发布时间：2023-11-10 08:22:44   来源：安博电竞

  本发明公开了一种并联机器人机械臂及其操控方法，包括静平台、主动臂、从动臂以及动平台，所述静平台的外部安装主动臂，所述静平台的内部设有伺服电机，所述伺服电机通过输出轴连接主动臂，所述主动臂的外部通过转轴连接三角架，所述三角架的另一端通过转轴连接从动臂。该一种并联机器人机械臂及其操控方法，通过在动平台上增设有集成式传感器，解决了传统并联机器人机械臂在复杂环境中控制不够精准的问题，该并联机器人机械臂在工作的过程中能借助四个传感器进行不同功能的检测，从而能够提高该并联机器人在对机械臂进行控制时的准确性

  (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 113843778 A (43)申请公布日 2021.12.28 (21)申请号 2.5 (22)申请日 2021.10.20 (71)申请人 成都工业学院 地址 610031 四川省成都市花牌坊街2号 (72)发明人 李刚俊郭成操张欢苏睿 (74)专利代理机构 成都正华专利代理事务所 (普通合伙) 51229 代理人 陈瑶 (51)Int.Cl. B25J 9/00 (2006.01) B25J 9/16 (2006.01) B25J 13/08 (2006.01) B25J 19/00 (2006.01) B25J 19/02 (2006.01) 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (54)发明名称 一种并联机器人机械臂及其控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种并联机器人机械臂及其 控制方法，包括静平台、主动臂、从动臂以及动平 台，所述静平台的外部安装主动臂，所述静平台 的内部设有伺服电机，所述伺服电机通过输出轴 连接主动臂，所述主动臂的外部通过转轴连接三 角架，所述三角架的另一端通过转轴连接从动 臂。该一种并联机器人机械臂及其控制方法，通 过在动平台上增设有集成式传感器，解决了传统 并联机器人机械臂在复杂环境中控制不够精准 的问题，该并联机器人机械臂在工作的过程中可 以借助四个传感器进行不同功能的检测，从而可 以提高该并联机器人在对机械臂进行控制时的 A 准确性，此种控制方法大大提升了并联机器人在 8 复杂环境中的精准控制效果，整体结构紧凑，实 7 7 3 用性较强。 4 8 3 1 1 N C CN 113843778 A 权利要求书 1/2页 1.一种并联机器人机械臂，其特征在于：包括静平台(1)、主动臂(3)、从动臂(4)以及动 平台(5)，所述静平台(1)的外部安装主动臂(3)，所述静平台(1)的内部设有伺服电机(2)， 所述伺服电机(2)通过输出轴连接主动臂(3)，所述主动臂(3)的外部通过转轴连接三角架 (6)，所述三角架(6)的另一端通过转轴连接从动臂(4)，所述静平台(1)的下方设有动平台 (5)，所述动平台(5)的两端通过转轴连接从动臂(4)。 2.根据权利要求1所述的一种并联机器人机械臂，其特征在于：所述静平台(1)的顶部 设有控制箱(7)，所述控制箱(7)通过无线信号连接PLC控制装置(8)，所述PLC控制装置(8) 的外部通过无线所述的一种并联机器人机械臂，其特征在于：所述静平台(1)的顶部 安装可扩展接口(11)，所述可扩展接口(11)呈对称分布形式。 4.根据权利要求1所述的一种并联机器人机械臂，其特征在于：所述伺服电机(2)的数 量设有两个，所述从动臂(4)呈对称分布形式。 5.根据权利要求1所述的一种并联机器人机械臂，其特征在于：所述静平台(1)的下方 设有防护罩(13)，所述静平台(1)的底部固定连接高速摄像头(10)，所述防护罩(13)笼罩在 高速摄像头(10)的外部。 6.根据权利要求1所述的一种并联机器人机械臂，其特征在于：所述动平台(5)的顶部 设有集成式传感器(12)，所述集成式传感器(12)包括位移传感器、角度传感器、加速传感器 和力矩传感器。 7.根据权利要求1‑6任一所述的一种并联机器人机械臂的控制方法，其特征在于，控制 步骤包括如下： S1，发出指令：在该并联机器人运行时首先由启动上位机(9)，由工作人员操作上位机 (9)来发出相应的控制指令，然后上位机(9)发出的指令传递到PLC控制装置(8)内部，经由 PLC控制装置(8)进行步骤分解，接着再将控制指令步骤发送到控制箱(7)内部，由控制箱 (7)来对静平台(1)进行控制工作； S2，机械臂驱动：在对主动臂(3)和从动臂(4)进行驱动时，由静平台(1)内部的伺服驱 动器受到驱动指令，然后由伺服驱动器来对伺服电机(2)进行控制，以此来完成对于主动臂 (3)和从动臂(4)的驱动效果； S3，精准控制：在对并联机器人机械臂控制的过程中，由于在静平台(1)的下方设有高 速摄像头(10)，可以实现视觉上的监控，并由工作人员进行直接性的控制，同时再结合在动 平台(5)上安装的集成式传感器(12)进行准确控制。 