本發(fā)明涉及機(jī)械控制領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)械臂坐標(biāo)系控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

機(jī)械手臂是機(jī)械人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實(shí)際應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂(lè)服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探索等領(lǐng)域都能見(jiàn)到它的身影。盡管它們的形態(tài)各有不同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是能夠接受指令，精確地定位到三維(或二維)空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)。

現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械臂的示教目前廣泛采用的技術(shù)是示教器示教，用戶(hù)通過(guò)示教器控制按鈕進(jìn)行機(jī)械臂的控制，這種方式的缺點(diǎn)是操作難度較大，用戶(hù)需要熟練掌握示教器的操作方法，人機(jī)交互的親和力較低。另一種方式是通過(guò)人直接掰動(dòng)機(jī)械臂的方式來(lái)進(jìn)行示教，該方式技術(shù)難度較高，同時(shí)對(duì)于不正確的誤操作，會(huì)對(duì)人和機(jī)械臂造成一定的危險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種操作難度低使用安全的機(jī)械臂坐標(biāo)系控制系統(tǒng)，用于機(jī)械臂的示教。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種機(jī)械臂坐標(biāo)系控制系統(tǒng)，包括：

鼠標(biāo)，獲取位移控制指令，并將所述位移控制指令轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；

單片機(jī)，所述單片機(jī)與所述鼠標(biāo)連接，所述單片機(jī)接收所述鼠標(biāo)發(fā)送的電信號(hào)，并將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械位移坐標(biāo)信號(hào)；

機(jī)械臂，所述機(jī)械臂與所述單片機(jī)連接，所述機(jī)械臂一端設(shè)有進(jìn)行一種或多種工序的功能性部件，所述機(jī)械臂接收所述單片機(jī)發(fā)送的機(jī)械位移坐標(biāo)，并將所述設(shè)有功能性部件的一端移動(dòng)至機(jī)械位移坐標(biāo)信號(hào)表征的終點(diǎn)坐標(biāo)處。

可選地，所述機(jī)械臂坐標(biāo)系控制系統(tǒng)包括：基座，所述機(jī)械臂遠(yuǎn)離所述功能性部件的一端連接在所述基座上，所述基座上開(kāi)設(shè)有固定裝置，用于將所述基座固定在承載所述基座的承載件上。

可選地，所述基座相對(duì)的兩端開(kāi)設(shè)有在水平方向上趨向于遠(yuǎn)離所述機(jī)械臂的伸縮裝置，以使所述基座適應(yīng)于不同尺寸的承載件。

可選地，所述機(jī)械臂包括：機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)，所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)固定在所述基座表面，用于通過(guò)繞所述基座中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂在水平面內(nèi)的方向。

可選地，所述機(jī)械臂還包括：基座電機(jī)，所述基座電機(jī)設(shè)置在所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)上，用于通過(guò)所述單片機(jī)發(fā)送的機(jī)械位移坐標(biāo)，帶動(dòng)所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)繞所述基座中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂在水平面內(nèi)的方向。

可選地，所述機(jī)械臂還包括：大臂，所述大臂可活動(dòng)的設(shè)置于所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)上，用于通過(guò)在豎直方向內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)。

可選地，所述機(jī)械臂還包括：小臂，所述小臂可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在所述大臂的一端，用于在所述大臂指向的位移坐標(biāo)內(nèi)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)。

可選地，所述機(jī)械臂還包括：大小臂電機(jī)，所述大小臂電機(jī)固定在所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述大小臂電機(jī)與所述大臂轉(zhuǎn)軸連接，用于通過(guò)所述單片機(jī)發(fā)送的機(jī)械位移坐標(biāo)，帶動(dòng)所述機(jī)大臂轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述大臂調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)；

所述大小臂電機(jī)與所述小臂傳動(dòng)連接，用于通過(guò)傳動(dòng)方式控制所述小臂繞所述大臂轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述小臂在所述大臂指向的位移坐標(biāo)內(nèi)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)。

可選地，所述機(jī)械臂還包括：所述小臂一端端部連接有功能性部件，所述功能性部件與所述小臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述功能性部件與所述大小臂電機(jī)傳動(dòng)連接。

