一种机械臂坐标系控制系统的制作方法

本发明涉及机械控制领域，特别涉及一种机械臂坐标系控制系统。

背景技术：

机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

现有技术中机械臂的示教目前广泛采用的技术是示教器示教，用户通过示教器控制按钮进行机械臂的控制，这种方式的缺点是操作难度较大，用户需要熟练掌握示教器的操作方法，人机交互的亲和力较低。另一种方式是通过人直接掰动机械臂的方式来进行示教，该方式技术难度较高，同时对于不正确的误操作，会对人和机械臂造成一定的危险。

技术实现要素：

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种操作难度低使用安全的机械臂坐标系控制系统，用于机械臂的示教。

为解决上述技术问题，本发明创造的实施例采用的一个技术方案是：提供一种机械臂坐标系控制系统，包括：

鼠标，获取位移控制指令，并将所述位移控制指令转化为电信号；

单片机，所述单片机与所述鼠标连接，所述单片机接收所述鼠标发送的电信号，并将所述电信号转化为机械位移坐标信号；

机械臂，所述机械臂与所述单片机连接，所述机械臂一端设有进行一种或多种工序的功能性部件，所述机械臂接收所述单片机发送的机械位移坐标，并将所述设有功能性部件的一端移动至机械位移坐标信号表征的终点坐标处。

可选地，所述机械臂坐标系控制系统包括：基座，所述机械臂远离所述功能性部件的一端连接在所述基座上，所述基座上开设有固定装置，用于将所述基座固定在承载所述基座的承载件上。

可选地，所述基座相对的两端开设有在水平方向上趋向于远离所述机械臂的伸缩装置，以使所述基座适应于不同尺寸的承载件。

可选地，所述机械臂包括：机械臂转台，所述机械臂转台固定在所述基座表面，用于通过绕所述基座中心线转动，调节所述机械臂在水平面内的方向。

可选地，所述机械臂还包括：基座电机，所述基座电机设置在所述机械臂转台上，用于通过所述单片机发送的机械位移坐标，带动所述机械臂转台绕所述基座中心线转动，以使所述机械臂转台调节所述机械臂在水平面内的方向。

可选地，所述机械臂还包括：大臂，所述大臂可活动的设置于所述机械臂转台上，用于通过在竖直方向内进行转动，调节所述机械臂在竖直方向和水平方向内的位移坐标。

可选地，所述机械臂还包括：小臂，所述小臂可转动的连接在所述大臂的一端，用于在所述大臂指向的位移坐标内，调节所述机械臂在竖直方向和水平方向内的位移坐标。

可选地，所述机械臂还包括：大小臂电机，所述大小臂电机固定在所述机械臂转台上，所述大小臂电机与所述大臂转轴连接，用于通过所述单片机发送的机械位移坐标，带动所述机大臂转动，以使所述大臂调节所述机械臂在竖直方向和水平方向内的位移坐标；

所述大小臂电机与所述小臂传动连接，用于通过传动方式控制所述小臂绕所述大臂转动，以使所述小臂在所述大臂指向的位移坐标内，调节所述机械臂在竖直方向和水平方向内的位移坐标。

可选地，所述机械臂还包括：所述小臂一端端部连接有功能性部件，所述功能性部件与所述小臂转动连接，所述功能性部件与所述大小臂电机传动连接。

可选地，所述机械臂坐标系控制系统还包括：定标调节器，所述定标调节器设置在所述机械臂上，与所述单片机与机械臂连接，用于检测所述机械臂的累加滞后量，并根据所述累加滞后量调整所述机械位移坐标后，发送调整后的机械位移坐标至所述机械臂。

本发明实施例的有益效果是：通过单片机将鼠标发出的控制指令转化为能够使机械臂执行的机械位移坐标信号，以此达到用鼠标控制机械臂运动进行示教的目的，鼠标交互提高了人机交互的亲和力，同时机械臂的操作精度得到了较高的满足，同时也降低机械臂示教的危险性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例机械臂坐标系控制系统结构框图；

图2为本发明实施例机械臂的结构示意图。

附图标记说明：10、机械臂；1、大臂；2、小臂；3、功能性部件；4、大小臂电机；5、基座电机；6、机械臂转台；7、基座；20、单片机；30、鼠标。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请参阅图1，图1为机械臂10坐标系控制系统结构框图。

如图1所示，一种机械臂10坐标系控制系统，其特征在于，包括：鼠标30、单片机20和机械臂10。其中，鼠标30获取位移控制指令，并将所述位移控制指令转化为电信号；所述单片机20与所述鼠标30连接，所述单片机20接收所述鼠标30发送的电信号，并将所述电信号转化为机械位移坐标信号；所述机械臂10与所述单片机20连接，所述机械臂10一端设有进行一种或多种工序的功能性部件3，所述机械臂10接收所述单片机20发送的机械位移坐标，并将所述设有功能性部件3的一端移动至机械位移坐标信号表征的终点坐标处。

具体地，通过前后左右移动鼠标30的位置来实时的控制机械臂10在笛卡尔坐标系中的x\y坐标的位置。通过滚动鼠标30中键来调整机械臂10的运动速度。

鼠标30与单片机20之间通过USB接口与单片机20连接，鼠标30采集用户发出的控制指令，并将该指令通过USB连接线发送至单片机20。单片机20接收到用户鼠标30发送的用户指令后，将该用户指令根据预设的转化规则，转化为机械坐标信号。单片机20与机械臂10连接，单片机20将转化后的机械坐标信号发送到机械臂10，机械臂10执行该机械坐标信号进行运动，将机械臂10上的功能性部件3转动至该机械坐标信号指向的终点坐标处为止。

