[发明专利]一种多自由度机械手及控制方法

说明书

本发明提供了一种多自由度机械手，其包括机械臂，机械臂包括多个机械臂单元，每相邻的两个机械臂单元之间通过旋转关节部件连接，旋转关节部件具有转轴，转轴连接电机的电机轴，电机轴和转轴之间还设置有联轴器。本发明还提供了一种多自由度机械手的控制方法。本发明相较于现有技术具有以下优点：操作简便，可按需求灵活地预设各种运动轨迹，可视化强且直观，可以直接应用于多自由度机械手中。

技术领域

本发明涉及机械手领域，具体而言，涉及一种多自由度机械手及控制方法。

背景技术

多自由度机械手是机器人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学、消费服务、半导体制造等领域都能见到它的身影。机械手都是接收外部指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

目前的多自由度机械手控制方案需要复杂的硬件和软件实现。硬件上需要高性能计算机，电机运动控制器，双目摄像机和各类线缆等装置。软件上需要基于各类控制和识别算法的计算机应用程序，用户交互程序等。另外还需要专业的现场安装调试和日常维护人员。

因而，硬件成本高、安装调试和日常维护成本高等短板不利于机器人的普及应用；同时，软件调试复杂、更新周期长等问题不能适应多变的应用要求；特别是在机械手运动轨迹是预知和确定的，且对控制精度要求不高的场景下，传统控制方式会带来极大的资源浪费和成本飙升。

申请号为201710874571.1的中国专利中提及了一种可自定义旋臂机械手动作流程的控制方式，一定程度上简化了机械手控制的复杂度，但只是针对旋臂机械手这一类简单应用，场景单一，并且操作过程繁琐，用户无法灵活预设运动轨迹。这种方案无法应用在多自由度关节型机器人手臂上，而多自由度关节型机器人手臂正好是应用最广泛的。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种多自由度机械手及控制方法，可以有效地解决现有的多自由度机械手控制中软硬件复杂、成本高且操作不便的问题。

为此，一方面，本发明提供了一种多自由度机械手，其包括机械臂，机械臂包括多个机械臂单元，每相邻的两个机械臂单元之间通过旋转关节部件连接，旋转关节部件具有转轴，转轴连接电机的电机轴，电机轴和转轴之间还设置有联轴器。

进一步地，上述联轴器和转轴之间还设置有绝对值编码器。

进一步地，上述机械臂的第一端部可转动地安装于底台上，机械臂上相对第一端部的第二端部上设置有机械手。

进一步地，上述第一端部与底台之间通过旋转关节连接。

进一步地，上述底台内设置有电路板，其通过电机控制线电连接电机。

进一步地，上述电路板通过编码器信号线电连接绝对值编码器。

另一方面，本发明提供了一种多自由度机械手的控制方法，其包括以下步骤：

1)设定运动轨迹：在机械手初始状态下，用户在终端上控制任意一个旋转关节处的电机转动，电机驱动机械臂进行运动，机械臂运动过程中，与电机连接的绝对值编码器记录电机旋转过程中的位置数据并发送给控制器，控制器接收位置数据并存储于控制器中，完成一个旋转关节的运动轨迹设定；以此类推，用户继续操作其他机械臂，相继地获得其他绝对值编码器的位置数据并记录在控制器中，直到完成所有旋转关节的运动轨迹设定；

2)重启多自由度机械手，待机械手进入初始状态后，控制器按照设定的运动轨迹来驱动各个电机转动，模拟出用户预设的运动轨迹。

进一步地，上述控制器中设置有位置数据计算模块，其将位置数据计算出电机位置参数和速度参数并存储于控制器中。