[发明专利]机械臂位置粗精复合闭环控制方法

权利要求书

1.一种机械臂位置粗精复合闭环控制方法，其特征在于：在传统的机械臂末端加装了位置精控制机构，该机构由3个滑移关节组成，其中一个是平行滑移关节(1)，即伸缩杆，另外2个是结构完全一样的垂直滑移关节(2)；平行滑移关节(1)的壳体(6)是一个空心圆柱，一端安装电机(11)，电机(11)的轴与一根螺杆(7)连接，螺杆(7)与内螺纹杆(10)啮合，内螺纹杆(10)从平行滑移关节壳体(6)底部伸出，连接到第一个垂直滑移关节(2)的基座(5)上；垂直滑移关节(2)的壳体(8)是一个侧面开槽的空心圆柱，圆柱一端安装电机(11)，电机(11)的轴与螺杆(7)连接，螺杆(7)的另一端插入安装在垂直滑移关节壳体(8)另一端底面上的轴承内，滑动块(9)由两个相交成90°的圆柱构成，其中一个圆柱带内螺纹，并与螺杆(7)啮合，另一实心圆柱伸出垂直滑移关节壳体(8)，连接到第二个垂直滑移关节(2)的基座(5)上；第二个垂直滑移关节(2)的滑动块(9)上的实心圆柱与末端执行器(3)连接；电机(11)可以正反两个方向旋转；两个CCD相机(4)安装在位置精控制机构靠近末端的垂直滑移关节(2)的壳体(8)上，它们的光轴与末端执行器(3)的对称轴平行。

2.根据权利要求1所述的位置精控制机构，其特征在于以两个CCD相机(4)的公共相平面与末端执行器(3)的对称轴的交点为原点，以两个CCD相机(4)的光轴与公共相平面的交点的连线为x轴(正向为右)，以公共相平面内经过原点并与x轴垂直的向上方向为y轴，以末端执行器(3)的对称轴为z轴建立测量坐标系；两个CCD相机的相面坐标系的横轴和纵轴分别与x轴和y轴平行，原点位于光轴与相平面的交点；以f表示两个探测器的焦距，l表示两个探测器的像素长度。设被抓取物体的质心A在测量坐标系中的坐标为A(x，y，z)，在两个相面坐标系中的坐标分别为A(m₁，n₁)和A(m₂，n₂)，其中|m_i|，|n_i|(i=1，2)分别为横、纵方向上的像素个数，则由小孔成像原理知

x=m1+m2m1-m2d,y=2n1m1-m2d,z=2fl(m1-m2)d]]>

3.根据权利要求1所述的机械臂位置粗精复合闭环控制方法，其特征在于在位置精控制机构中，平行滑移关节(1)的初始位置为内螺杆(10)处于缩回状态，两个垂直滑移关节(2)的初始位置为滑动块(9)处于螺杆的中间位置；当粗控制的机械臂依据被抓取物体的位置完成各个关节角的位移之后，位置精控制机构上的两个CCD相机拍摄被抓取物体的图像，并按照上述公式计算被抓取物体的质心在测量坐标系中的坐标(x，y，z)(度量单位为mm)；假定3个滑移关节中螺杆的螺距都是L(mm)，则末端一个垂直滑移关节(2)需要转动的角度为另一个垂直滑移关节(2)需要转动的角度为平行滑移关节(1)需要转动的角度为角度为正数表示电机正转，角度为负数表示电机反转。