一种机械臂末端设备的识别系统的制作方法

本实用新型涉及设备识别技术，尤其涉及一种机械臂末端设备的识别系统。

背景技术：

机械臂属于一种自动化机械装置，其在工业制造、医疗等技术领域得到了广泛地应用。机械臂的形态多种多样，但机械臂大都具有一个共同的特点，即能够接受控制指令，并根据控制指令在二维或三维空间中的某处执行相应的作业动作。

相关技术中，机械臂执行的运动轨迹等作业动作与机械臂末端装配的具体末端设备类型和型号等属性相关。例如，当机械臂末端装配的末端设备是焊接设备时，机械臂则根据相应的焊接控制指令，执行焊接操作对应的作业动作；当机械臂末端装配的末端设备是螺丝锁紧设备时，机械臂则根据相应的锁紧控制指令，执行螺丝锁紧操作对应的作业动作。

当机械臂末端装配的末端设备需要进行更换时，一般是由机械臂操作人员根据更换后的目标末端设备的类型，人为对机械臂中处理器需要加载的驱动和/或控制接口等核心程序进行更换，以便机械臂能够执行与目标末端设备匹配的作业动作。由操作人员对机械部需要加载的核心程序进行人工更换，不仅耗费的作业时间较长，在面对类型较多时的末端设备时，人工加载对应的驱动和/或控制接口等核心程序可能出现错误。

因此可以看出，现有技术中更换机械臂末端装配的末端设备的过程耗时长、准确性底，导致末端设备的更换效率低。

技术实现要素：

本实用新型提供一种机械臂末端设备的识别系统，以提高机械臂末端设备更换效率。

本实用新型实施例提供了一种机械臂末端设备的识别系统，包括：

机械臂；

末端设备；

末端连接部，所述末端连接部位于所述机械臂的末端，当所述机械臂与所述末端设备组装时，所述末端设备与所述末端连接部配合以固定在所述机械臂上；

识别部件，包括信号端和识别端，所述信号端设置在所述末端设备上，所述识别端设置在所述末端连接部上，当所述机械臂与所述末端设备组装时，所述信号端与识别端接触；

处理器，设置于所述机械臂中，与所述识别端连接，所述处理器用于通过所述识别端获取所述末端设备的设备特征信息，根据所述设备特征信息识别所述末端设备的类型。

进一步的，所述识别端为所述末端连接部上设置的电参数检测引脚，所述电参数检测引脚与所述处理器相连；

所述信号端为所述末端设备上设置的触点，所述触点用于检测所述末端设备的设备特征信息；

当所述机械臂与所述末端设备组装时，所述电参数检测引脚与所述触点紧密接触。

进一步的，所述电参数检测引脚包括电阻引脚，所述触点包括电阻触点；

当所述末端设备与所述机械臂组装时，所述电阻触点与所述末端设备上的电阻检测引脚紧密接触，所述电阻触点用于检测所述末端设备的阻值。

进一步的，所述电参数检测引脚包括电压引脚，所述触点包括电压触点，所述电压触点用于检测所述末端设备的工作电压。

进一步的，所述电参数检测引脚包括总线引脚，所述触点包括总线识别触点；

当所述末端设备与所述机械臂组装时，所述总线识别触点与所述末端设备上的总线检测引脚紧密接触，所述总线检测引脚与所述末端设备的电源总线或数据总线连接，所述总线引脚用于检测所述末端设备的总线类型。

进一步的，所述末端连接部与所述末端设备的接触面上设有压力传感器，所述压力传感器与所述处理器相连，所述压力传感器用于测量所述设备的重量；

所述处理器还用于根据末端设备的重量识别所述末端设备的类型。

本实用新型实施例提供的机械臂末端设备的识别系统，包括机械臂、末端设备、末端连接部、识别部件和处理器，其中，所述末端连接部位于所述机械臂的末端，当所述机械臂与所述末端设备组装时，所述末端设备与所述末端连接部配合以固定在所述机械臂上；识别部件包括信号端和识别端，所述信号端设置在所述末端设备上，所述识别端设置在所述末端连接部上，当所述机械臂与所述末端设备组装时，所述信号端与识别端接触；处理器，设置于所述机械臂中，与所述识别端连接，所述处理器用于通过所述识别端获取所述末端设备的设备特征信息，根据所述设备特征信息识别所述末端设备的类型。当末端设备与机械臂组装时，处理器能够通过识别部件获取末端设备的设备特征信息，进而根据设备特征信息确定末端设备的类型，实现自动识别机械臂的末端设备，无需人工手动进行末端设备程序的配置，提高了机械臂末端设备更换效率。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中的机械臂末端设备的识别系统的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中的机械臂末端连接部件的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例中的机械臂末端设备的识别方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种机械臂末端设备的识别系统的结构示意图，本实施例可适用与机械臂末端设备更换的情况，该系统具体包括：机械臂100、末端设备200、末端连接部300、识别部件和处理器400。

