齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置及控制方法与流程

文档序号:12369822阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置,用于抓握物体,其特征在于:包括基座、第一指段、第二指段、近关节轴、远关节轴、第一电机、第二电机、第一停抓传感器、第二停抓传感器、第一接触传感器、第二接触传感器、第一停放传感器、第二停放传感器、初位传感器、控制模块、电机驱动模块以及第一传动机构、第二传动机构、第一齿轮、第二齿轮、齿轮组,

所述第一电机与所述基座的下部固定连接,所述第二电机与所述基座的下部固定连接且与所述第一电机并排设置,所述近关节轴的轴线与所述远关节轴的轴线平行,所述控制模块包括第一停放输入端、第二停放输入端、第一停抓输入端、第二停抓输入端、第一接触输入端、第二接触输入端、初位输入端、电机驱动输出端和复位端,

所述近关节轴活动套设在所述基座中,

所述远关节轴活动套设在所述第一指段中,

所述第一指段套接在所述近关节轴上,所述第二指段套接在所述远关节轴上,

所述第一传动机构设置在所述基座中,所述第一电机的输出轴与第一传动机构的输入端相连,所述第一传动机构的输出端套接在所述近关节轴的一端上,

所述第二传动机构设置在基座中且与所述第一传动机构并排设置,所述第二电机的输出轴与所述第二传动机构的输入端相连,所述第二传动机构的输出端活动套设在所述近关节轴上,

所述第二传动机构的输出端与所述第一齿轮相连,所述第一齿轮活动套接在所述近关节轴上,

所述第二齿轮套接在所述远关节轴上,

所述第二齿轮与所述第二指段固定连接,

所述齿轮组安装在所述第一指段中,包括至少一个齿轮或相啮合的多个齿轮,所述齿轮组的输入齿轮与第一齿轮啮合,所述齿轮组的输出齿轮与所述第二齿轮相啮合,

所述第一齿轮的传动半径与所述第二齿轮的传动半径相等。

2.根据权利要求1所述的齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置,其特征在于:

其中,所述控制模块的复位端用于接收复位信号,

所述控制模块的电机驱动输出端与所述电机驱动模块的输入端连接,所述电机驱动模块的输出端分别与第一电机、第二电机的引线连接,

所述第一接触传感器的信号引出端与所述控制模块的第一接触输入端连接,

所述第一接触传感器固定安装在所述第一指段的正向抓取面上用于采集所抓物体碰触第一指段正向的信息,

所述第二接触传感器的信号引出端与所述控制模块的第二接触输入端连接,

所述第二接触传感器固定安装在所述第一指段的反向抓取面上用于采集所抓物体碰触第一指段反向的信息,

所述第一停抓传感器的信号引出端与所述控制模块的第一停抓输入端连接,所述第一停抓传感器固定安装在第二指段的正向抓取面上用于采集所抓物体碰触第二指段正向的信息,

所述第二停抓传感器的信号引出端与所述控制模块的第二停抓输入端连接,所述第二停抓传感器固定安装在所述第二指段的反向抓取面上用于采集所抓物体碰触第二指段反向的信息,

所述第一停放传感器的信号引出端与所述控制模块的第一停放输入端连接,所述第一停放传感器固定安装在所述基座上用于采集第一指段相对于所述基座绕近关节轴正向转动到某个设定角度的信息,

所述第二停放传感器的信号引出端与所述控制模块的第二停放输入端连接,所述第二停放传感器固定安装在所述基座上用于采集第一指段相对于基座绕近关节轴反向转动到某个设定角度的信息,

所述初位传感器的信号引出端与所述控制模块的初位输入端连接,所述初位传感器固定安装在所述基座的中间板上用于采集第二指段与所述基座垂直位置的信息,

所述控制模块接收来自上述的传感器的各种信号,并发送指令给所述电机驱动模块来驱动所述第一电机、所述第二电机转动,实现所述第一指段、第二指段的弯曲或伸直。

3.根据权利要求1所述的齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置,其特征在于:

其中,所述第一传动机构包括第一减速器、第一锥齿轮、第二锥齿轮、过渡轴、第一带轮、第二带轮和第一传动带,

所述第一电机的输出轴与所述第一减速器的输入轴相连,

所述第一锥齿轮套接固定在所述第一减速器的输出轴上,

所述第二锥齿轮套接固定在所述第一过渡轴上,

所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合,

所述第一过渡轴套设在所述基座中,所述第一带轮套接固定在第一过渡轴上,

所述第二带轮套接固定在所述近关节轴上,

所述第一传动带连接第一带轮和第二带轮,三者形成带轮传动关系。

4.根据权利要求1所述的齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置,其特征在于:

其中,所述第二传动机构包括第二减速器、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二过渡轴、第三带轮、第四带轮和第二传动带,

所述第二电机的输出轴与所述第二减速器的输入轴相连,

所述第三锥齿轮套接固定在所述第二减速器的输出轴上,

所述第四锥齿轮套接固定在所述第二过渡轴上,

所述第三锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合,

所述第二过渡轴套设在所述基座中,所述第三带轮套接固定在第一过渡轴上,

所述第四带轮活动套接在所述近关节轴上,

所述第二传动带连接第三带轮和第四带轮,三者形成带轮传动关系。

5.根据权利要求1所述的齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置,其特征在于:

其中,所述第一接触传感器、第二接触传感器、第一停抓传感器、第二停抓传感器、第一停放传感器、第二停放传感器以及初位传感器为采用多个基本传感器呈阵列布置而得到的传感器组合,

