一种具有力学测试功能的智能移动作业臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能移动作业臂，具体涉及一种具有力学测试功能的智能移动作业臂。
【背景技术】
[0002]工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置。工业机器人在当今社会已有着广泛的应用，在焊接、刷漆、组装、采集和放置、产品检测和测试等方面均起着重要作用。但在某些环境下，如核电救灾、火灾等环境下的应用并不多，这一领域仍有很大研究价值。
[0003]工业移动机器人的研制与应用已十分广泛，在工厂自动化、建筑、采矿、军事、月艮务、农业等方面有广泛的应用前景。移动机器人主要分为履带式、轮足式和腿足式，在不同的环境中，各种类型均有广泛应用。但目前的工业移动机器人只能进行信息探测，很少具有作业功能，无法满足当今工业化机器人灵巧作业的需求。
[0004]机械臂根据结构形式的不同分为多关节笛卡尔坐标机械手臂，直角坐标系机械手臂，球坐标系机械手臂，极坐标机械手臂，柱坐标机械手臂等。随着科技的发展，机械臂的灵活程度大大提高，其应用也越来越广泛。但固定基座的机械臂手臂长度有限，无法在较大范围内工作。综上所述，现有的机械臂存在无法基于视觉的力反馈遥操作，不利于保证作业机构和人类的安全；无法测定装置和作业端接触力，不能够判定装置的可行性；平台无法实现移动平台和作业机械臂的协同工作的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有的机械臂存在无法基于视觉的力反馈遥操作，不利于保证作业机构和人类的安全；无法测定装置和作业端接触力，不能够判定装置的可行性；平台无法实现移动平台和作业机械臂的协同工作的问题。进而提供一种具有力学测试功能的智能移动作业臂。
[0006]本发明的技术方案是:一种具有力学测试功能的智能移动作业臂包括移动平台、机械臂升降装置和机械臂，机械臂升降装置安装在移动平台上，机械臂安装在机械臂升降装置上，
[0007]移动平台包括激光跟踪仪、负载支架、摄像头、控制箱、平台支架和移动轮，负载支架焊接在平台支架上，激光跟踪仪安装在负载支架的上端，摄像头安装在负载支架的下端，控制箱安装在平台支架的一侧，移动轮安装在平台支架的底端，
[0008]机械臂升降装置包括转接板、手轮、两个内支臂、两个外支臂、螺杆和底座，转接板和底座上下平行设置，两个内支臂和两个外支臂相互可转动交叉连接在转接板的下端面和底座的上端面上，手轮安装在转接板的外侧面上，并通过螺杆带动内支臂和外支臂水平移动，
[0009]机械臂包括传感器连接板、第一六维传感器、基旋臂、连接臂、第二六维传感器和开门末端执行器，第一六维传感器安装在传感器连接板的上，基旋臂的一端与第一六维传感器连接，基旋臂的另一端与连接臂的一端连接，连接臂的另一端与第二六维传感器连接，开门末端执行器与第二六维传感器连接。
[0010]本发明与现有技术相比具有以下效果:
[0011]1.本发明在保护人和装置本身的基础上，可以实现在核电救灾、火灾等人类不宜进入的环境下高效率开门或拧阀门的功能。本发明可以进行远程操作，极大地保护人的安全；可以进行力学测试，便于了解装置实际地可操作性。同时，本发明为了实现对于未知作业对象的智能灵巧作业，设计并实现了力反馈控制，这是一种智能机械臂的体现，力反馈控制开启时，当机械臂碰到物体或人时，由于受力过大，机械臂会自动停止运动，起到保护作业装置和作业对象的作用，同时对于作业对象的力评估和几何参数评估具有重要的作用。
[0012]2.本发明的平台在轮式移动平台上安装激光跟踪仪和摄像头，以方便操作者了解平台的运动环境，从而适当调整机械臂的形态进行作业，进而实现远程操作功能；平台将移动平台和机械臂的驱动装置放置在一起，进行集中保护，以提高保护程度、减小装置所占空间。
[0013]3.在机械臂根部和末端安装六维力传感器并将数据传回以便操作者判断装置继续执行任务的可行性；为保护机械臂自身和作业对象的安全，本装置含有力反馈控制；在执行任务时，通过控制程序的设计，平台使移动平台和机械臂可以协同工作，实现工作效率的最大化。
[0014]4.本发明的末端执行器可进行更换，可以实现开门、旋拧阀门的功能。针对不同形式、不同高度的门或阀门，通过人直接或间接的调整装置的高度，都可以实现所需功能。本发明解决了同一装置进行不同作业的需求，降低了制作成本。
【附图说明】
