[发明专利]一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置与方法

说明书

本发明属于空间运动机构测量的技术领域，特别是涉及柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置与方法，测量装置包括机架、驱动关节、柔性梁、位移引导机构、末端机构及激光传感器组；位移引导机构设置在机架上，位移引导机构上设有供柔性梁经过的间隙；位移引导机构用于引导柔性梁的运动方向，稳定柔性梁的姿态；柔性梁设有多根，柔性梁一端被驱动关节夹持，另一端与末端机构连接；在驱动关节的驱动下，每根柔性梁在受到驱动关节对它的摩擦力和末端机构对它的压力作用下发生弯曲变形，带动末端机构产生三维运动。本发明能够解决现有的机器人末端机构位姿不能通过使用单一传感器类型准确进行多自由度测量的技术问题。

技术领域

本发明属于空间运动机构测量的技术领域，特别是涉及一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置与方法。

背景技术

现有技术中，多关节机器人含有若干经关节连接的连杆，工程师通过驱动器控制关节移动或转动可使机器人末端机构达到期望的位姿，进而与环境交互，完成工程师给定的工作。在已知机器人准确的某一时刻位姿的前提下，在解算机中将人们期望的末端机构位姿代入逆运动学方程解算出连杆长度和关节变量，再输入控制器中控制驱动器使关节产生相应的线位移或角度，才能使机器人末端机构运动到下一时刻的期望位姿。可见，对机器人的末端机构位姿进行准确的计算在机器人领域中尤为重要。实现机器人末端机构位姿多自由度测量是准确计算机器人运动轨迹、提高运动精度的关键。搭建末端机构传感器进行末端机构位姿计算无疑是一个有效的解决方法。

但是目前国内单个传感器能够检测的自由度有限，仅搭载单个传感器不能准确地对机器人末端机构位姿进行测量，由此现有技术中有搭载多个激光测距仪和相机组合来对机器人末端机构位姿进行多自由度测量的技术方案，但是技术方案需要使用不同种类的装置并高度依赖相机拍摄精度，存在测量算法复杂且测量结果不够准确等问题。

发明内容

为解决现有技术所存在的问题，本发明提供一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置与方法，在机器人末端机构上搭载多个激光传感器，不依赖视觉识别工具能够一次性测量末端机构高度和绕X、Y轴的角度，测量效率高，有利于准确快速地反馈机器人末端机构的实时信息，便于空间运动机构实现全闭环控制。

一方面，本发明实施例提供一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量装置，包括机架、驱动关节、柔性梁、位移引导机构、末端机构及激光传感器组；激光传感器组安装在末端机构上；驱动关节安装在机架上；

位移引导机构设置在机架上，位移引导机构上设有供柔性梁经过的间隙；位移引导机构用于引导柔性梁的运动方向，稳定柔性梁的姿态；

柔性梁设有多根，柔性梁一端被驱动关节夹持，另一端与末端机构连接；在驱动关节的驱动下，每根柔性梁在受到驱动关节对它的摩擦力和末端机构对它的压力作用下发生弯曲变形，带动末端机构产生三维运动。

优选地，所述位移引导机构为轴承支架，轴承支架包括第一轴承、第二轴承及支架，第二轴承与第一轴承均安装在支架上，第一轴承位于第二轴承的下方；第二轴承与第一轴承的轴线平行，并在第二轴承与第一轴承之间留有可让柔性梁经过的间隙。进一步优选地，第一轴承的半径小于第二轴承的半径。

优选地，驱动关节包括电机、电机支架、挤压支架、轴承和进料齿轮；

电机支架包括相垂直的第一安装面和第二安装面，第一安装面上固定电机，第二安装面与机架连接；挤压支架设有两个，且均固定在电机支架的第一安装面上，两个挤压支架的内侧之间固定有轴承和进料齿轮；进料齿轮与电机的输出端连接，进料齿轮与所述轴承之间留有柔性梁经过的间隙。

进一步地，每个挤压支架的外侧分别固定有接头，所述接头内部固定有软管，软管与接头的轴线重合并经过进料齿轮与所述轴承之间的间隙；接头套设于柔性梁的末端。

另一方面，本发明实施例还提供一种柔性细杆驱动的空间并联机器人末端测量方法，包括如下步骤：