可選地，所述機(jī)械臂坐標(biāo)系控制系統(tǒng)還包括：定標(biāo)調(diào)節(jié)器，所述定標(biāo)調(diào)節(jié)器設(shè)置在所述機(jī)械臂上，與所述單片機(jī)與機(jī)械臂連接，用于檢測(cè)所述機(jī)械臂的累加滯后量，并根據(jù)所述累加滯后量調(diào)整所述機(jī)械位移坐標(biāo)后，發(fā)送調(diào)整后的機(jī)械位移坐標(biāo)至所述機(jī)械臂。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：通過(guò)單片機(jī)將鼠標(biāo)發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)化為能夠使機(jī)械臂執(zhí)行的機(jī)械位移坐標(biāo)信號(hào)，以此達(dá)到用鼠標(biāo)控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)進(jìn)行示教的目的，鼠標(biāo)交互提高了人機(jī)交互的親和力，同時(shí)機(jī)械臂的操作精度得到了較高的滿(mǎn)足，同時(shí)也降低機(jī)械臂示教的危險(xiǎn)性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例機(jī)械臂坐標(biāo)系控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：10、機(jī)械臂；1、大臂；2、小臂；3、功能性部件；4、大小臂電機(jī)；5、基座電機(jī)；6、機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)；7、基座；20、單片機(jī)；30、鼠標(biāo)。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被表述“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上、或者其間可以存在一個(gè)或多個(gè)居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被表述“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件、或者其間可以存在一個(gè)或多個(gè)居中的元件。本說(shuō)明書(shū)所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類(lèi)似的表述只是為了說(shuō)明的目的。

除非另有定義，本說(shuō)明書(shū)所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本說(shuō)明書(shū)中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是用于限制本發(fā)明。本說(shuō)明書(shū)所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

實(shí)施例

請(qǐng)參閱圖1，圖1為機(jī)械臂10坐標(biāo)系控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

如圖1所示，一種機(jī)械臂10坐標(biāo)系控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：鼠標(biāo)30、單片機(jī)20和機(jī)械臂10。其中，鼠標(biāo)30獲取位移控制指令，并將所述位移控制指令轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；所述單片機(jī)20與所述鼠標(biāo)30連接，所述單片機(jī)20接收所述鼠標(biāo)30發(fā)送的電信號(hào)，并將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)化為機(jī)械位移坐標(biāo)信號(hào)；所述機(jī)械臂10與所述單片機(jī)20連接，所述機(jī)械臂10一端設(shè)有進(jìn)行一種或多種工序的功能性部件3，所述機(jī)械臂10接收所述單片機(jī)20發(fā)送的機(jī)械位移坐標(biāo)，并將所述設(shè)有功能性部件3的一端移動(dòng)至機(jī)械位移坐標(biāo)信號(hào)表征的終點(diǎn)坐標(biāo)處。

具體地，通過(guò)前后左右移動(dòng)鼠標(biāo)30的位置來(lái)實(shí)時(shí)的控制機(jī)械臂10在笛卡爾坐標(biāo)系中的x\y坐標(biāo)的位置。通過(guò)滾動(dòng)鼠標(biāo)30中鍵來(lái)調(diào)整機(jī)械臂10的運(yùn)動(dòng)速度。

鼠標(biāo)30與單片機(jī)20之間通過(guò)USB接口與單片機(jī)20連接，鼠標(biāo)30采集用戶(hù)發(fā)出的控制指令，并將該指令通過(guò)USB連接線發(fā)送至單片機(jī)20。單片機(jī)20接收到用戶(hù)鼠標(biāo)30發(fā)送的用戶(hù)指令后，將該用戶(hù)指令根據(jù)預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)化規(guī)則，轉(zhuǎn)化為機(jī)械坐標(biāo)信號(hào)。單片機(jī)20與機(jī)械臂10連接，單片機(jī)20將轉(zhuǎn)化后的機(jī)械坐標(biāo)信號(hào)發(fā)送到機(jī)械臂10，機(jī)械臂10執(zhí)行該機(jī)械坐標(biāo)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，將機(jī)械臂10上的功能性部件3轉(zhuǎn)動(dòng)至該機(jī)械坐標(biāo)信號(hào)指向的終點(diǎn)坐標(biāo)處為止。