其中，末端连接部300位于机械臂100的末端，当机械臂100与末端设备200组装时，末端设备200与末端连接部300配合以固定在机械臂100上。

识别部件，包括信号端201和识别端301，信号端201设置在末端设备200上，识别端301设置在末端连接部300上。当机械臂100与末端设备200组装时，信号端201与识别端301接触或接近。

处理器400，设置于机械臂100中，与识别端301连接，处理器400用于通过识别端301获取末端设备200的设备特征信息，根据设备特征信息识别末端设备200的类型。

例如，机械臂100可以是一种高精度、高速点胶机器手。机械臂100通过底座固定在操作台上，由处理器400根据末端设备200对应的控制程序控制机械臂100各关节的转动和移动，进而控制机械臂100的末端连接部300连接的末端设备200进行预定轨迹的运动。

例如，信号端用于发送射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)信号，接收端用于接收RFID信号，并对RFID进行识别。

可选的，信号端又称应答器，包括天线和耦合元件。每种类型或者每个末端设备200具有唯一的电子编码。接收器又称阅读器，包括天线和耦合元件，用于读取电子编码中的信息。应答器的耦合元件与阅读器的耦合元件信号耦合。上述天线用于发送和接收RFID信号。

应答器和阅读器之间存在预设距离，预设距离可以保证应答器和阅读器之间RFID信号强度可以识别。预设距离可以为1-100mm。应答器与阅读器之间存在预设距离能够避免二者之间的接触，进而降低磨损，提高设备寿命。

图2为机械臂100末端的局部结构示意图，其中，在一种实现方式中，末端连接部300通过铰接方式与机械臂100连接。具体的，可以通过两个胶接结构与机械臂100固定，第一铰接结构为可移动(或可伸缩)的活动杆与末端连接部300的铰接，第二铰接结构为机械臂100与末端连接部300的铰接。工作时，活动杆通过第一铰接结构控制末端连接部300转动，转动时以第二铰接结构为轴心进行转动。

可选的，末端连接部300上设有通槽，末端设备200的柄部可插入到通槽，通过摩擦力或者固定装置(如螺丝、螺栓或螺钉等)进行固定。

末端设备200上设有信号端201，末端连接部300上设有识别端301。当机械臂100与末端设备200组装时，信号端201与识别端301

识别部件，包括信号端201和识别端301，信号端201设置在末端设备200上，识别端301设置在末端连接部300上。当机械臂100与末端设备200组装时，信号端201与识别端301接触。

处理器400，设置于机械臂100中，与识别端301连接，处理器400用于通过识别端301获取末端设备200的设备特征信息，根据设备特征信息识别末端设备200的类型

如图2所示，末端设备200可以包括通孔，该通孔中可以安装笔、压板等末端装置。此时，处理器400通过控制机械臂100各关节的转动和移动，使末端设备200按照预定轨迹进行运动，实现末端设备200中固定的末端装置实现相应功能。例如，末端设备200中插入的末端装置为笔，处理器400从存储器中读取书写“口”字时，机械臂100各关节执行对应的驱动和/或控制接口等核心程序(如驱动和/或控制接口等核心程序)。处理器400根据读取的核心程序控制机械臂100各关节进行相应的转动和移动，使得末端设备200中插入的笔随着机械臂100的运动在画布上完成“口”字的书写。

末端设备200还可以具备操作功能，例如螺丝紧固设备、研磨切割轮等。此时，处理器400将控制信号传输至末端设备200，并控制机械臂100各关节的转动和移动。末端设备200在到达预设位置后根据处理器400发送的控制信号进行精细化操作。例如，末端设备中固定的末端装置为螺丝紧固设备，螺丝紧固设备包括电动机以及电动机输出轴连接的一字改锥。处理器400控制机械臂100各关节进行转动和移动后，达到至少一个目标位置。当到达任意一个目标位置时，一字改锥嵌入到相应的一字螺丝中，处理器400控制电动机进行预设圈数(如30圈)的转动，使得一字螺丝在一字改锥的作用下进行紧固。

