本發(fā)明涉及一種空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手，屬于裝校技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行裝校工件時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)裝配環(huán)境復(fù)雜、其他輔助吊裝工具無法滿足要求以及被安裝工件的姿態(tài)位置往往不是處于理想的狀態(tài)等，而是與理想狀態(tài)之間有一定的傾斜或扭轉(zhuǎn)，當(dāng)裝校時(shí)這種傾斜或扭轉(zhuǎn)會(huì)嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)配的進(jìn)行，因此必須對(duì)被安裝工件做適時(shí)的調(diào)整才可以實(shí)現(xiàn)裝配過程。如果進(jìn)行人工干預(yù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)于一般的應(yīng)用來說，現(xiàn)有的機(jī)械手結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且成本較高。因此，本發(fā)明提供一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種精度高、且穩(wěn)定可靠的基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手，其中該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手包括一個(gè)連接基座機(jī)構(gòu)、一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)以及一個(gè)機(jī)械手，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)單元以及一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)單元，該第一驅(qū)動(dòng)單元和該第二驅(qū)動(dòng)單元分別設(shè)置于該連接基座機(jī)構(gòu)，該連桿機(jī)構(gòu)的一個(gè)端部連接于該第一驅(qū)動(dòng)單元和該第二驅(qū)動(dòng)單元，該機(jī)械手連接于該連桿機(jī)構(gòu)的另一個(gè)端部，以使該第一驅(qū)動(dòng)單元和該第二驅(qū)動(dòng)單元通過該連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，并且該連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手的繞X、Y和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手在空間六自由度的調(diào)節(jié)。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該連桿機(jī)構(gòu)包括一個(gè)第一連桿、一個(gè)第二連桿、一個(gè)第三連桿、一個(gè)第四連桿、一個(gè)第五連桿、一個(gè)第六連桿、一個(gè)傾斜連桿，該第一連桿的端部連接于該第一驅(qū)動(dòng)單元和該第二驅(qū)動(dòng)單元，該第二連桿的兩個(gè)端部分別連接于該第一連桿的端部和該第三連桿的端部，該第四連桿的兩個(gè)端部分別連接于該第三連桿的端部和該第五連桿的端部，該第六連桿的兩個(gè)端部分別連接于該第五連桿的端部和該機(jī)械手，該傾斜連桿的兩個(gè)端部分別連接于該第六連桿的端部和該機(jī)械手，其中該第五連桿具有滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元，以驅(qū)動(dòng)該第六連桿繞Y方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該傾斜連桿設(shè)有一個(gè)正反螺紋手柄，以通過該正反螺紋手柄調(diào)節(jié)該傾斜連桿，從而使該機(jī)械手繞X方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手包括一個(gè)水平傾角傳感器，其中該水平傾角傳感器設(shè)置于該連桿機(jī)構(gòu)的前端部。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該水平傾角傳感器設(shè)置于該第六連桿。

本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的優(yōu)勢(shì)在于：

本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手包括一個(gè)連接基座機(jī)構(gòu)、一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)以及一個(gè)機(jī)械手，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于該連接基座機(jī)構(gòu)，該連桿機(jī)構(gòu)設(shè)置于該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)械手設(shè)置于該連桿機(jī)構(gòu)，以使該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過該連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該機(jī)械手的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，并且該連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手繞X、Y和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手在空間六自由度的調(diào)節(jié)，從而使被該機(jī)械手夾持的對(duì)接件能夠精確地被校對(duì)和對(duì)接。該連桿機(jī)構(gòu)使該機(jī)械手的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的轉(zhuǎn)軸交于一點(diǎn)，從而達(dá)到了“三軸交心，三心協(xié)調(diào)”的功能，以使該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手調(diào)節(jié)省力、輕巧，并且操作簡(jiǎn)單。本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的采用串聯(lián)的方式，通過手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)各個(gè)自由度的任意一個(gè)單自由度運(yùn)動(dòng)和多個(gè)自由度的耦合運(yùn)動(dòng)，不僅保證了該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的穩(wěn)定性和可靠性，而且使該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，從而使該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手維護(hù)方便。