8.根据权利要求7所述的一种并联机器人机械臂及其控制方法，其特征在于，步骤S2 中，在对主动臂(3)和从动臂(4)进行驱动时，由静平台(1)内部的伺服驱动器受到驱动指 令，然后由伺服驱动器来对伺服电机(2)进行控制，从而就可以利用伺服电机(2)来控制主 动臂(3)，接着再由主动臂(3)来对从动臂(4)进行控制，直至实现对于动平台(5)的控制效 果。 9.根据权利要求7所述的一种并联机器人机械臂及其控制方法，其特征在于，步骤S3 中，在对并联机器人机械臂控制的过程中，由于在静平台(1)的下方设有高速摄像头(10)， 可以实现视觉上的监控，并由工作人员进行直接性的控制，同时再结合在动平台(5)上安装 的集成式传感器(12)，由位移传感器、角度传感器、加速传感器和力矩传感器四个传感器构 2 2 CN 113843778 A 权利要求书 2/2页 成，可以进行不同功能的检测，达到优异的精准控制效果。 3 3 CN 113843778 A 说明书 1/5页 一种并联机器人机械臂及其控制方法 技术领域 [0001] 本发明涉及机器人技术领域，具体为一种并联机器人机械臂及其控制方法。 背景技术 [0002] 并联机器人属于机器人的一种，可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的 运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构，并联 机器人的特点呈现为无累积误差；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运 动部分重量轻，速度高，动态响应好。 [0003] 现市面上的并联机器人机械臂在使用时存在以下问题： [0004] 1.传统的并联机器人机械臂在控制时往往都是采用单一的方式来进行运行中的 控制，而这样的控制方式在较为复杂的环境中应用时容易出现检测误差的情况，从而导致 了控制的效果不够精准，在使用时存在一定的局限性； [0005] 2.多数的并联机器人机械臂在运行的过程中对于体积较小的零部件的防护性能 不高，在工作时很容易受到来自外部的干扰，严重情况下还会受到来自外部的异物撞击，从 而对零部件造成不同程度的损伤，在应用的过程中较为麻烦。 发明内容 [0006] (一)解决的技术问题 [0007] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种并联机器人机械臂及其控制方法，解决 了现有并联机器人机械臂在控制时往往都是采用单一的方式来进行运行中的控制，而这样 的控制方式在较为复杂的环境中应用时容易出现检测误差的情况，从而导致了控制的效果 不够精准，在使用时存在一定的局限性，同时多数的并联机器人机械臂在运行的过程中对 于体积较小的零部件的防护性能不高，在工作时很容易受到来自外部的干扰，严重情况下 还会受到来自外部的异物撞击，从而对零部件造成不同程度的损伤，在应用的过程中较为 麻烦的问题。 [0008] (二)技术方案 [0009] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种并联机器人机械臂及 其控制方法，包括静平台、主动臂、从动臂以及动平台，所述静平台的外部安装主动臂，所述 静平台的内部设有伺服电机，所述伺服电机通过输出轴连接主动臂，所述主动臂的外部通 过转轴连接三角架，所述三角架的另一端通过转轴连接从动臂，所述静平台的下方设有动 平台，所述动平台的两端通过转轴连接从动臂。 [0010] 优选的，所述静平台的顶部设有控制箱，所述控制箱通过无线信号连接PLC控制装 置，所述PLC控制装置的外部通过无线] 优选的，所述静平台的顶部安装可扩展接口，所述可扩展接口呈对称分布形式。 [0012] 优选的，所述伺服电机的数量设有两个，所述从动臂呈对称分布形式。 [0013] 优选的，所述静平台的下方设有防护罩，所述静平台的底部固定连接高速摄像头， 4 4 CN 113843778 A 说明书 2/5页 所述防护罩笼罩在高速摄像头的外部。 [0014] 优选的，所述动平台的顶部设有集成式传感器，所述集成式传感器包括位移传感 器、角度传感器、加速传感器和力矩传感器。 [0015] 控制方法包括如下： [0016] S1，在该并联机器人运行时首先由启动上位机，由工作人员操作上位机来发出相 应的控制指令，然后上位机发出的指令传递到PLC控制装置内部，经由PLC控制装置进行步 骤分解，接着再将控制指令步骤发送到控制箱内部，由控制箱来对静平台进行控制工作； [0017] S2，在对主动臂和从动臂进行驱动时，由静平台内部的伺服驱动器受到驱动指令， 然后由伺服驱动器来对伺服电机进行控制，以此来完成对于主动臂和从动臂的驱动效果； [0018] S3，在对并联机器人机械臂控制的过程中，由于在静平台的下方设有高速摄像头， 可以实现视觉上的监控，并由工作人员进行直接性的控制，同时再结合在动平台上安装的 集成式传感器进行准确控制。 [0019] 优选的，步骤S2中，在对主动臂和从动臂进行驱动时，由静平台内部的伺服驱动器 受到驱动指令，然后由伺服驱动器来对伺服电机进行控制，从而就可以利用伺服电机来控 制主动臂，接着再由主动臂来对从动臂进行控制，直至实现对于动平台的控制效果。 [0020] 优选的，步骤S3中，在对并联机器人机械臂控制的过程中，由于在静平台的下方设 有高速摄像头，可以实现视觉上的监控，并由工作人员进行直接性的控制，同时再结合在动 平台上安装的集成式传感器，由位移传感器、角度传感器、加速传感器和力矩传感器四个传 感器构成，可以进行不同功能的检测，达到优异的精准控制效果。 [0021] (三)有益效果 [0022] 本发明提供了一种并联机器人机械臂及其控制方法。具备以下有益效果： [0023] (1)、该并联机器人机械臂及其控制方法，通过在动平台上增设有集成式传感器， 解决了传统并联机器人机械臂在复杂环境中控制不够精准的问题，由于在集成式传感器的 内部安装了位移传感器、角度传感器、加速传感器和力矩传感器，使得该并联机器人机械臂 在工作的过程中可以借助四个传感器进行不同功能的检测，从而能大大的提升该并联机器人在 对机械臂来控制时的准确性，此种操控方法大大提升了并联机器人在复杂环境中的精准 控制效果，整体结构紧凑，实用性较强； [0024] (2)、该并联机器人机械臂及其操控方法，通过在静平台的下方设有防护罩，然后 将防护罩设置在高速摄像头的外部，这样在该并联机器人工作的过程中，当高速摄像头在 运行的过程中，就可以利用外部的防护罩来起到保护的作用，可以避免高速摄像头在运行 的过程中受到来自外部的撞击，起到了优异的防护效果，在应用时确保了内部的高速摄像 头的安全性，功能性较强。 附图说明 [0025] 图1为本发明整体的结构示意图； [0026] 图2为本发明的静平台结构示意图； [0027] 图3为本发明的图2A部分放大图； [0028] 图4为本发明的整体流程图； [0029] 图5为本发明的集成式传感器结构图。 5 5 CN 113843778 A 说明书 3/5页 [0030] 图中，静平台‑1、伺服电机‑2、主动臂‑3、从动臂‑4、动平台‑5、三角架‑6、控制箱‑ 7、PLC控制装置‑8、上位机‑9、高速摄像头‑10、可扩展接口‑11、集成式传感器‑12、防护罩‑ 13。 具体实施方式 [0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。 [0032] 请参阅图1‑5，本发明实施例提供一种技术方案：一种并联机器人机械臂及其控制 方法，包括静平台1、主动臂3、从动臂4以及动平台5，所述静平台1的外部安装主动臂3，所述 静平台1的内部设有伺服电机2，所述伺服电机2通过输出轴连接主动臂3，所述主动臂3的外 部通过转轴连接三角架6，所述三角架6的另一端通过转轴连接从动臂4，所述静平台1的下 方设有动平台5，所述动平台5的两端通过转轴连接从动臂4。 [0033] 所述静平台1的顶部设有控制箱7，所述控制箱7通过无线信号连接PLC控制装置8， 所述PLC控制装置8的外部通过无线，所述可扩展接口11呈对称分布形式。 [0035] 所述伺服电机2的数量设有两个，所述从动臂4呈对称分布形式。 [0036] 所述静平台1的下方设有防护罩13，所述静平台1的底部固定连接高速摄像头10， 所述防护罩13笼罩在高速摄像头10的外部。 [0037] 所述动平台5的顶部设有集成式传感器12，所述集成式传感器12包括位移传感器、 角度传感器、加速传感器和力矩传感器。 [0038] 控制步骤包括如下： [0039] S1，在该并联机器人运行时首先由启动上位机9，由工作人员操作上位机9来发出 相应的控制指令，然后上位机9发出的指令传递到PLC控制装置8内部，经由PLC控制装置8进 行步骤分解，接着再将控制指令步骤发送到控制箱7内部，由控制箱7来对静平台1进行控制 工作； [0040] S2，在对主动臂3和从动臂4进行驱动时，由静平台1内部的伺服驱动器受到驱动指 令，然后由伺服驱动器来对伺服电机2进行控制，以此来完成对于主动臂3和从动臂4的驱动 效果； [0041] S3，在对并联机器人机械臂控制的过程中，由于在静平台1的下方设有高速摄像头 10，可以实现视觉上的监控，并由工作人员进行直接性的控制，同时再结合在动平台5上安 装的集成式传感器12进行准确控制。 [0042] 步骤S2中，在对主动臂3和从动臂4进行驱动时，由静平台1内部的伺服驱动器受到 驱动指令，然后由伺服驱动器来对伺服电机2进行控制，从而就可以利用伺服电机2来控制 主动臂3，接着再由主动臂3来对从动臂4进行控制，直至实现对于动平台5的控制效果。 [0043] 步骤S3中，在对并联机器人机械臂控制的过程中，由于在静平台1的下方设有高速 摄像头10，可以实现视觉上的监控，并由工作人员进行直接性的控制，同时再结合在动平台 5上安装的集成式传感器12，由位移传感器、角度传感器、加速传感器和力矩传感器四个传 6 6 CN 113843778 A 说明书 4/5页 感器构成，可以进行不同功能的检测，达到优异的精准控制效果。 [0044] 工作原理：在应用该并联机器人机械臂及其操控方法时，首先由上位机9发出操控 指令，然后在上位机9上可以由工作人员进行控制，还有对并联机器人进行运行状态的了解 功能，接着当上位机9的信号发送到PLC控制装置8时，就可以利用PLC控制装置8来对静平台 1上的控制箱7发出控制指令，然后对该并联机器人进行控制，接着利用静平台1内部的伺服 电机2对主动臂3进行驱动，主动臂3对从动臂4进行控制，从而带动动平台5进行运行，实现 了整个并联机器人的控制效果，同时在控制的过程中，通过在动平台5上增设有的集成式传 感器12，可以实现更加精准的控制效果，以及在静平台1底部安装的高速摄像头10还可以实 现视觉上的监控，并由工作人员进行直接性的控制，而由于在集成式传感器12的内部安装 了位移传感器、角度传感器、加速传感器和力矩传感器，同时位移传感器的型号为ZLDS100， 角度传感器的型号为DWQT‑BZ‑V，加速传感器的型号为CMA3000，力矩传感器的型号为TJN‑ 5，使得该并联机器人机械臂在工作的过程中能借助四个传感器进行不同功能的检测，从 而可以提高该并联机器人在对机械臂进行控制时的准确性，从而能够规避遇到的突发事 件，此种控制方法大大提升了并联机器人在复杂环境中的精准控制效果，最后通过在静平 台1的下方设有防护罩13结构，并将防护罩13设置在高速摄像头10的外部，这样在该并联机 器人运行工作的过程中，可以利用外部的防护罩13来起到保护的作用，可以避免高速摄像 头10在运行的过程中受到来自外部的撞击，起到了优异的防护效果，在应用时确保了内部 的高速摄像头10的安全性，整体结构紧凑，实用性较强。 [0045] 本发明的静平台1、伺服电机2、主动臂3、从动臂4、动平台5、三角架6、控制箱7、PLC 控制装置8、上位机9、高速摄像头10、可扩展接口11、集成式传感器12、防护罩13，部件均为 通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手 册得知或通过常规实验方法获知，本发明解决的问题是现有并联机器人机械臂在控制时往 往都是采用单一的方式来进行运行中的控制，而这样的控制方式在较为复杂的环境中应用 时容易出现检测误差的情况，从而导致了控制的效果不够精准，在使用时存在一定的局限 性，同时多数的并联机器人机械臂在运行的过程中对于体积较小的零部件的防护性能不 高，在工作时很容易受到来自外部的干扰，严重情况下还会受到来自外部的异物撞击，从而 对零部件造成不同程度的损伤，在应用的过程中较为麻烦等问题，本发明通过上述部件的 互相组合，通过在动平台5上增设有集成式传感器12，由于在集成式传感器12的内部安装了 位移传感器、角度传感器、加速传感器和力矩传感器，使得该并联机器人机械臂在工作的过 程中可以借助四个传感器进行不同功能的检测，从而能大大的提升该并联机器人在对机械臂进 行控制时的准确性，此种操控方法极大的提升了并联机器人在复杂环境中的精准控制效果， 同时由于在静平台1的下方设有防护罩13，然后将防护罩13设置在高速摄像头10的外部，这 样在该并联机器人工作的过程中，当高速摄像头10在运行的过程中，就可通过外部的防 护罩13来起到保护的作用，可以避免高速摄像头10在运行的过程中受到来自外部的撞击， 起到了优异的防护效果，在应用时确保了内部的高速摄像头10的安全性，功能性较强。 [0046] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技 术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或 基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将 实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说 7 7 CN 113843778 A 说明书 5/5页 明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明 内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。 [0047] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 能够理解的其他实施方式。 8 8 CN 113843778 A 说明书附图 1/3页 图1 图2 9 9 CN 113843778 A 说明书附图 2/3页 图3 图4 10 10 CN 113843778 A 说明书附图 3/3页 图5 11 11

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