机械臂、机器人、控制方法及控制装置与流程

    专利查询2026-06-08  6


    本申请涉及机器人,特别涉及一种机械臂、机器人、控制方法及控制装置。


    背景技术:

    1、随着机器人技术的不断发展,服务型机器人在人居环境在的应用成为了热门的研究方向之一。相较于其它类型的机器人,服务型机器人为应对高度的人机交互场景,从而要求具有高灵敏、低惯量、大力矩且结构柔顺等性能。

    2、但是相关技术中提供的机械臂为了实现较小的惯量,导致刚度、力矩等方面存在不足,关键性能无法实现兼容,限制了机械臂的工作性能。


    技术实现思路

    1、本申请提供了一种机械臂、机器人、控制方法及控制装置,能够解决机械臂为了实现较小的惯量,导致刚度、力矩等方面存在不足,限制了机械臂的工作性能的问题。

    2、所述技术方案如下:

    3、一方面,提供了一种机械臂,所述机械臂包括:肩部模组、肘部模组、腕部模组和执行模组;

    4、所述肩部模组的一端设有基座件,所述肘部模组活动连接在所述肩部模组的另一端,所述腕部模组活动连接在所述肘部模组背向所述肩部模组的端部,所述执行模组活动连接在所述腕部模组背向所述腕部模组的端部;

    5、所述肩部模组包括第一驱动组件和第二驱动组件,所述第一驱动组件连接于所述基座件背向所述肘部模组的一侧,所述第二驱动组件位于所述肩部模组内,并靠近所述基座件;所述第一驱动组件用于驱动所述肩部模组的其余部分相对于所述基座件转动的第一自由度,所述第二驱动组件用于驱动所述肘部模组相对于所述肩部模组转动的第二自由度和第三自由度;

    6、所述肘部模组包括第三驱动组件,所述第三驱动组件位于所述肘部模组的朝向所述肩部模组的端部内,所述第三驱动组件用于驱动所述腕部模组相对于所述肘部模组转动的第四自由度和第五自由度;

    7、所述腕部模组包括第四驱动组件,所述第四驱动组件位于所述腕部模组的朝向所述肘部模组的端部内,所述第四驱动组件用于驱动所述执行模组相对于所述腕部模组转动的第六自由度和第七自由度。

    8、另一方面,提供了一种机器人,所述机器人包括本申请所述的机械臂。

    9、另一方面,提供了一种控制方法,所述控制方法用于控制机械臂,所述机械臂包括依次活动连接的肩部模组、肘部模组、腕部模组和执行模组,所述肩部模组包括基座件、第一驱动组件和第二驱动组件,所述肘部模组包括第三驱动组件,所述腕部模组包括第四驱动组件;所述控制方法包括:

    10、确定所述机械臂的运动模式;

    11、根据所述机械臂的运动模式确定所述第一驱动组件、所述第二驱动组件、所述第三驱动组件和所述第四驱动组件的驱动模式;

    12、在所述机械臂处于第一肩部运动模式时,控制所述第一驱动组件驱动所述肩部模组的其余部分相对于所述基座件转动,实现第一自由度;在所述机械臂处于第二肩部运动模式时,控制所述第二驱动组件驱动所述肘部模组相对于所述肩部模组转动,实现第二自由度;在所述机械臂处于第三肩部运动模式时,控制所述第二驱动组件驱动所述肘部模组相对于所述肩部模组转动,实现第三自由度;在所述机械臂处于第一肘部运动模式时,控制所述第三驱动组件驱动所述腕部模组相对于所述肘部模组转动,实现第四自由度;在所述机械臂处于第二肘部运动模式时,控制所述第三驱动组件驱动所述肘部模组相对于所述肘部模组转动,实现第五自由度;在所述机械臂处于第一腕部运动模式时,控制所述第四驱动组件驱动所述腕部模组相对于所述肘部模组转动,实现第六自由度;在所述机械臂处于第二腕部运动模式时,控制所述第四驱动组件驱动所述腕部模组相对于所述肘部模组转动,实现第七自由度。

