[发明专利]一种基于手眼伺服的机器人末端执行器

权利要求书

1.一种基于手眼伺服的机器人的末端执行器（100），用于连接在机器人的机械臂（13）上，能够跟随机械臂（13）的末端关节的旋转而同步转动；机械臂（13）安装在移动平台（14）上，能够停靠在橡胶树（15）前；橡胶树（15）上具有人工开割的割线（151）；移动平台（14）中安装有上位机作为系统控制中枢，其特征在于：

末端执行器（100）包括法兰盘（1）、力矩传感器（2）、上支架（3）、后激光测距传感器（4）、前激光测距传感器（5）、侧支架（6）、环形光源（7）、相机（8）、刀片（9）、下激光测距传感器（10）、下支架（11）和陀螺仪（12）；

末端执行器（100）通过法兰盘（1）安装在机械臂（13）的末端；

在末端执行器（100）的切割运动过程中，其左侧为前方，右侧为后方；

法兰盘（1）上安装有侧支架（6）、上支架（3）和下支架（11）；

侧支架（6）安装在法兰盘（1）的左侧，其上安装有环形光源（7）和相机（8）；环形光源（7）的中心具有一中心容纳空间，相机（8）位于所述环形光源（7）的中心容纳空间内；环形光源（7）的照射方向以及相机（8）的图像采集方向均垂直于法兰盘（1）平面向外，朝向橡胶树（15）的工作面；

力矩传感器（2）安装在法兰盘（1）中心位置；力矩传感器（2）与刀片（9）之间安装有陀螺仪（12）；

刀片（9）倾斜安装，刀片（9）的刀头朝向橡胶树（15）；

上支架（3）安装在法兰盘（1）上，位于力矩传感器（2）上方；后激光测距传感器（4）和前激光测距传感器（5）固定在上支架（3）上，并排竖直安装，检测方向垂直于法兰盘（1）平面向外，朝向橡胶树（15）的工作面，用于测量末端执行器（100）与割线（151）上方树干表面的距离；在水平方向上，前激光测距传感器（5）位于后激光测距传感器（4）的左侧，相机（8）位于前激光测距传感器（5）的左侧；

下支架（11）上安装有下激光测距传感器（10），检测方向垂直于法兰盘（1）平面向外，朝向橡胶树（15）的工作面，用于测量末端执行器（100）与割线（151）下方树干表面的距离；

后激光测距传感器（4）、前激光测距传感器（5）和下激光测距传感器（10）的激光发射窗口均平行于刀片（9）的刀头平面向外；下激光测距传感器（10）的光斑点与刀片（9）的刀尖点、后激光测距传感器（4）的光斑点三者三点共线，三者的连线垂直于水平面；

相机（8）的镜头与刀片（9）的刀尖点高度平齐；

力矩传感器（2）、后激光测距传感器（4）、前激光测距传感器（5）、环形光源（7）、相机（8）、下激光测距传感器（10）、陀螺仪（12）、机械臂（13）分别与上位机电连接。

2.如权利要求1所述的基于手眼伺服的机器人的末端执行器（100），其特征在于：环形光源（7）采用白色LED背光源，为相机（8）补光。

3.如权利要求1所述的基于手眼伺服的机器人的末端执行器（100），其特征在于：刀片（9）的本体与水平面的夹角为30°。

4.如权利要求1所述的基于手眼伺服的机器人的末端执行器（100），其特征在于：下支架（11）横置安装在法兰盘（1）上，位于力矩传感器（2）下方。

5.如权利要求1所述的基于手眼伺服的机器人的末端执行器（100），其特征在于：操作者在安装调试过程中，对相机（8）和刀片（9）的位置进行手眼标定，采用Eye-in-Hand形式。