[发明专利]机械手臂及其工作空间的确定方法

说明书

本发明提供了一种机械手臂及其工作空间的确定方法，该机械手臂包括驱动部、传动连杆组件、工作连杆组件，传动连杆组件为多个，多个传动连杆组件分别与驱动部相连接，工作连杆组件与多个传动连杆组件可活动地相连接，驱动部可驱动至少一个传动连杆组件以带动工作连杆组件移动，以使工作连杆组件的工作部在预设工作空间内作业，驱动部通过传动连杆组件控制工作连杆组件的工作部在预设工作空间内作业，预设工作空间为各传动连杆组件移动至传动极限位置时工作部的几何中心点，与工作连杆组件移动至联动极限位置时工作部的几何中心点之间顺次连接围设成的区域，以此可精确确定机械手臂的工作空间范围。

技术领域

本发明涉及机器人设备技术领域，具体而言，涉及一种机械手臂及其工作空间的确定方法。

背景技术

机器人的工作空间是为了从几何方面来探讨机器人的工作性能。机器人工作空间的大小代表机器人各关节可以活动的范围，它是衡量机器人工作能力和性能的一个很重要的运动学指标，在机器人的使用手册上通常需要给出工作空间。

在机器人的工作空间的计算和表示方法中，常用的有图解法、解析法和数值解法三种。图解法是根据机器人的关节参数，根据几何绘图法，得到机器人工作空间的截面或剖面图，直观显示工作空间，图解法的缺点是很难找到工作空间的边界，特别是对于那种既包含开链结构又包含闭链结构的4轴码垛机器人。解析法是通过多次求解包络线，把工作空间的外部边界用代数方程的形式表示出来，然而这种方法计算繁琐，不易理解，直观性不强。数值法的实质就是尽可能多的选取独立的关节变量的值，用正向运动学方程算出机器人末端执行器的坐标集合，由于数值解法的解为各个离散的点，求出包络线比较困难且不精确。

针对上述相关技术中无法高效地找到码垛机器人的工作空间的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机械手臂及其工作空间的确定方法，以解决现有技术中无法确定机械手臂的精确工作空间的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机械手臂，包括：驱动部；传动连杆组件，传动连杆组件为多个，多个传动连杆组件分别与驱动部相连接；工作连杆组件，工作连杆组件与多个传动连杆组件可活动地相连接，驱动部可驱动至少一个传动连杆组件以带动工作连杆组件移动，以使工作连杆组件的工作部在预设工作空间内作业；其中，预设工作空间为各传动连杆组件移动至传动极限位置时工作部的几何中心点，与工作连杆组件移动至联动极限位置时工作部的几何中心点之间顺次连接围设成的区域。

进一步地，多个传动连杆组件包括：第一连杆组件，第一连杆组件与驱动部相连接；第二连杆组件，第二连杆组件与驱动部相连接；工作连杆组件分别与第一连杆组件和第二连杆组件相连接，驱动部可驱动第一连杆组件和/或第二连杆组件动作，以带动工作连杆组件作业。

进一步地，工作连杆组件包括：第一连杆，第一连杆的第一端与第一连杆组件相连接；第二连杆，第二连杆的第一端与第二连杆组件相连接，第二连杆的第一端与第一连杆的第一端相铰接；第三连杆，第三连杆的第一端与第二连杆的第二端相铰接，第三连杆上设置有工作部；第四连杆，第四连杆的第一端与第一连杆的第二端相铰接，第四连杆的第二端与第三连杆的第二端相铰接；驱动部可驱动第一连杆组件和/或第二连杆组件动作，以使第三连杆带动工作部在预设工作空间内作业。

进一步地，驱动部包括第一驱动部和第二驱动部，第一驱动部的输出轴和第二驱动部的输出轴同轴设置，第一驱动部的输出轴与第一连杆组件相连接，第二驱动部的输出轴与第二连杆组件相连接，第一驱动部驱动第一连杆组件在第一预设角度内运动，第二驱动部驱动第二连杆组件在第二预设角度内运动。