识别端301和信号端201的一种可能的实现方式为：

识别端301为末端连接部300上设置的电参数检测引脚，电参数检测引脚与处理器400相连。信号端201为末端设备200上设置的触点，触点用于检测末端设备200的设备特征信息。当机械臂100与末端设备200组装时，电参数检测引脚与触点紧密接触。

电参数检测引脚为基于不同的电参数设置的检测引脚，多种电参数的检测引脚可以复用，也可为不同的类型的电参数分别设置独立的检测引脚。例如，总线引脚和电压引脚可以复用。

对应不同的电参数检测引脚，在末端连接部300的信号端201上设有相应的触点。当末端设备200组装到机械臂100时，电参数检测引脚与相应类型的触点接触。处理器400通过触点与电参数检测引脚的连接，处理器400检测到触点上电信号发生跳变时，读取末端设备200的电参数。其中，电参数可以为电压参数、电阻参数、总线参数等。然后处理器400根据该末端设备200的类型查找相应的驱动和/或控制接口等核心程序，以实现末端设备200的相应功能。

可选的，可以为不同的类型的电参数分别设置独立的触点。此时处理器400可根据预配置的触点与识别程序的对应关系，确定触点对应的识别程序。例如，根据当在电压触点230上检测到电信号，则通过电压识别程序识别末端设备200。

可选的，设置多组电参数检测引脚与设备类型的对应关系。不同类型的末端设备200配置有不同形状或分布特征的触点。当末端设备200安装到机械臂100时，不同类型的末端设备200使得不同电参数检测引脚产生电势变化。识别端301通过电势变化的电参数检测引脚的组合方式或排布方式，查找对应的末端设备类型，继而得到末端设备的类型。

示例性的，配置N*N矩阵，其中N大于等于2。以N为3为例，信号端201在3*3的坐标系里面任选两点作为识别点，不同类型的末端设备对应的识别点的位置不同。例如类型A的末端设备对应的识别点为识别点1和识别点5。当末端设备安装到机械臂上时，识别点1和识别点5电势发生变化。当识别点1和识别点5电势发生变化时，相对应的电参数检测引脚1和电参数检测引脚5的电势也发生变化，识别端301根据识别点1和识别点5确定末端设备类型为A。

可选的，还可以在识别端301设置N*N向外凸出的金属凸起，如钢珠。在信号端201选择3*3中任意的一点或多点设置凹坑与金属凸起对应，识别端301检测到没有受到压力的钢珠位置，根据没有收到压力的钢珠位置确定外接设备对应的识别点，然后根据识别点与末端设备类型的对应关系确定末端设备类型。

由于识别点不会受到电压或磁场环境的影响，因此通过识别点的组合方式确定末端设备的类型，能够提高识别的可靠性可准确性。

可选的，触点的材料可以选用纯金属材质、金属合金材料或金属陶瓷材料等。

触点包括下述至少一种触点：电阻触点220、电压触点230、总线触点240。可选的，设置四个总线触点240、两个电压触点230和两个电阻触点220的实例。可以使用一种触点对末端设备200进行识别，也可使用多种触点共同确定末端设备200类型。

进一步的，实用新型人在实践过程中发现，对于不同类型的末端设备200200存在工作电压相同的情况。基于此，在通过电压触点230确定了多个备选的末端设备200类型后，可通过电阻触点220或者总线触点240进行二次识别，进而得到唯一的末端设备200类型，提高设备类型识别的准确性。同时，采用多种触点对应的电参数进行末端设备200类型的识别，即根据多个电参数综合确定设备类型，能够避免个别末端设备200的电参数不稳定或个体差异导致的识别错误，提高末端设备200200识别的可靠性。

在一种实现方式中，电参数检测引脚包括电阻引脚，触点包括电阻触点220；

当末端设备200与机械臂100组装时，电阻触点220与末端设备200上的电阻检测引脚紧密接触，电阻触点220用于检测末端设备200的阻值。

可选的，触点包括至少两个电阻触点220。当末端设备200组装到机械臂100时，电阻触点220与末端设备200上的电阻检测引脚紧密接触。末端设备200上的电阻检测引脚可以分别连接至末端设备200的预设电阻两端。其中，预设电阻可以为一个固定阻值的电阻，该固定组织的电阻的阻值与末端设备200对应。例如，末端设备200A配置预设电阻a，末端设备200B配置预设电阻b，预设电阻a的阻值不同于预设电阻b。可选的，预设电阻的阻值小于预设阈值，预设阈值可以为100欧姆。