    13、另一方面,提供了一种控制装置,所述控制装置用于控制机械臂,所述机械臂包括依次活动连接的肩部模组、肘部模组、腕部模组和执行模组,所述肩部模组包括基座件、第一驱动组件和第二驱动组件,所述肘部模组包括第三驱动组件,所述腕部模组包括第四驱动组件;所述控制装置包括:

    14、第一确定模块,用于确定所述机械臂的运动模式;

    15、第二确定模块,用于根据所述机械臂的运动模式确定所述第一驱动组件、所述第二驱动组件、所述第三驱动组件和所述第四驱动组件的驱动模式;

    16、控制模块,用于在所述机械臂处于第一肩部运动模式时,控制所述第一驱动组件驱动所述肩部模组的其余部分相对于所述基座件转动,实现第一自由度;用于在所述机械臂处于第二肩部运动模式时,控制所述第二驱动组件驱动所述肘部模组相对于所述肩部模组转动,实现第二自由度;用于在所述机械臂处于第三肩部运动模式时,控制所述第二驱动组件驱动所述肘部模组相对于所述肩部模组转动,实现第三自由度;用于在所述机械臂处于第一肘部运动模式时,控制所述第三驱动组件驱动所述腕部模组相对于所述肘部模组转动,实现第四自由度;用于在所述机械臂处于第二肘部运动模式时,控制所述第三驱动组件驱动所述肘部模组相对于所述肘部模组转动,实现第五自由度;用于在所述机械臂处于第一腕部运动模式时,控制所述第四驱动组件驱动所述腕部模组相对于所述肘部模组转动,实现第六自由度;用于在所述机械臂处于第二腕部运动模式时,控制所述第四驱动组件驱动所述腕部模组相对于所述肘部模组转动,实现第七自由度。

    17、另一方面,提供了一种计算机设备,所述计算机设备包括处理器和存储器;

    18、所述存储器中存储有至少一条程序代码,所述程序代码由所述处理器加载并执行以实现如本申请所述的控制方法。

    19、另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序用于被处理器执行,以实现如本申请所述的控制方法。

    20、本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

    21、本申请的机械臂,包括依次连接的肩部模组、肘部模组、腕部模组和执行模组,肩部模组可以利用第一驱动组件、第二驱动组件实现三个自由度,肘部模组可以利用第三驱动组件实现两个自由度,腕部模组可以利用第四驱动组件实现两个自由度,从而机械臂可以实现七个自由度运动,具有更好的灵活性,可以满足多种不同场景的工作需求;每个模组均独立配置驱动组件,可以为每个自由度提供更大的驱动力,提高关节刚度,进而提高整个机械臂的工作刚度;每个模组中的驱动组件和自由度转轴位置均置于对应的模组内,动力传递路径较短,无需跨关节进行动力传输,动力传输具有更好的稳定性和传动效率;此外,第一驱动组件和第二驱动组件位于肩部模组靠近基座件的端部,第三驱动组件位于肘部模组靠近肩部模组的端部,第四驱动组件位于腕部模组靠近肘部模组的端部,每个驱动组件都远离末端布置,这有利于降低每个模组的末端负载,进而降低整个机械臂的末端负载及转动惯量。



    技术特征:

    1.一种机械臂,其特征在于,所述机械臂包括:肩部模组(1)、肘部模组(2)、腕部模组(3)和执行模组(4);

    2.根据权利要求1所述的机械臂,其特征在于,所述第一驱动组件(12)、所述第二驱动组件(13)、所述第三驱动组件(21)和所述第四驱动组件(31)中的至少之一包括驱动电机(121);

    3.根据权利要求2所述的机械臂,其特征在于,所述驱动电机(121)还包括壳体组件(1214)和制动组件(1215),所述转子组件(1211)、所述定子组件(1212)和所述减速组件(1213)位于所述壳体组件(1214)内,所述制动组件(1215)同轴的布置在所定子组件(1212)的轴向第二端,所述制动组件(1215)连接于所述壳体组件(1214)和所述转子组件(1211)的连接部(12113)之间,所述制动组件(1215)用于为所述定子组件(1212)提供制动。

