[发明专利]机械手臂目标获取装置和操作方法

说明书

本发明公开了一种带有新型视觉功能的工业和民用机器人及其操作方法。所述机器人包括控制模块控制和驱动多自由度连接系统，所述多自由度链接系统连接目标物获取装置。所述目标物获取装置可以获取位于目标物获取轴线上的目标物，所述目标物获取轴线为穿过所述目标物获取装置的一条延伸线。所述机器人还包括视觉传感器，位于所述目标物获取轴线上。当所述机器人工作的时候，所述视觉传感器接收来自于所述目标物获取轴线方向的图像信号。根据所述图像信号，所述控制模块驱动所述多自由度连接系统调整所述目标物获取装置的姿态，将所述目标物获取轴线对准所述目标物。

技术领域

本发明的技术领域属于工业和民用机器人领域。更具体的，本发明的技术领域涉及到一种带有新型视觉功能的工业和民用机械手臂及其操作方法。

技术背景

随着科学技术的发展与进步，越来越多的智能工业机器人被应用在生产、救灾等领域。现有的大量机械手臂并没有安装视觉系统。其工作方式有赖于固定的工作环境和预先定义的工作任务。比如该机械手臂在工厂的流水线上对标准产品完成固定加工工序的时候，工序的设计者只要预先设定该机械手臂的具体操作步骤并给定末端执行机构(例如机械手或者吸盘)完成该操作步骤需要的坐标轨迹信息就可以了。然而这种机械结构的设计缺陷在于，在工作环境和/或操作工序不能预先确定的情况下，机械手臂需要一定的智能来自行判断调整工作方式。不过由于该机械手臂没有视觉系统，无法完成对周围的观察，因此也就不能胜任上述的工作。

另外一些机械手臂虽然安装了视觉系统，但是其视觉系统同末端执行机构并不安装在一处，工作过程中该视觉系统也并不随着末端执行机构移动。这种机构适用于当抓取的目标物摆在工作环境明显之处的情况。这种情况下视觉系统比较容易的观察到该目标物并判断该目标物的坐标，从而能够指引其末端执行机构完成对该目标物的抓取等操作。但是这种设计结构的缺陷在于，如果工作环境进一步复杂，出现外界环境在结构上对目标物进行了遮挡的时候，该视觉系统就无法对目标物的坐标进行有效判断。导致工作无法准确完成。比如说当该机械手臂需要从一个小孔中抓取某一目标物的时候，由于该目标物藏在小孔里，导致该机械手臂的视觉系统未必能准确的观察到和判断出该目标物的坐标，从而不能有效的指导末端执行机构完成抓取任务。

因此，我们需要一种新型的机械手臂，该机械手臂具有针对性的视觉系统，能够适应上述进一步复杂化的工作环境。对无论是摆在环境外面的目标物还是隐藏在孔中的目标物都能实施有效观察、准确判断其坐标，并成功完成抓取。

发明内容

本申请披露了一种带有新型视觉系统的机械手臂设计。该机械手臂将视觉系统(比如摄像头)的位置设计在其末端执行机构上并沿着其目标物获取轴线方向排布。如果机械手臂的末端执行机构包括吸盘，该视觉系统中的摄像头便被设计在该吸盘上的一个孔中；如果该机械手臂的末端执行机构如果是一个机械手，该摄像头便被设计在机械手的掌心附近。这种设计克服了以往带有固定位置的视觉系统的机械手臂的缺陷，即：不适应在复杂工作环境中当目标物被遮挡(比如目标物躲在遮挡物后面和/或一个孔的里面)的情况下对目标物的位置进行判断。相反的，该设计可以在上述环境下以末端执行机构的视角对目标物进行观察、定位和抓取。即便末端执行机构进入狭小的空间也可以对目标物进行观察。

本申请一方面提供一种机械结构，包括目标物获取装置，所述目标物获取装置可以获取位于目标物获取轴线上的目标物，所述目标物获取轴线为穿过所述目标物获取装置的一条延伸线，所述目标物获取装置还包括：视觉传感器，位于所述目标物获取轴线上，当所述视觉传感器正常工作的时候，所述视觉传感器获取来自于所述目标物获取轴线方向的图像。

其中，所述目标物获取装置包括第一基座和机械手，所述机械手包括：第一铰链；第一手指，所述第一手指通过第一铰链连接在第一基座上并且可以围绕第一铰链摆动完成抓取动作；第二铰链；以及第二手指，所述第二手指通过第二铰链连接在所述第一基座上并且可以围绕第二铰链完成所述抓取动作。