[发明专利]磁耦合和校准机器人系统的方法

权利要求书

1.一种用于校准机械人的具有末端执行器的机械臂的装置，包括：

磁耦合器，具有主体、接收面、安装构件以及磁性部分；所述的安装构件配置成固定地连接到所述的机械臂的末端执行器；以及

机械数字转换器探头，具有球和手柄，其中所述的球固定地连接到所述的手柄的远端，并且所述的球通过所述的接收面上的磁性部分可移除地耦合到所述的磁耦合器，以形成可旋转的球窝连接，并且所述的手柄的近端适于附接到与所述的机器人相关联的机械数字转换器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的球由具有铁磁或顺磁特性的材料制成。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的材料选自由钢、铁、铝及其任意组合组成的组。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的手柄的近端进一步包括适于附接到所述的机械数字转换器的远侧链接上的螺纹孔、外螺纹、夹具、绑带或钩中的至少一个。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述的机械数字转换器探头由单块材料形成。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述的机械数字转换器探头被制成为两个或更多个单独的部件，所述的两个或更多个单独的部件与紧固系统可移除地组装在一起，通过选自以下的过程来操作：拧紧、夹紧、捆绑以及钩住。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述的磁性部分包括磁体，所述的磁体位于所述的主体的内部中，所述的磁体的至少一部分在所述的接收面上暴露。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，在所述的球与所述的磁性部分之间的磁力允许所述的机械数字转换器探头在与所述的磁耦合器耦合时以三个旋转自由度运动。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述的安装构件包括多个突起部，以将所述的磁耦合器在特定的方向上对准在所述的末端执行器上。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的磁耦合器还包括从所述的接收面延伸的多个支撑构件。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述的多个支撑构件为三个支撑构件。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的磁耦合器还包括从所述的接收面延伸的多个支撑构件以及定位在所述的主体内的至少一个旋转轴承，其中，所述的至少一个旋转轴承有助于所述的接收面相对于所述的主体并围绕所述的磁耦合器的中心轴的旋转。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述的多个支撑构件中的至少一个支撑构件还包括一对腿部，用作位于所述的一对腿部之间的轴承的框架，每个所述的轴承接触所述的球。

14.一种用于校准机器人的机械臂的方法，所述的方法包括：

通过权利要求1所述的装置，将机械数字转换器臂磁耦合至机械臂的末端执行器；

将所述的机械臂操纵到多个校准位置；

在每个校准位置暂停所述的机械臂；

在每个校准位置记录机械臂的一组关节值；

用所述的机械数字转换器在每个校准位置测量末端执行器的空间位置；

采用校准算法利用该组关节值和在每个校准位置记录并测量的空间位置，来识别所述的机械臂的一组运动学参数；以及

执行该组机器人运动学参数以完成机械臂的校准。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括使用路径方程式来计算所述的机械臂被操纵到的多个校准位置，其中所述的路径方程式确定多组关节命令，每组关节命令为所述的末端执行器指定校准位置。