[发明专利]一种三自由度机器人颈部装置及工作方法

说明书

一种三自由度机器人颈部装置及工作方法，属于机器人颈部控制技术领域。本发明提供一种高自由度、高刚度、灵活度高的并联型的机器人颈部装置及工作方法。三自由度机器人颈部装置，电机固定于下平台上，电机的驱动轴与第一连杆的一端固定，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与上平台转动连接，控制系统与传动组双向连接，机器人头部设置于上平台上。三自由度机器人颈部装置的工作方法，实时读取传动组的当前角度信息；处理器识别当前机器人头部的状态；电机根据目标驱动指令进行相对应的转动，从而使机器人头部跟随上平台的动作而动作；直至当前角度信息与目标角度信息一致。本发明主要用于控制机器人头部。

技术领域

本发明属于机器人颈部控制技术领域，具体涉及一种三自由度机器人颈部装置及工作方法。

背景技术

当前市面上的人形机器人颈部自由度普遍较低，一般为一个自由度，也存在有2个以上自由度的颈部结构，但大部分采用串联机构导致机器人头部刚度和动态性能较差。随着人形机器人技术的发展，传统的机器人颈部结构刚度低，灵活性差的缺点越来越明显。

因此，就需要一种高自由度、高刚度、灵活度高的并联型的机器人颈部装置及工作方法。

发明内容

本发明针对现有的机器人颈部自由度低、刚度和动态性能差、灵活度差的缺陷，提供一种高自由度、高刚度、灵活度高的并联型的机器人颈部装置及工作方法。

本发明的技术方案如下：

本发明所涉及的一种三自由度机器人颈部装置，它包括下平台、传动组、上平台、控制系统和机器人头部，所述传动组包括电机、第一连杆和第二连杆，所述电机固定于下平台上，所述电机的驱动轴与第一连杆的一端固定，所述第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，所述第二连杆的另一端与上平台转动连接，所述控制系统与传动组双向连接，所述机器人头部设置于上平台上。

进一步地：所述控制系统包括一号编码器、二号编码器和处理器，所述一号编码器设置于第一连杆与第二连杆的连接处，所述二号编码器设置于第二连杆与上平台的连接处，所述一号编码器和二号编码器的输出端与处理器的输入端连接，所述处理器的输出端与电机连接。

进一步地：所述第一连杆与第二连杆之间采用转动副转动连接，所述第二连杆与上平台之间采用转动副转动连接，所述一号编码器和二号编码器的输入端分别与转动副连接。

进一步地：所述传动组的数量至少为三组，所述一号编码器和二号编码器的数量与传动组的数量相适应。

进一步地：所述传动组均匀分布在所述上平台上。

进一步地：所述第一连杆与电机的驱动轴之间采用键槽固定。

进一步地：它还包括第三连杆，所述第三连杆的一端固定于上平台的下端，所述第三连杆的另一端与第二连杆转动连接。

本发明所述的一种三自由度机器人颈部装置的工作方法，它包括以下步骤：

S1、一号编码器和二号编码器实时读取传动组的当前角度信息；

S2、处理器将所述角度信息与初始状态的角度信息进行比较，从而识别当前机器人头部的状态；

S3、所述处理器根据目标动作指令生成传动组的目标角度信息和电机的目标驱动指令；

S4、所述电机根据目标驱动指令进行相对应的转动，从而带动第一连杆绕电机的驱动轴转动，第二连杆在第一连杆的带动下拉动上平台，从而使机器人头部跟随上平台的动作而动作；

S5、重复S4，直至一号编码器和二号编码器检测到传动组的当前角度信息与目标角度信息一致，即机器人头部完成目标指令。