当末端设备200内部具有工作电路时，负载电阻可以为工作电路中的任意一个电阻或任意一个电路模块的阻值。工作电路为用于实现末端设备200自身功能的电路。

优选的，电阻触点220和电阻检测引脚的数量均为两个。电阻检测引脚分别连接在预设电阻的两端。测量预设电阻的阻值可以采用伏安法、欧姆发或电桥发等方式进行测量。相应的，机械臂100末端设备200的识别系统包括采用上述负载电阻测量方法时所使用的电子器件，比如电源、电流表、电压表、阻值可变的电阻等。

在另一种实现方式中，电参数检测引脚包括总线引脚，触点包括总线触点240；

当末端设备200与机械臂100组装时，总线触点240与末端设备200上的总线检测引脚紧密接触，总线检测引脚与末端设备200的电源总线或数据总线连接，总线引脚用于检测末端设备200的总线类型。

可选的，触点还可以包括至少一个总线触点240；当末端设备200组装到机械臂100时，总线触点240与末端设备200上的总线检测引脚紧密接触。

总线触点240用于接收处理器400发送的驱动和/或控制接口等核心程序，通过总线检测引脚可获取到总线上的总线频率，进而根据总线频率确定末端设备200的类型。

在一种实现方式中，电参数检测引脚包括电压引脚，触点包括电压触点230，电压触点230用于检测末端设备200的工作电压。

可选的，触点还可以包括至少一个电压触点230；电压触点230用于测量末端设备200的工作电压。根据末端设备200的工作电压确定末端设备200的类型。

通过电压、电阻或总线识别能够快速准确的识别不同类型的末端设备200，且可以通过不同的电阻、电压或总线特征对不同类型的末端设备200进行区分，进而实现更多种类的末端设备200的识别，提高易用性。由于仅需要设置相应引脚和触点，因此耗费无聊较少，成本较低。此外，电通信具有较高的防伪性，同时具有响应速度快的优势。

进一步的，末端连接部300与末端设备200的接触面上设有压力传感器，压力传感器与处理器400相连，压力传感器用于测量设备的重量；

处理器400还用于根据末端设备200的重量识别末端设备200的类型。

压力传感器可用于测量末端设备200与末端连接部300之间的压力，该压力与末端设备200的重力相关。因此，可根据测得的压力值确定末端设备200的类型。

进一步的，末端连接部300与末端设备200的接触面上设有光学传感器，光学传感器与处理器连接，光学传感器用于测量末端设备200与末端连接部300的位置信息，处理器用于根据位置信息确定末端设备200的类型。

光学传感器位于末端连接部300上。位置信息可以为距离信息也可以是否被覆盖的信息。

在一种实现方式中，可以通过光学传感器计算末端连接部300与末端设备200之间的距离，根据该距离识别末端设备200的类型。示例性的，光学传感器可以通过可时光或非可视光向末端设备200方向发射光线，当末端设备200安装到机械臂100中时，末端设备200的表面可以将光线反射到光学传感器的感光器件中。光学传感器根据光线的发射时间和接收时间，以及光的传输速度，可计算出末端设备200的相应部位(反射光线的部位)与末端连接部300之间的距离。根据预先设置的距离与末端设备的对应关系，可得到当前距离对应的末端设备的类型。

在另一种实现方式中，可以在末端连接部300上设置多个或多组光学传感器，每组光学传感器包括多个光学传感器。通过多个传感器测检测到的是否被覆盖的信息，可以确定末端设备200与末端连接部300进行接触的形状。例如，设置第一组光学传感器按照矩形四个顶点的位置进行分布，如果第一组光学传感器的四个光学传感器均检测到被覆盖，则确定末端设备200的连接部件为矩形，根据矩形确定末端设备200的类型。又例如，设置第二组光学传感器按照六边形的六个顶点的位置进行分布，如果第二组光学传感器的六个光学传感器均检测到被覆盖，则确定末端设备200的连接部件为六边形，根据六边形确定末端设备200的类型。

由于光线的传播不会受到高电磁环境或高压环境的影响，因此通过光学传感器对末端设备200进行识别，能够提高识别的可靠性。

进一步的，末端连接部300与末端设备200的接触面上设有多个具有传感器的卡扣，具有传感器的卡扣中的传感器与处理器连接；多个具有传感器的卡扣用于在末端设备200与机械臂连接时生成闭合信号，处理器根据生成闭合信号的卡扣确定末端设备200的类型。