[0015]图1是智能移动作业机械臂整体结构示意图，图2是移动平台结构示意图，图3是机械臂升降装置结构示意图，图4是机械臂结构示意图，图5是开门时机械臂姿势示意图，图6是拧阀门时机械臂姿势示意图，图7是机械臂升降装置的右视图，图8是图7沿A — A处的剖视图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:结合I至图8说明本实施方式，本实施方式的一种具有力学测试功能的智能移动作业臂包括移动平台1、机械臂升降装置2和机械臂3，机械臂升降装置2通过螺钉安装在移动平台I上，机械臂3安装在机械臂升降装置2上，
[0017]移动平台I包括激光跟踪仪1-1、负载支架1-2、摄像头1-3、控制箱1_7、平台支架
1-8和移动轮，负载支架1-2焊接在平台支架1-8上，激光跟踪仪1-1安装在负载支架1-2的上端，摄像头1-3安装在负载支架1-2的下端，控制箱1-7安装在平台支架1-8的一侧，移动轮安装在平台支架1-8的底端，
[0018]机械臂升降装置2包括转接板2-1、手轮2-2、两个内支臂2_3、两个外支臂2_4、螺杆2-6和底座2-5，转接板2-1和底座2-5上下平行设置，两个内支臂2_3和两个外支臂2_4相互可转动交叉连接在转接板2-1的下端面和底座2-5的上端面上，手轮2-2安装在转接板2-1的外侧面上，并通过螺杆2-6带动内支臂2-3和外支臂2-4水平移动，
[0019]机械臂3包括传感器连接板3-1、第一六维传感器3-2、基旋臂3_3、连接臂、第二六维传感器3-9和开门末端执行器3-10，第一六维传感器3-2安装在传感器连接板3-1的上，基旋臂3-3的一端与第一六维传感器3-2连接，基旋臂3-3的另一端与连接臂的一端连接，连接臂的另一端与第二六维传感器3-9连接，开门末端执行器3-10与第二六维传感器3-9连接。
[0020]本发明主要由移动平台和机械臂组成，在移动平台上安装有摄像头，以方便操作者对了解平台的运动环境，从而调整机械臂的形态，实现远程操作功能；将移动平台和机械臂的驱动装置放置在一起，进行集中保护，以提高保护程度、减小装置所占空间；在机械臂根部和末端安装六维力传感器并将数据传回以便操作者判断装置继续执行任务的可行性；为保护机械臂自身和作业对象的安全，本装置含有力反馈控制；在执行任务时，通过控制程序的设计，使移动平台和机械臂可以协同工作，实现工作效率的最大化。本发明在保护人和装置本身的基础上，可以实现在核电救灾、火灾等人类不宜进入的环境下高效率开门或拧阀门的功能。本发明可以进行远程操作，极大地保护人的安全；可以进行力学测试，便于了解装置实际地可操作性。同时，本发明具有力反馈控制，这是一种智能机械臂的体现，力反馈控制开启时，当机械臂碰到物体或人时，由于受力过大，机械臂会自动停止运动，起到保护作业装置和作业对象的作用。
[0021]【具体实施方式】二:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的移动平台I还包括多个爪座1-4，激光跟踪仪1-1通过多个爪座1-4安装在负载支架1-2的上端。便于连接，而且实现对激光跟踪仪1-1的锁紧。其它组成和连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0022]【具体实施方式】三:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的移动轮包括两个前轮1-6和两个后轮1-5，两个前轮1-6和两个后轮1-5由前至后依次安装在平台支架1-8的底端。运动更加灵活。其它组成和连接关系与【具体实施方式】二相同。
[0023]【具体实施方式】四:结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的两个后轮1-5的轮体直径小于两个前轮1-6的轮体直径。其它组成和连接关系与【具体实施方式】二或三相同。
[0024]【具体实施方式】五:结合图3、图7和图8说明本实施方式，本实施方式的机械臂升降装置2还包括四个滑槽2-7和两根横轴2-8，其中两个滑槽2-7安装在转接板2_1的下端面上，另外两个滑槽2-7位于其中两个滑槽2-7的正下方并安装在底座2-5的上端面上，其中一根横轴2-8可转动安装在内支臂2-3和外支臂2-4的中部，另外一根横轴2-8穿设在转接板2-1的下端面上的两个滑槽2-7上，且另外一根横轴2-8两端分别与一组外支臂2-4连接，螺杆2-6的一端与手轮2-2连接，螺杆2-6的另一端穿过另外一根横轴2_8。便于灵活的实现升降动作。其它组成和连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0025]【具体实施方式】六:结合图1、图4至图6说明本实施方式