附圖說明

為了獲得本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，以下將參照附圖中所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)以上概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明。應(yīng)理解的是，這些附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，通過使用附圖，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體和更詳細(xì)的說明和闡述。在附圖中：

圖1是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的立體示意圖。

圖2是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的側(cè)視示意圖。

圖3是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見的變型。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方案、變形方案、改進(jìn)方案、等同方案以及沒有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。

如圖1至圖3所示，依本發(fā)明的發(fā)明精神提供一種基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手，是在一對(duì)接件100被對(duì)接時(shí)，對(duì)該對(duì)接件100的偏差進(jìn)行校準(zhǔn)，從而保證對(duì)接的可靠性。具體地說，該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手包括一個(gè)連接基座機(jī)構(gòu)1、一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、一個(gè)連桿機(jī)構(gòu)3以及一個(gè)機(jī)械手4，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2設(shè)置于該連接基座機(jī)構(gòu)1，該連桿機(jī)構(gòu)3連接于該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2，該機(jī)械手4連接于該連桿機(jī)構(gòu)3，其中該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2通過該連桿機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手4的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，該連桿機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)桿機(jī)械手的X、Y、Z方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手4在空間六自由度的調(diào)節(jié)。可以理解的是，該機(jī)械手4能夠被單獨(dú)地進(jìn)行任意一個(gè)自由度的調(diào)節(jié)，也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)自由度的耦合，以提高該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手在對(duì)接工序中的適應(yīng)能力。

更具體地說，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)單元21以及一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)單元22，該第一驅(qū)動(dòng)單元21和該第二驅(qū)動(dòng)單元22分別設(shè)置于該連接基座機(jī)構(gòu)1，該連桿機(jī)構(gòu)3的一個(gè)端部連接于該第一驅(qū)動(dòng)單元21和該第二驅(qū)動(dòng)單元22，該機(jī)械手4連接于該連桿機(jī)構(gòu)3的另一個(gè)端部，以使該第一驅(qū)動(dòng)單元21和該第二驅(qū)動(dòng)單元22通過該連桿機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手4的水平調(diào)節(jié)和高度調(diào)節(jié)，并且該連桿機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手4的繞X、Y和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手4在空間六自由度的調(diào)節(jié)。

該連桿機(jī)構(gòu)3可以包括六個(gè)連桿，當(dāng)然，根據(jù)需要該連桿機(jī)構(gòu)3也可以包括超過六個(gè)連桿。如圖1和圖2的這個(gè)示例中，該連桿機(jī)構(gòu)3包括一個(gè)第一連桿31、一個(gè)第二連桿32、一個(gè)第三連桿33、一個(gè)第四連桿34、一個(gè)第五連桿35、一個(gè)第六連桿36、一個(gè)傾斜連桿37，該第一連桿31的端部連接于該第一驅(qū)動(dòng)單元21和該第二驅(qū)動(dòng)單元22，該第二連桿32的兩個(gè)端部分別連接于該第一連桿31的端部和該第三連桿33的端部，該第四連桿34的兩個(gè)端部分別連接于該第三連桿33的端部和該第五連桿35的端部，該第六連桿36的兩個(gè)端部分別連接于該第五連桿35的端部和該機(jī)械手4，該傾斜連桿37的兩個(gè)端部分別連接于該第六連桿36的端部和該機(jī)械手4，其中該第五連桿35具有滾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元，以驅(qū)動(dòng)該第六連桿36繞Y方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該傾斜連桿37設(shè)有一個(gè)正反螺紋手柄38，以通過該正反螺紋手柄38調(diào)節(jié)該傾斜連桿，從而使該機(jī)械手4繞X方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。即，在藉由該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)該對(duì)接件100的對(duì)接時(shí)，需要通過手動(dòng)操作該正反螺紋手柄38的方式使該機(jī)械手4繞X方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)連接于該機(jī)械手4的該對(duì)接件100的位姿。優(yōu)選地，該第二連桿32、該第三連桿33和該第四連桿34的結(jié)構(gòu)一致。

