[发明专利]一种利用机械手控制物品平面运动的方法

说明书

本发明公开了一种利用机械手控制物品平面运动的方法，本方法中通过一个执行件抓取固定物品，然后通过安装在基座上的两组主要由连杆构成的运动支链控制执行件实现平面运动，其特征在于，通过依附于运动支链的自转传动机构，在两组运动支链控制执行件平面运动的同时，带动执行件同步旋转运动。本发明具有能够以更简单的方式更好地提高物品平面运动的可动作范围的优点。

技术领域

本发明涉及生产或物流用机械手领域，具体涉及一种利用机械手控制物品平面运动的方法。

背景技术

在产品生产流水线以及物流输送分拣系统中，通常均需要采用机械手实现物品的平面运动控制，以实现生产控制自动化过程。常见的平面移动控制机械手可分为串联跟并联两类。其中串联式机械手中，最常见的为关节支臂式机械手结构，即采用两节或三节支臂依次相接，然后在后支臂上安装电机带动前支臂实现一个方向自由度的运动控制，最前端支臂上安装可固定物品的执行件。这样多节支臂组合能够实现末端执行件在三维空间的运动控制。工作时，由执行件拾取固定住需移动的物件，然后靠电机控制各支臂运动，实现对物件的移动控制。

这种串联式机械手具有结构简单经典、控制稳定可靠、运动空间大和工作空间内部奇异（不能到达位置点）较少等优点。但是串联式机械手的开环运动链使得结构较为复杂，运动控制精度较低；而且串联式机械手每个关节处都需要安装驱动装置，所以其自重较大，运动的惯性也相对较大，不仅不利于控制，而且增加了能耗，提高了成本。故串联式机械手通常适用于需移动物品质量体积较大，移动空间范围较大以及移动位置精度要求较低的场合中使用。

对于主要在固定平面上平移，且被移动对象质量体积较小，移动位置精度要求较高的物品移动控制，更多是采用平面移动控制并联式机械手实现。并联机械手通常是采用并联的连杆机构构成多组运动支链，靠各组运动支链带动末端执行件实现平移控制，其采用的是闭环运动链，各组构件运动链是互相独立的，各运动链的误差会相互抵消。这样极大的提高了机构的运动精度，而且同时也增加机构的整体刚度和承载能力。另外由于并联机械手的结构特性，它的驱动装置可以安装在机架上，这样就可以减少构件由于驱动装置而增加的质量，减轻机构的运动链的自身重量，提高运动速度和减小运动惯性。

但是并联机械手的缺点也很明显，由于并联机械手有较多的运动支链，所以并联机械手的实际工作空间很小，并联机械手的所具有的奇异点情况也比较复杂，而且难以实现转动方向上自由度的控制，需移动物品能够被控制到达的方位角度范围比较有限。一般地说，在并联式机械手中，如果要实现物品在同一平面X轴和Y轴两个方向自由度的移动控制，通常需要至少两组运动支链，最少要五连杆相连才能实现控制。例如CN202011190090.7公开的二自由度球面运动并联机构。

如果需要实现物品在同一平面上X轴和Y轴以及自转三个方向上自由度的移动控制，通常需要三组并联的运动支链，最少要七连杆相连才能实现控制。例如CN201910868664.2公开的一种三自由度广义球面并联机构；CN201810973840.4公开的一种应用于力反馈设备的三自由度并联机构；CN201810974973.3公开的一种应用于遥操作主手的三自由度并联机构；以及CN201921321553.1公开的一种三自由度并联机器人装置，等等。

故对于本领域技术人员，在并联机械手控制物品平面运动的领域中，如何能够采用更少的运动支链和连杆实现物品更多自由度的控制，进而用更简便的方式更好地提高物体平面运动控制的灵活性，是一直的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够以更简单的方式更好地提高物品平面运动的可动作范围的利用机械手控制物品平面运动的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：