机器人灵巧手手指标定装置及方法与流程

本发明涉及机器人机械手零位标定技术领域，特别涉及一种机器人灵巧手手指标定装置及方法。

背景技术：

机器人灵巧手的零位误差是影响灵巧手绝对定位精度的主要因素，灵巧手的零位误差是指各关节在初始位置时实际位置与理论位置的偏差，零位标定的目的是对零位误差进行辨识和补偿。

目前机器人的零位标定主要应用在工业机器人，比如OTC、KUKA、ABB等都有自己独特的零位标定方法。同时也有关于机器人手臂关节的零点定位方法，比如利用绝对式位置传感器来确定关节位置的方法，但是该方法成本较高，并且传感器只能安装在关节处，使机构复杂化；还有比如采用机械限位开关的信号确定关节位置的方法，但是这种方法精度不高，同时会产生振动和磨损。还比如应用光电开关信号的方法，但是其检测会受到水、油污等影响。相对于机器人关节来说，灵巧手结构更为紧凑，不利于实现灵巧手手指的零位标定。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有机器人灵巧手零位标定装置精度低、结构复杂的技术缺陷，提供一种机器人灵巧手手指标定装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种机器人灵巧手手指标定装置，包括手掌背壳、拇指部装、食指部装、中指部装、垫块、传感接近板、传感器支架、传感器、连接轴；

所述拇指部装、所述食指部装、所述中指部装分别与所述手掌背壳连接，所述中指部装通过所述连接轴与所述食指部装相连，所述食指部装指节的转动带动所述中指部装指节的联动；

所述拇指部装及所述食指部装上分别固定设置有所述垫块，所述垫块上固定设置有传感器接近板，所述传感器接近板具有凸台结构，所述手掌背壳上固定设置有传感器；

所述拇指部装运动，使所述传感器接近板接近的凸台靠近所述传感器，并发生感应时，确定零位位置。

一些实施例中，所述传感器通过传感器支架固定设置于所述手掌背壳上。

一些实施例中，所述拇指部装包括拇指电机、拇指安装座、拇指指节及拇指齿轮，所述拇指电机固定在所述拇指安装座上，并通过所述拇指齿轮啮合带动所述拇指指节转动。

一些实施例中，所述传感器为电感式接近传感器，当所述传感器接近板凸台进入所述电感式接近传感器的感应区域时，所述电感器传感器震荡衰减，并转化为开关信号，驱动所述拇指电机停止转动。

一些实施例中，所述垫块固定在所述拇指电机输出轴的齿轮上，来调节所述传感器接近板与所述传感器的感应距离。

一些实施例中，所述食指部装包括食指电机、食指安装座、食指指节及食指齿轮，所述食指电机固定在所述食指安装座上，并通过所述食指齿轮啮合带动所述食指指节转动。

一些实施例中，所述垫块固定在所述食指电机输出轴的齿轮上，来调节所述传感器接近板与所述传感器的感应距离。

此外，本发明还公开了一种机器人灵巧手手指标定方法采用上述的机器人灵巧手手指标定装置，包括以下步骤：

确定所述机器人灵巧手手指的零位位置，驱动手指转到理论零位位置；

调节所述垫块和所述传感器接近板，使所述凸台位于所述传感器的感应区域；

检测所述传感器接近板与所述传感器是否发生感应，若否，则重新调节所述垫块和所述传感器接近板，使所述凸台位于所述传感器的感应区域；若是，则确定灵巧手实际零位位置，所述机器人灵巧手停止运动。

一些实施例中，检测所述传感器接近板与所述传感器是否发生感应时，若手指转动到零位位置，所述传感器接近板凸台转入到所述传感器的感应范围，在所述传感器的金属内产生涡流，导致所述传感器振荡衰减，并转变成开关信号控制所述机器人灵巧手手指停止运转。

