[发明专利]一种基于手眼伺服的机器人末端执行器

说明书

本发明涉及机器人装备领域，具体涉及一种基于手眼伺服的机器人末端执行器，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，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)；本发明自动化程度高，自主完成割胶作业中的关键参数感知和割胶末端控制。

技术领域

本发明涉及机器人装备领域，具体涉及一种基于手眼伺服的机器人末端执行器。

背景技术

协作机器人是一种能够与人类在工作空间中进行近距离互动的机器人，具有低成本、柔性生产、灵活部署和高精度等优点。协作机器人作为工业机器人的一个细分领域，近年来取得了飞速发展，已经应用于汽车装配、3C制造、医疗、仓促物流等众多领域。末端执行器作为重要的信息感知和动作执行配件，不断拓展协作机器人的应用领域和发展方向。

本发明建立了一套多传感器融合的协作机器人末端执行器控制作业系统。具体到应用领域，以天然橡胶的割胶作业为例说明。割胶作业是少数几个未能实现机械化的农业领域之一，长期依赖人工。而割胶又是一个需要较高技术的手工行业，对于胶工操作的精度要求较高。探索协作机器人在天然橡胶割胶领域的应用研究很有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于手眼伺服的机器人末端执行器，其建立了多传感器融合的控制机制，实现了对于割胶刀运动轨迹的二次精定位，使用机械臂完成精准的割胶作业。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

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，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；