[发明专利]能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人，其特征在于，所述攀爬桁架机器人包括第一手爪(1)、第一腕关节(2)、第一连接杆(3)、肘关节(4)、第二连接杆(5)、第二腕关节(6)和第二手爪(7)；第一手爪(1)通过第一腕关节(2)与第一连接杆(3)的一端转动连接，第一连接杆(3)的另一端通过肘关节(4)与第二连接杆(5)的一端转动连接，第二手爪(7)通过第二腕关节(6)与第二连接杆(5)的另一端转动连接；第一手爪(1)和第二手爪(7)的结构相同；

第一手爪(1)由定半爪(1-1)、摩擦轮退转反馈机构(1-3)、动爪滑轨(1-4)、滚珠丝杆(1-5)、手爪机架(1-6)、连接法兰(1-7)、伺服电动机编码器(1-8)、直流伺服电动机(1-9)、伺服电动机减速机(1-10)、主动齿轮(1-11)、从动齿轮(1-12)、动爪滑块(1-13)、陀螺仪(1-14)、动半爪(1-15)、螺母(1-19)组成；

伺服电动机编码器(1-8)、直流伺服电动机(1-9)、伺服电动机减速机(1-10)三者依次安装在一起，主动齿轮(1-11)固定在伺服电动机减速机(1-10)的输出轴上，从动齿轮(1-12)与主动齿轮(1-11)啮合并固定于滚珠丝杆(1-5)的轴端，滚珠丝杆(1-5)由轴承在手爪机架(1-6)上定位，滚珠丝杆(1-5)上套装的螺母(1-19)通过动爪滑块(1-13)和动半爪(1-15)固连，动半爪(1-15)和定半爪(1-1)的外侧面上一一对应装有陀螺仪(1-14)和摩擦轮退转反馈机构(1-3)，摩擦轮退转反馈机构(1-3)的摩擦轮(1-3-2)通过两侧的弹簧(1-3-1)压紧于桁架杆(1-18)上，定半爪(1-1)、动爪滑轨(1-4)和伺服电动机减速机(1-10)均固定在手爪机架(1-6)上，手爪机架(1-6)上还设有连接法兰(1-7)，通过连接法兰(1-7)可将手爪与第一腕关节(2)或第二腕关节(6)的末端法兰连接。

2.根据权利要求1所述的攀爬桁架机器人，其特征在于：所述第一手爪(1)还包括定爪衬套(1-2)、动爪衬套(1-16)，动半爪(1-15)和定半爪(1-1)内侧的矩形槽中一一对应装有动爪衬套(1-16)和定爪衬套(1-2)。

3.根据权利要求2所述的攀爬桁架机器人，其特征在于：所述第一手爪(1)还包括摩擦材料层(1-17)，动爪衬套(1-16)和定爪衬套(1-2)内侧的半圆槽中贴有摩擦材料层(1-17)。

4.根据权利要求1、2或3所述的攀爬桁架机器人，其特征在于：所述攀爬桁架机器人还包括由上位机和第一手爪(1)、第一腕关节(2)、肘关节(4)、第二腕关节(6)、第二手爪(7)的伺服控制/驱动器组成的控制系统，五个伺服控制/驱动器与第一手爪(1)的直流伺服电动机、第一腕关节(2)的直流伺服电动机、肘关节(4)的直流伺服电动机、第二腕关节(6)的直流伺服电动机、第二手爪(7)的直流伺服电动机一一对应；

上位机通过USB接口与驱动和控制第一手爪(1)中直流伺服电动机(1-9)的主节点伺服控制/驱动器通讯，主节点伺服控制/驱动器通过CAN总线与另外四个伺服控制/驱动器通讯；摩擦轮退转反馈机构(1-3)和陀螺仪(1-14)与上位机通过串口进行通讯，上位机将含有主动关节的目标位置的控制指令通过USB接口发送给主节点伺服控制/驱动器，主节点伺服控制/驱动器将收到的控制指令通过CAN总线发送给相应的伺服控制/驱动器。

5.根据权利要求4所述的攀爬桁架机器人，其特征在于，在所述控制系统中，上位机可在PCI插槽上加装一块CAN-PCI板卡，通过此板卡直接与所有的伺服控制/驱动器进行通讯；在上位机使用CAN-PCI板卡的情况下，上位机按伺服控制/驱动器的节点号依次发送运动指令，直接与各伺服控制/驱动器进行数据交换；所有伺服控制/驱动器受到控制指令后按CAN总线内部的同步信号进行同步，并对各自的直流伺服电机进行位置或力矩控制。