部执行器。测量臂(2)包括：测量臂关节(6.1‑6.6)，每个测量臂关节具有测量臂关节轴，其与铰接臂(1)的相关联关节(4.1‑4.6)的关节轴同轴延伸；旋转编码器，每个旋转编码器与测量臂关节(6.1‑6.6)中的一个相关联；以及测量臂连接元件(7.1‑7.6)，其以串联测量臂的方式连接测量臂关节(6.1‑6.6)。铰接臂(1)和测量臂(2)形成并联运动学机构，其中，铰接臂(1)的端部(11)连接至测量臂(2)的端部，并且铰接臂的对端连接至测量臂的对端。还提供了控制设备(8)，其设计成控制关节(4.1‑4.6)的致动器，以便移动铰接臂(1)；以及测量设备(9)，其设计成在测量臂关节(6.1‑6.6)的旋转编码器的测量信号的基础上，确定测量臂(2)的端部的位置和/或方向，从而确定铰接臂的具有端部执行器的支架的端部的位置和/或方向。本发明还涉及一种用于确定铰接臂机械手的端部执行器的支架(12)的位置的方法。

本发明涉及一种铰接臂机械手和一种用于确定铰接臂机械手的端部执行器的支架的位置的方法。

背景技术

铰接臂机械手(articulated arm robots)也被称为关节臂机械手(joint armrobots)，其为三维可移动工业机械手，其运动学机构由以铰接的方式彼此连接的多个臂连接件构成，以便引导端部执行器、例如夹具或工具。铰接臂机械手允许高的机动性。垂直铰接臂机械手是基于串联运动学机构，其中每个臂连接件(连接元件)仅连接至一个另外臂连接件。并联运动的铰接臂机械手包括运动学机构，该运动学机构包括平行设置的多个轴，该多个轴以铰接的方式连接至夹具平台。

工业铰接臂机械手通常由带有致动器、通常为伺服电动机的关节和连接该关节的臂连接件组成。关节的数量表示为可能的自由度(degrees of freedom,DOF)或轴的数量。通常铰接臂机械手具有六个或五个轴。由于它们的串联设置，因此能够灵活使用铰接臂机械手。然而，与并联运动学机构相比，它们必须由非常刚性的方式构造。此外，第一致动器必须支撑所有后面的致动器，第二个致动器必须支撑其后的致动器，以此类推。这意味着结构具有很大的质量以便获得足够的刚度。端部执行器的位置精度和方向精度通过致动器的位置传感器来确定。这意味着通过致动器的控制不能考虑臂连接件和关节的变形。特别是热负荷和机械负荷对位置精度具有相当大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于铰接臂机械手的装置和一种用于确定铰接臂机械手的端部执行器的支架的位置的方法，这使得用于端部执行器的支架的位置和端部执行器的位置能够得到改进。

作为解决方案，根据独立权利要求1和9提供了一种用于铰接臂机械手的装置和一种用于确定铰接臂机械手的端部执行器的支架的位置和方向的方法。替代设计是从属权利要求的主题。

根据一个方面，提供了用于铰接臂机械手的装置。该装置包括铰接臂。铰接臂机械手形成有关节，每个关节包括关节轴；致动器，每个致动器分配给关节中的一个；连接元件，其以串联铰接臂的方式连接关节；以及用于端部执行器的支架，其设置在铰接臂的一端并设置为保持端部执行器。此外，装置还包括测量臂。测量臂形成有测量臂关节，每个测量臂关节包括测量臂关节轴，其与铰接臂的相关联关节的关节轴同轴延伸；旋转编码器，其每个与所述测量臂关节中的一个相关联；以及测量臂连接元件，其以串联测量臂的方式连接测量臂关节。铰接臂和测量臂形成并联臂结构，在该并联臂结构中，测量臂的一端连接至铰接臂的端部，且测量臂的对端连接至铰接臂的对端。该装置包括控制设备，其配置为控制关节的致动器以移动铰接臂。此外，该装置包括测量设备，其配置为考虑测量臂关节的旋转编码器的测量信号，来确定测量臂的端部的位置和/或方向，并从而确定铰接臂的具有端部执行器的支架的端部的位置和/或方向。