上述實(shí)施方式通過(guò)單片機(jī)20將鼠標(biāo)30發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)化為能夠使機(jī)械臂10執(zhí)行的機(jī)械位移坐標(biāo)信號(hào)，以此達(dá)到用鼠標(biāo)30控制機(jī)械臂10運(yùn)動(dòng)進(jìn)行示教的目的，鼠標(biāo)30交互提高了人機(jī)交互的親和力，同時(shí)機(jī)械臂10的操作精度得到了較高的滿(mǎn)足，同時(shí)也降低機(jī)械臂10示教的危險(xiǎn)性。

請(qǐng)參閱圖2，圖2為本實(shí)施例機(jī)械臂10的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，在一些實(shí)施方式中，機(jī)械臂10坐標(biāo)系控制系統(tǒng)包括：基座7，所述機(jī)械臂10遠(yuǎn)離所述功能性部件3的一端連接在所述基座7上，所述基座7上開(kāi)設(shè)有固定裝置，用于將所述基座7固定在承載所述基座7的承載件上。

具體地，基座7是由金屬材料構(gòu)成的金屬圓盤(pán)，但基座7的具體形狀不局限與此，根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景的不同，基座7的形狀能夠?yàn)椋簷E圓形、三角形、方形或者其它多邊形。基座7的邊緣位置開(kāi)設(shè)有固定裝置，固定裝置具體是指在基座7上呈環(huán)狀排列的螺孔，基座7通過(guò)插入該螺孔的螺釘固定在承載件(圖未示)上。承載件是用來(lái)按住機(jī)械手的平臺(tái)，承載件能夠?yàn)楣潭ㄔO(shè)置的支架或者墻壁等。

在一些選擇性實(shí)施例中，用于安裝基座7的承載件的形狀，以及承載件上開(kāi)設(shè)的與基座7螺孔配合的螺孔位置不能完美適配時(shí)，基座7則無(wú)法安裝在承載件上，為解決上述問(wèn)題,本實(shí)施方式中，基座7相對(duì)的兩端開(kāi)設(shè)有在水平方向上趨向于遠(yuǎn)離所述機(jī)械臂10的伸縮裝置，以使所述基座7適應(yīng)于不同尺寸的承載件。

具體地，基座7底部開(kāi)設(shè)有滑動(dòng)槽(圖未示)，基座7相對(duì)的兩端通過(guò)與滑動(dòng)槽配合的滑動(dòng)板(圖未示)與基座7連接，基座7兩端能夠通過(guò)滑動(dòng)板與滑動(dòng)槽之間的滑動(dòng)伸縮自由度，遠(yuǎn)離或接近機(jī)械臂10，以使基座7能夠適配于適應(yīng)不同類(lèi)型的載體件，同樣也能夠適應(yīng)由于加工誤差造成的不完全適配的情形。

機(jī)械臂10包括：機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6，所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6固定在所述基座7表面，用于通過(guò)繞所述基座7中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂10在水平面內(nèi)的方向。機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6通過(guò)中心軸與基座7連接，使機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6能夠隨基座7中心線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以便于調(diào)整機(jī)械臂10在水平方向上的角度。

機(jī)械臂10還包括：基座電機(jī)5，所述基座電機(jī)5設(shè)置在所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6上，用于通過(guò)所述單片機(jī)20發(fā)送的機(jī)械位移坐標(biāo)，帶動(dòng)所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6繞所述基座7中心線轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂10在水平面內(nèi)的方向?；姍C(jī)5設(shè)置在機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6上，為機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6繞基座7進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力。

