CN101332602A - 一种机械手臂及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动控制技术领域、特别是涉及机器人技术领域，更具体地讲，是涉及一种机械手臂及其运行方法。为了使监视能简便、高效的进行，解决设备复杂、难以制造、成本昂贵的问题，本发明的技术方案是：一种机械手臂，包括机械手臂的机械机构、检测装置、电源电路、以计算机为核心的控制电路、执行机构，其特征是：所述的检测装置，是图像信号检测装置，检测装置的输出端通过线路与控制电路的图像信号输入端口相连；所述的图像信号检测装置是：图像摄像装置，或者图像探测头，或者是光电接收管组件；所述的图像是彩色信号图像，或者是灰度信号图像。有益效果是：使监视工作简便、高效，使设备简单、便于制造、成本低廉。

Description

一种机械手臂及其运行方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域、特别是涉及机器人技术领域，更具体的讲，是涉及一种机械手臂的装置及其运行方法。

背景技术

自动控制技术、特别是机器人技术发展到现在，对如何进行监视或监控，不仅其技术已经非常成熟，而且，相关的技术手段也已经是非常的多样化。

但是，如何使监视或监控工作能简便、高效的进行，如何使自动化设备简单、便于制造、成本低廉，却是一个困扰科技人员的问题。

发明内容

为了使监视或监控工作能简便、高效的进行，并且解决自动化设备复杂、难以制造、成本昂贵的问题；本发明提出了以下技术方案。

1.一种机械手臂，包括机械手臂的机械机构、检测装置、电源电路、以计算机为核心的控制电路、执行机构。

检测装置，是图像信号检测装置，检测装置的输出端通过线路与控制电路的图像信号输入端口相连。

图像信号检测装置是：图像摄像装置，或者图像探测头，或者是光电接收管组件；光电接收管组件，其构成和电路连接是：直流电的正极、限流电阻、光电接收管正极、光电接收管负极、直流电的负极依次串联连接，光电接收管正极还与控制电路的输入端相连输送检测信号。

图像是彩色信号图像，或者是灰度信号图像。

以计算机为核心的控制电路是指：以PC计算机为核心的控制电路；或者以单片机为核心的控制电路；或者以可编程序控制器为核心的控制电路；或者以使用CPU的智能控制器为核心的控制电路。

2.图像信号检测装置是光电接收管组件；图像是灰度信号图像。

3.一种运行机械手臂的方法，包括以下步骤：

a.起始；所述的起始包括事先输入程序，接通电源开始工作；b.检测图像是否有变化？如无变化则反复询问；如有变化则进行c步骤；c.调用预定的程序；d.机械手臂动作；e.结束。

4.图像，是指彩色信号图像，或者是指灰度信号图像。

5.检测图像是否有变化，是指：被测物体的图象是否存在；或者被测物体的图象大小有否变化；或者被测物体的图象所处的位置有否变化；或者被测物体的图象外形角度有否变化。

本发明的有益效果是：能使监视或监控工作简便、高效的进行，而且能使自动化设备变得简单、便于制造、成本低廉。

附图说明

图1是实施例一的流程图

图2、图3是实施例三、实施例六的监视对象变化示意图

图4、图5是实施例四的监视对象变化示意图

图6、图7是实施例五的监视对象变化示意图

图8是实施例六的光电接收管组件连接示意图

GD-光电接收管      IN-控制电路输入端       R-限流电阻

“+”-直流电正极   “-”-直流电负极

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

在现有的自动化技术中，进行监视或监控的技术往往非常复杂，有时还会出现监视或监控的效果不可靠，甚至无法进行监视或监控。

比如，对物体的是否存在、位置是否发生了移动，是一个简单的监视或监控任务。然而，在现有技术中，为了完成该任务，往往需要采用复杂的技术方案，为了进行后续工作，往往还要配套使用昂贵的自动化机器人。

本发明方法的技术方案，能够进行实施的前提条件是：对被监视、监控的物体，在事先能够进行颜色涂覆；或者，被监视、监控的物体本身已经具有与相邻的其他物体、周围环境所不同的颜色。

本发明方法所称的颜色，不仅可以指：彩色的五颜六色；而且，还可以仅仅是指：灰度不同的颜色。所谓灰度不同的颜色，可以这样进行理解：取二种油漆，一种是黑色的，另一种是白色的，分别按不同的比例调出的油漆，就呈现出灰度不同的颜色。比如，按黑色和白色的不同比例，如黑九白一、黑六白四、黑三白七，调出的油漆就是三种不同灰度，这三种不同灰度也属于本发明方法所称的三种不同的颜色。