上述实施方式通过单片机20将鼠标30发出的控制指令转化为能够使机械臂10执行的机械位移坐标信号，以此达到用鼠标30控制机械臂10运动进行示教的目的，鼠标30交互提高了人机交互的亲和力，同时机械臂10的操作精度得到了较高的满足，同时也降低机械臂10示教的危险性。

请参阅图2，图2为本实施例机械臂10的结构示意图。

如图2所示，在一些实施方式中，机械臂10坐标系控制系统包括：基座7，所述机械臂10远离所述功能性部件3的一端连接在所述基座7上，所述基座7上开设有固定装置，用于将所述基座7固定在承载所述基座7的承载件上。

具体地，基座7是由金属材料构成的金属圆盘，但基座7的具体形状不局限与此，根据具体应用场景的不同，基座7的形状能够为：椭圆形、三角形、方形或者其它多边形。基座7的边缘位置开设有固定装置，固定装置具体是指在基座7上呈环状排列的螺孔，基座7通过插入该螺孔的螺钉固定在承载件(图未示)上。承载件是用来按住机械手的平台，承载件能够为固定设置的支架或者墙壁等。

在一些选择性实施例中，用于安装基座7的承载件的形状，以及承载件上开设的与基座7螺孔配合的螺孔位置不能完美适配时，基座7则无法安装在承载件上，为解决上述问题,本实施方式中，基座7相对的两端开设有在水平方向上趋向于远离所述机械臂10的伸缩装置，以使所述基座7适应于不同尺寸的承载件。

具体地，基座7底部开设有滑动槽(图未示)，基座7相对的两端通过与滑动槽配合的滑动板(图未示)与基座7连接，基座7两端能够通过滑动板与滑动槽之间的滑动伸缩自由度，远离或接近机械臂10，以使基座7能够适配于适应不同类型的载体件，同样也能够适应由于加工误差造成的不完全适配的情形。

机械臂10包括：机械臂转台6，所述机械臂转台6固定在所述基座7表面，用于通过绕所述基座7中心线转动，调节所述机械臂10在水平面内的方向。机械臂转台6通过中心轴与基座7连接，使机械臂转台6能够随基座7中心线进行转动，以便于调整机械臂10在水平方向上的角度。

机械臂10还包括：基座电机5，所述基座电机5设置在所述机械臂转台6上，用于通过所述单片机20发送的机械位移坐标，带动所述机械臂转台6绕所述基座7中心线转动，以使所述机械臂转台6调节所述机械臂10在水平面内的方向。基座电机5设置在机械臂转台6上，为机械臂转台6绕基座7进行转动提供动力。

机械臂10还包括：大臂1、大臂1和大小臂电机4。其中，所述大臂1可活动的设置于所述机械臂转台6上，用于通过在竖直方向内进行转动，调节所述机械臂10在竖直方向和水平方向内的位移坐标。所述小臂2可转动的连接在所述大臂1的一端，用于在所述大臂1指向的位移坐标内，调节所述机械臂10在竖直方向和水平方向内的位移坐标。所述大小臂电机4固定在所述机械臂转台6上，所述大小臂电机4与所述大臂1转轴连接，用于通过所述单片机20发送的机械位移坐标，带动所述机大臂1转动，以使所述大臂1调节所述机械臂10在竖直方向和水平方向内的位移坐标；

所述大小臂电机4与所述小臂2传动连接，用于通过传动方式控制所述小臂2绕所述大臂1转动，以使所述小臂2在所述大臂1指向的位移坐标内，调节所述机械臂10在竖直方向和水平方向内的位移坐标。小臂2一端端部连接有功能性部件3，所述功能性部件3与所述小臂2转动连接，所述功能性部件3与所述大小臂电机4传动连接。传动连接具体是指：通过链条或者传送带的方式进行动能传递。

功能性部件3具体是指机械手用于进行何种工序，如机械手用于抓取物品，则功能性部件3为吸盘或者伸缩手，若机械手用于焊接，则功能性部件3为各类焊接工具。

在一些选择性实施方式中，机械臂10坐标系控制系统还包括：定标调节器(图未示)，所述定标调节器设置在所述机械臂10上，与所述单片机20与机械臂10连接，用于检测所述机械臂10的累加滞后量，并根据所述累加滞后量调整所述机械位移坐标后，发送调整后的机械位移坐标至所述机械臂10。定标调节器具体是指摄像定标装置，机械臂10在使用过程中，各部件之间通过转动连接，长久使用的机械摩擦会使机械臂10出现磨损误差，致使机械臂10在执行时，其实际运动的位置会与命令到达的位置出现偏差，造成控制精确度下降。在本实施方式中，采用摄像头作为定标调节器，记录机械臂10实际执行任务与目标之间的细微差距，并计算出该细微差距导致的累加滞后量，将该累加滞后量作为定标补充数值，在接到控制指令后，自动添加该累加滞后量至机械位移坐标。

举例说明：定标调节器检测出，由于摩擦损耗，机械臂10与每次的转动位移量与目标位置之间的存在0.5cm的误差，则当定标调节器接收到单片机20发送的机械位移坐标的数据后，在该数据的基础上加0.5cm的转动量，以补偿机械臂10磨损造成的累加误差。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本发明内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。