一些实施例中，拇指和食指成90°，张开并伸直的位置作为零位位置。

本发明的有益效果在于：

本发明的机器人灵巧手手指标定装置具有定位精度高、结构紧凑、不易受外界环境影响的有益效果。

附图说明

图1为本发明机器人灵巧手手指零位标定装置一个具体实施例的结构示意图；

图2为本发明机器人灵巧手手指零位标定装置中传感器接近板的结构示意图；

图3为本发明机器人灵巧手手指标定方法一个具体实施例的流程图。

附图标记说明：

1 手掌背壳 2 拇指部装

3 食指部装 4 中指部装

5 垫块 6 传感器接近板

7 传感器接近板 8 传感器

9 连接轴

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的思路为：本发明灵巧手有四根手指，拇指单独控制，食指与中指联动，有两个电机和传感器。控制电机带动手指转动，人为确定一零位，比如手指全部张开的位置。调节传感器与传感器接近板的位置，使传感器接近板凸台位置与传感器感应位置相对，且距离满足传感器的感应条件。当手指处于非零位位置时，驱动电机带动手指向零位转动，当传感器接近板凸台进入感应区域时，传感器振荡衰减，这种变化转换成开关信号，驱动电机停止转动，从而实现手指的零位标定。

请参阅图1，本发明机器人灵巧手手指零位标定装置一个具体实施例的结构示意图。本发明的机器人灵巧手手指零位标定装置中的垫块不仅设置在拇指部装上，也设置在食指部装上，通过拇指、食指上设置垫块及传感器接近板，以及在手掌背壳上的传感器相互配合来实现灵巧手手指零位标定。在本实施例中，仅示出了在拇指部装上的垫块结构，食指部装上垫块结构以及与手掌背壳上的传感器配合过程与拇指部装相似，此处不再赘述。

本实施例中的机器人灵巧手零位标定装置包括：手掌背壳1、拇指部装2、食指部装3、中指部装4、垫块5、传感器接近板6、传感器支架7、传感器8、连接轴9。

手掌背壳1上有螺纹孔，用来固定拇指部装2、食指部装3、中指部装4、传感器支架7。手掌背壳1可做成不同外形，以便于和手臂或其他构件连接。

拇指部装2由拇指电机、拇指安装座、拇指指节、拇指齿轮等组成。拇指电机固定在拇指安装座上，拇指电机驱动拇指齿轮啮合带动拇指指节的转动。食指部装3与拇指部装1有相似的结构。中指部装4通过连接轴9与食指部装3相连，食指部装3指节的转动带动中指部装4指节的联动，减少了电机数量简化了结构。

垫块5通过螺纹固接在拇指电机输出轴的齿轮上，作用是调节传感器接近板6相对于传感器8的距离。传感器接近板6通过螺钉固接在垫块上5。请参阅图2，本发明机器人灵巧手手指零位标定装置中传感器接近板的结构示意图，其上有凸台作为与传感器8的感应部分。凸台形状不局限于本发明中的形状，可以是其他形状。传感器8通过螺纹固接在传感器支架7上，传感器支架7固接在手掌背壳1靠近传感器接近板6一侧。优选的，本发明中的传感器8是电感式接近传感器。

本发明的机器人灵巧手手指零位标定装置具备以下优点：

该装置结构简单、安装方便、满足灵巧手对于结构紧凑的要求；非接触零位标定，没有振动和磨损，不受油污、水、光等外部环境影响；零位标定方式简单、响应速度快，控制难度低。

此外，本发明还包括一种机器人灵巧手手指标定方法，包括以下步骤：

确定所述机器人灵巧手手指的零位位置，驱动手指转到理论零位位置。调节所述垫块和所述传感器接近板，使所述凸台位于所述传感器的感应区域。检测所述传感器接近板与所述传感器是否发生感应，若否，则重新调节所述垫块和所述传感器接近板，使所述凸台位于所述传感器的感应区域。若是，则确定灵巧手实际零位位置，所述机器人灵巧手停止运动。

具体地，本发明所述机器人灵巧手手指零位标定装置的标定方法为：

首先确定灵巧手手指的零位位置，本实施例中把拇指和食指成90°张开并伸直的位置作为零位位置。电机驱动手指到确定的理论零位位置。安装固定传感器支架7和传感器8，使传感器8感应面朝手内侧。安装垫块5和传感器接近板6，调节固定传感器接近板6的凸台与传感器8感应面相对，感应距离小于0.8mm且不干涉。测试传感器接近板6与传感器8是否发生感应作用。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种机器人灵巧手手指标定装置及方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。