機(jī)械臂10還包括：大臂1、大臂1和大小臂電機(jī)4。其中，所述大臂1可活動(dòng)的設(shè)置于所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6上，用于通過(guò)在豎直方向內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂10在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)。所述小臂2可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在所述大臂1的一端，用于在所述大臂1指向的位移坐標(biāo)內(nèi)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂10在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)。所述大小臂電機(jī)4固定在所述機(jī)械臂轉(zhuǎn)臺(tái)6上，所述大小臂電機(jī)4與所述大臂1轉(zhuǎn)軸連接，用于通過(guò)所述單片機(jī)20發(fā)送的機(jī)械位移坐標(biāo)，帶動(dòng)所述機(jī)大臂1轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述大臂1調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂10在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)；

所述大小臂電機(jī)4與所述小臂2傳動(dòng)連接，用于通過(guò)傳動(dòng)方式控制所述小臂2繞所述大臂1轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述小臂2在所述大臂1指向的位移坐標(biāo)內(nèi)，調(diào)節(jié)所述機(jī)械臂10在豎直方向和水平方向內(nèi)的位移坐標(biāo)。小臂2一端端部連接有功能性部件3，所述功能性部件3與所述小臂2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述功能性部件3與所述大小臂電機(jī)4傳動(dòng)連接。傳動(dòng)連接具體是指：通過(guò)鏈條或者傳送帶的方式進(jìn)行動(dòng)能傳遞。

功能性部件3具體是指機(jī)械手用于進(jìn)行何種工序，如機(jī)械手用于抓取物品，則功能性部件3為吸盤(pán)或者伸縮手，若機(jī)械手用于焊接，則功能性部件3為各類(lèi)焊接工具。

在一些選擇性實(shí)施方式中，機(jī)械臂10坐標(biāo)系控制系統(tǒng)還包括：定標(biāo)調(diào)節(jié)器(圖未示)，所述定標(biāo)調(diào)節(jié)器設(shè)置在所述機(jī)械臂10上，與所述單片機(jī)20與機(jī)械臂10連接，用于檢測(cè)所述機(jī)械臂10的累加滯后量，并根據(jù)所述累加滯后量調(diào)整所述機(jī)械位移坐標(biāo)后，發(fā)送調(diào)整后的機(jī)械位移坐標(biāo)至所述機(jī)械臂10。定標(biāo)調(diào)節(jié)器具體是指攝像定標(biāo)裝置，機(jī)械臂10在使用過(guò)程中，各部件之間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，長(zhǎng)久使用的機(jī)械摩擦?xí)箼C(jī)械臂10出現(xiàn)磨損誤差，致使機(jī)械臂10在執(zhí)行時(shí)，其實(shí)際運(yùn)動(dòng)的位置會(huì)與命令到達(dá)的位置出現(xiàn)偏差，造成控制精確度下降。在本實(shí)施方式中，采用攝像頭作為定標(biāo)調(diào)節(jié)器，記錄機(jī)械臂10實(shí)際執(zhí)行任務(wù)與目標(biāo)之間的細(xì)微差距，并計(jì)算出該細(xì)微差距導(dǎo)致的累加滯后量，將該累加滯后量作為定標(biāo)補(bǔ)充數(shù)值，在接到控制指令后，自動(dòng)添加該累加滯后量至機(jī)械位移坐標(biāo)。

舉例說(shuō)明：定標(biāo)調(diào)節(jié)器檢測(cè)出，由于摩擦損耗，機(jī)械臂10與每次的轉(zhuǎn)動(dòng)位移量與目標(biāo)位置之間的存在0.5cm的誤差，則當(dāng)定標(biāo)調(diào)節(jié)器接收到單片機(jī)20發(fā)送的機(jī)械位移坐標(biāo)的數(shù)據(jù)后，在該數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加0.5cm的轉(zhuǎn)動(dòng)量，以補(bǔ)償機(jī)械臂10磨損造成的累加誤差。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及其附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例，但是，本發(fā)明可以通過(guò)許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本說(shuō)明書(shū)所描述的實(shí)施例，這些實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明內(nèi)容的額外限制，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容的理解更加透徹全面。并且，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實(shí)施例，均視為本發(fā)明說(shuō)明書(shū)記載的范圍；進(jìn)一步地，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。