具有传感器的卡扣可以在卡扣闭合时，触发闭合信号。还可以在可口打开时，触发打开信号。末端设备200与末端连接部300进行固定时，可以通过末端连接部300上设置的多个或多组具有传感器的卡扣进行固定。每组具有传感器的卡扣对应一种类型的末端设备200。处理器接收个传感器发送的闭合信号，根据闭合信号确定末端设备200的类型。

由于卡扣本身可以作为末端设备200与末端连接部300进行固定的部件，因此可以在实现末端设备200与末端连接部300进行固定的同时，节省处理器成本，并降低末端设备连接部300的体积。

本实用新型实施例提供的机械臂末端设备的识别系统，包括机械臂100、末端设备200、末端连接部300、识别部件和处理器400，其中，所述末端连接部300位于所述机械臂100的末端，当所述机械臂100与所述末端设备200组装时，所述末端设备200与所述末端连接部300配合以固定在所述机械臂100上；识别部件包括信号端201和识别端301，所述信号端201设置在所述末端设备200上，所述识别端301设置在所述末端连接部300上，当所述机械臂100与所述末端设备200组装时，所述信号端201与识别端301接触；处理器400，设置于所述机械臂100中，与所述识别端301连接，所述处理器400用于通过所述识别端301获取所述末端设备200的设备特征信息，根据所述设备特征信息识别所述末端设备200的类型。当末端设备200与机械臂100组装时，处理器400能够通过识别部件获取末端设备200的设备特征信息，进而根据设备特征信息确定末端设备200的类型，实现自动识别机械臂的末端设备，无需人工手动进行末端设备200程序的配置，提高了机械臂末端设备更换效率。

实施例二

图3为本实用新型实施例二提供的一种机械臂末端设备的识别方法的流程图，该方法基于实施例一提供的机械臂末端设备的识别系统，提供一种机械臂末端设备的识别方法，包括：

步骤310、当机械臂100与末端设备200组装时，获取末端设备200的设备特征信息。

可选的，机械部包括末端连接部300，末端连接部300上设置有识别端301，末端设备200上设置有信号端201，当机械臂100与末端设备200组装时，信号端201与识别端301接触。相应的，获取末端设备200的设备特征信息的步骤具体为：识别端301通过信号端201获取末端设备200的设备特征信息。

处理器400通过识别端301上配置的触点，获取末端设备200上电参数检测引脚上的电信号，将电信号作为设备特征信息。

可选的，处理器400与压力传感器连接，将压力传感器检测到的压力值作为设备特征信息。

步骤320、根据设备特征信息，确定末端设备200的类型信息。

设备特征信息为物理参数，因此可联系获取物理参数后对物理参数进行去噪。然后根据设备特征信息的类型查找对应的关系表，根据关系表中的键值对确定物理参数对应的设备类型。具体过程可通过下述方式进行实施：

步骤321、获取存有设备特征信息与末端设备200类型信息的对应关系的关系表。

其中，关系表包括预设设备特征信息与设备类型信息的对应关系。

关系表可由程序员预先进行配置。预设设备特征信息包括下述至少一种信息：电压数值、电阻数值、总线频率数值、压力值等。预设设备特征信息的数值可以为一个数值，也可以为一个数值区间。如果预设设备特征信息的数值为数值区间，则各数值区间无交集。

步骤322、根据设备特征信息，查找关系表。

步骤323、根据关系表，获得与设备特征信息对应的末端设备200的类型信息。

将设备特征信息与关系表中各数值区间的端值进行比较。如果设备特征信息小于目标数值区间的一个端值，大于目标数值区间的另一个端值，则设备特征信息位于目标数值区间中。根据目标数值区间与设备类型的键值对，确定设备特征信息对应的设备类型。

步骤330、根据类型信息，确定执行与末端设备200对应的末端设备200程序。

按照设备类型，查找用于控制该设备类型的驱动和/或控制接口等核心程序。可以通过预设存储地址读取驱动和/或控制接口等核心程序，例如按照文件夹与文件的归属关系查找到程序文档。还可以在获取设备类型后，根据设备类型的名称查找其对应的程序文档。

将程序文档中的驱动和/或控制接口等核心程序进行提取，通过编译、汇编等方式形成机器可执行的机器语言，并控制机械臂100进行相应操作。

本实施例处理器400根据设备特征信息自动识别末端设备200的类型，相对于现有技术中需要在更换末端设备200后，需要通过人工对处理器400运行的驱动和/或控制接口等核心程序进行更换配置，本实用新型实施例能够根据设备特征信息自动识别末端设备200的类型，进而无需人工对处理器400中运行的程序进行配置，提高了末端设备200的更换效率和可靠性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。