所述基本传感器为位移传感器、压力传感器以及力矩传感器中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置,其特征在于:

其中,所述控制模块采用计算机、PLD、CPLD、PLC、单片机、DSP和FPGA中的一种或几种的组合,

控制模块内含有A/D转换电路。

7.一种齿轮传动双向平夹感知自适应机器人手指装置的控制方法,其特征在于,具有以下步骤:

1)、令复位标志位为R,令第一停抓标志位为A,令第二停抓标志位为B,令第一接触标志位为C,令第二接触标志位为D,令第一停放标志位为E,令第二停放标志位为F,令初位标志位为G,开始时,令复位标志位R=0;

2)、当控制模块的第一停抓输入端接收到第一停抓传感器的第一停抓信号,则令第一停抓标志位A=1,否则令停抓标志位A=0;

3)、当控制模块的第二停抓输入端接收到第二停抓传感器的第二停抓信号,则令第二停抓标志位B=1,否则令停抓标志位B=0;

4)、当控制模块的第一接触输入端接收到第一接触传感器的第一接触信号,则令第一接触标志位C=1,否则令第一接触标志位C=0;

5)、当控制模块的第二接触输入端接收到第二接触传感器的第二接触信号,则令第二接触标志位D=1,否则令第二接触标志位D=0;

6)、当控制模块的第一停放输入端接收到第一停放传感器的第一停放信号,则令第一停放标志位E=1,否则令停放标志位E=0;

7)、当控制模块的第二停放输入端接收到第二停放传感器的第二停放信号,则令第二停放标志位F=1;否则令停放标志位F=0;

8)、当控制模块的初位输入端接收到初位传感器的初位信号,则令初位标志位G=1,否则令停放标志位G=0,

9)、当控制模块的复位端接收到复位信号,则令复位标志位R=1,并进行步骤11),否则进行步骤10);

10)、当控制模块的第一接触输入端接收到第一接触信号,即第一接触标志位C=1,则进行步骤12),否则进行步骤13);

11)、当控制模块的初位输入端接收到初位信号,即初位标志位G=1,则进行步骤25),否则进行步骤26);

12)、控制模块控制第一电机停转,当控制模块的第一停抓输入端接收到第一停抓信号,即第一停抓标志位A=1,则进行步骤22),否则进行步骤23);

13)、当控制模块的第一停抓输入端接收到第一停抓信号,即第一停抓标志位A=1,则进行步骤12),否则进行步骤14);

14)、当控制模块的第一停放输入端接收到第一停放信号,即第一停放标志位E=1,则进行步骤15),否则进行步骤16);

15)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第一电机正转,使得第一指段绕近关节轴向正向转动一个小角度,当控制模块的第二接触输入端接收到第二接触信号,即第二接触标志位D=1,则进行步骤17),否则进行步骤18);

16)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第一电机反转,使得第一指段绕近关节轴向反向转动一个小角度,当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤10),否则进行步骤11);

17)、控制模块控制第一电机停转,当控制模块的第二停抓输入端接收到第二停抓信号,即第二停抓标志位B=1,则进行步骤22),否则进行步骤24);

18)、当控制模块的第二停抓输入端接收到第二停抓信号,即第二停抓标志位B=1,则进行步骤17),否则进行步骤19);

19)、当控制模块的第二停放输入端接收到第二停放信号,即第二停放标志位F=1,则进行步骤20),否则进行步骤21);

20)、控制模块控制第一电机停转,进行步骤1);

21)、当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤11),否则进行步骤15);

22)、控制模块控制第二电机停转,进行步骤1);

23)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第二电机反转,使得第二指段绕远关节轴向反向转动一个小角度,当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤11),否则进行步骤12);

24)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第二电机正转,使得第二指段绕远关节轴向正向转动一个小角度,当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤11),否则进行步骤25);

25)、当控制模块的第二停抓输入端接收到第二停抓信号,即第二停抓标志位B=1,则进行步骤22),否则进行步骤24);

26)、控制模块控制第二电机停转,当控制模块的第二接触输入端接收到第二接触信号,即第二接触标志位D=1,则进行步骤30);否则进行步骤31);

27)、当控制模块的第一停抓输入端接收到第一停抓信号,即第一停抓标志位A=1,则进行步骤28),否则进行步骤29);

28)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第二电机正转,使得第二指段绕远关节轴向正向转动一个小角度,当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤27),否则进行步骤10);

29)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第二电机反转,使得第二指段绕远关节轴向反向转动一个小角度,当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤11),否则进行步骤10);

30)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第一电机反转,使得第一指段绕近关节轴向反向转动一个小角度,当控制模块的第一停放输入端接收到第一停放信号,即第一停放标志位E=1,则进行步骤20),否则进行步骤33);

31)、当控制模块的第二停放输入端接收到第二停放信号,即第二停放标志位F=1,则进行步骤20),否则进行步骤32);

32)、在预定的小时间段⊿t内,控制模块驱动第一电机正转,使得第一指段绕近关节轴向正向转动一个小角度,当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤34),否则进行步骤10);

33)、当控制模块的复位端接收到复位信号,即复位标志位R=1,则进行步骤34),否则进行步骤10);

34)、当控制模块的第二接触输入端接收到第二接触信号,即第二接触标志位D=1,则进行步骤30);否则进行步骤31);

35)、当控制模块接收到关机信号时,结束,否则进行步骤1)。

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