另外，本發(fā)明的該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手包括一個(gè)水平傾角傳感器5，其中該水平傾角傳感器5設(shè)置于該連桿機(jī)構(gòu)3的前端部。優(yōu)選地，該水平傾角傳感器5設(shè)置于該第六連桿36。該水平傾角傳感器5可以檢測(cè)該連桿機(jī)構(gòu)4在兩個(gè)方向的角度，該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的調(diào)節(jié)需要通過手動(dòng)調(diào)節(jié)或該第一驅(qū)動(dòng)單元21驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)θ₁或者該第二驅(qū)動(dòng)單元22驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)θ₂通過該連桿機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手4在兩個(gè)方向的水平。

參考下表是該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手的參數(shù)。

根據(jù)該基于水平自適應(yīng)調(diào)節(jié)的空間六自由度隨動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)械手實(shí)際工作狀態(tài)，可以明確已知條件如下：在水平狀態(tài)下，已知關(guān)節(jié)參數(shù)θ₁，θ₂，θ₃，d₂，d₃，d₄，a₄＝a₅＝a₆，d₇，d₈求得機(jī)械手手臂的姿態(tài)

n_x＝(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ6-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))cθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)-cθ₁₀sθ₇sθ₉)-(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))](sθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)+cθ₇cθ₁₀sθ₉)-sθ₁(cθ₈sθ₁₀-cθ₉cθ₁₀sθ₈),

o_x＝(cθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)+sθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ6-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(sθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)-cθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))-sθ₁(cθ₈cθ₁₀+cθ₉sθ₈sθ₁₀),

a_x＝(cθ₉sθ₇+cθ₇cθ₈sθ₉)(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))+(cθ₇cθ₉-cθ₈sθ₇sθ₉)(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))+sθ₁sθ₈sθ₉,

p_x＝(cθ₁cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-cθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))(a₆-d₈sθ₇)-sθ₁(d₂-d₄)-d₇sθ₁+cθ₁cθ₄(a₄+a₅cθ₅)-cθ₇d₈(cθ₁cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+cθ₁sθ₄(cθ5cθ6-sθ₅sθ₆))-a₅cθ₁sθ₄sθ₅

n_y＝-(cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(cθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)-cθ₁₀sθ₇sθ₉)-(cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))(sθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)+cθ₇cθ₁₀sθ₉),

o_y＝-(cθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)+sθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))-(sθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)-cθ₇sθ₉sθ₁₀)(cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)),

a_y＝(cθ₇cθ₉-cθ₈sθ₇sθ₉)(cθ4(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(cθ₉sθ₇+cθ₇cθ₈sθ₉)(cθ4(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)),

p_y＝d₃-sθ₄(a₄+a₅cθ₅)-(cθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)+sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(a₆-d₈sθ₇)-a₅cθ₄sθ₅-cθ₇d₈(cθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)-sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))

n_z＝cθ₁(cθ₈sθ₁₀-cθ₉cθ₁₀sθ₈)-(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(cθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)-cθ₁₀sθ₇sθ₉)-(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))(sθ₇(sθ₈sθ₁₀+cθ₈cθ₉cθ₁₀)+cθ₇cθ₁₀sθ₉),

o_z＝cθ₁(cθ₈cθ₁₀+cθ₉sθ₈sθ₁₀)-(sθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)-cθ₇sθ₉sθ₁₀)(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(cθ₇(cθ₁₀sθ₈-cθ₈cθ₉sθ₁₀)+sθ₇sθ₉sθ₁₀)(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)),

a_z＝(cθ₇cθ₉-cθ₈sθ₇sθ₉)(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-(cθ₉sθ₇+cθ₇cθ₈sθ₉)(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))-cθ₁sθ₈sθ₉,

p_z＝cθ₁d₇+cθ1(d2-d4)-(sθ₁sθ₄(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅)-cθ₄sθ₁(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆))(a₆-d₈sθ₇)+cθ₄sθ₁(a₄+a₅cθ₅)-cθ₇d₈(sθ₁sθ₄(cθ₅cθ₆-sθ₅sθ₆)+cθ₄sθ₁(cθ₅sθ₆+cθ₆sθ₅))-a₅sθ₁sθ₄sθ₅。

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但該內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。