    4.根据权利要求1所述的机械臂,其特征在于,所述肩部模组(1)还包括肩部骨架(14)、第一关节轴组件(15)和肩部活动件(16);

    5.根据权利要求1所述的机械臂,其特征在于,所述肘部模组(2)还包括肘部骨架(22)、第二关节轴组件(23)和肘部活动件(24);

    6.根据权利要求1所述的机械臂,其特征在于,所述腕部模组(3)还包括腕部骨架(32)、第三关节轴组件(33)和腕部活动件(34);

    7.根据权利要求4至6中任一项所述的机械臂,其特征在于,所述肩部模组(1)包括第一关节轴组件(15),所述肘部模组(2)包括第二关节轴组件(23),所述腕部模组(3)包括第三关节轴组件(33);

    8.根据权利要求1所述的机械臂,其特征在于,所述执行模组(4)包括掌部骨架(41)、至少一个机械手指(42)和至少一个末端驱动元件;

    9.根据权利要求1至8中任一项所述的机械臂,其特征在于,所述第一自由度(001)的旋转轴线与所述第二自由度(002)的旋转轴线垂直布置,所述第三自由度(003)的旋转轴线和所述第二自由度(002)的旋转轴线垂直布置;

    10.根据权利要求1至8中任一项所述的机械臂,其特征在于,所述第四自由度(004)的旋转轴线和所述第五自由度(005)的旋转轴线形成第一平面(045),所述第六自由度(006)的旋转轴线和所述第七自由度(007)的旋转轴线形成第二平面(067),所述第一平面(045)和所述第二平面(067)沿所述第六自由度(006)的旋转轴线相交。

    11.根据权利要求1至10中任一项所述的机械臂,其特征在于,所述肩部模组(1)、所述肘部模组(2)和所述腕部模组(3)中的至少之一的截面尺寸沿所述肩部模组(1)到所述执行模组(4)的方向递减。

    12.一种机器人,其特征在于,所述机器人包括权利要求1至11中任一项所述的机械臂。

    13.一种控制方法,其特征在于,所述控制方法用于控制机械臂,所述机械臂包括依次活动连接的肩部模组(1)、肘部模组(2)、腕部模组(3)和执行模组(4),所述肩部模组(1)包括基座件(11)、第一驱动组件(12)和第二驱动组件(13),所述肘部模组(2)包括第三驱动组件(21),所述腕部模组(3)包括第四驱动组件(31);

    14.一种控制装置,其特征在于,所述控制装置用于控制机械臂,所述机械臂包括依次活动连接的肩部模组(1)、肘部模组(2)、腕部模组(3)和执行模组(4),所述肩部模组(1)包括基座件(11)、第一驱动组件(12)和第二驱动组件(13),所述肘部模组(2)包括第三驱动组件(21),所述腕部模组(3)包括第四驱动组件(31);

    15.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括处理器(801)和存储器(802);

    16.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序用于被处理器(801)执行,以实现如权利要求13所述的控制方法。


    技术总结
    本申请提供了一种机械臂、机器人、控制方法及控制装置,属于机器人技术领域。机械臂包括:肩部模组、肘部模组、腕部模组和执行模组;肩部模组包括第一驱动组件和第二驱动组件,第一驱动组件用于驱动肩部模组的其余部分相对于基座件转动的第一自由度,第二驱动组件用于驱动肘部模组相对于肩部模组转动的第二自由度和第三自由度;肘部模组包括第三驱动组件,第三驱动组件用于驱动腕部模组相对于肘部模组转动的第四自由度和第五自由度;腕部模组包括第四驱动组件,第四驱动组件用于驱动执行模组相对于腕部模组转动的第六自由度和第七自由度。本申请的机械臂,可以实现七个自由度运动,具有更好的灵活性,可以满足多种不同场景的工作需求。

    技术研发人员:刘天亮,杨思成,李景辰,张中,黎雄
    受保护的技术使用者:腾讯科技(深圳)有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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