在实施本发明的时候，应当注意的是，被监视的物体颜色和相邻的其他物体或周围环境颜色，如果具有明显的不同，则后续处理比较方便。反之，如果颜色越接近，则对探测头或摄像头、后续处理的程序和设备，其要求就越高，否则可能发生颜色无法区分、或区分错误。

被监视、监控的物体，具备了上述可以进行区分的颜色后，要实施本发明的技术方案，就非常简便，具体的讲：就是对物体的监视由原来非常复杂的技术方法，转变成仅仅只要对颜色进行监视即可。

比如，被监视区域是一块铁板，被监视物体是一个螺钉，螺钉的存在与否，原来的监视技术方案是非常复杂的。采用本发明方法的技术方案，如果铁板是白色的、螺钉是黑色的，或者讲，它们可以被分别涂覆成白色的和黑色的，那么，问题就变得非常简单，只要检查黑色是否存在即可，或者，检查是否为全部是白色，如果答案是：全部为白色，或者答案是：不存在黑色，就表明螺钉不存在。反之，就是存在的。

如果以上白色铁板上有螺孔，拧进螺孔的螺钉其柱头是六角形的，那么，按照本发明的技术方案，不仅可以容易的检测出螺钉是否存在，而且可以容易的检测出螺钉是否松动，其方法是：以拧紧时获取的图案为基准图案，将以后检查获取的图案与基准图案进行对比，如果黑色六角形的角度发生变化的，说明螺钉发生了松动，接着，以计算机为核心的控制电路就可以指挥机械手臂进行拧紧螺钉的动作。

在本发明中，主体的动作机构不使用功能完整的机器人，而是采用简单的机械手臂，这样不仅设计、制造非常简单，而且成本大大降低。

需要特别提醒的是：在实施本发明时应该注意，安装在机械手臂上的检测装置，在机械手臂处于复位状态时，或者不工作状态时，检测装置应该尽可能正面对着被监测物体的方向，以便能进行监视。

实施例一

结合图1进行说明。

图1是一幅流程图。

第一步是“起始”。在本步骤中，包括了事先输入程序、接通电源。

第二步是“检测图像是否有变化？”，如无变化则反复询问、等待；如有变化则进行第三步。

在本步骤中，图像可以是彩色信号图像，也可以是灰度信号图像。检测图像是否有变化，可以是指被测物体的图象是否存在；或者指被测物体的图象大小有否变化；或者指被测物体的图象所处的位置有否变化；或者指被测物体的图象外形角度有否变化。

第三步是“调用预定的程序”，是指根据检测到的不同变化情况，计算机将调用不同的子程序进行处理，而这些子程序都是事先已经输入在计算机内的。

第四步是“机械手臂动作”，即在以计算机为核心的控制电路指挥下，机械手臂进行一系列的动作，以完成所要执行的任务。

第五步是“结束”，此时的前后，根据具体情况的需要，机械手臂可以进行复位工作。

实施例二

本实施例的一种机械手臂，包括具有常规自动化机械手臂的部件，即包括有自动化机械手臂的机械机构、检测装置、以计算机为核心的控制电路和执行机构。

但与常规自动化机械手臂相比，本实施例机械手臂的不同之处在于其检测装置。本实施例机械手臂的检测装置是图像信号检测装置，检测装置通过线路与控制电路的输入端相连，控制电路的输出端与执行机构的电路相连。

图像信号检测装置，可以是一个功能非常完整的图像摄像装置，也可以是仅仅能对图像进行检测的探测头，甚至可以是光电接收管组件。

在本实施例中，图像是彩色信号图像，也可以是灰度信号图像。

如果检测红色物体是否存在，结构最简单、成本最低廉的方法是：使用对红光敏感的光电接收管，按图8所示的线路进行连接可以实现。

实施例三

结合图2、图3进行说明。

在图2图3中，黑色方框是表面为白色的铁板，T形物是表面为黑色的六角柱头螺钉。

从图2到图3，图像发生了变化，黑色的六角柱头螺钉从“有”变化到“无”。

以计算机为核心的控制电路收到相关的变化信息后，调用预定的程序，指挥机械手臂动作，比如：命令机械手臂再取一个黑色的六角柱头螺钉放在原来的位置。机械手臂完成任务后复位。

对于本实施例的图像变化，使用图像摄像装置、或者图像探测头、或者是光电接收管组件都可以进行检测。而且，就信号的性质而言，图像可以是彩色信号图像，也可以是灰度信号图像。

实施例四

结合图4、图5进行说明。

在图4图5中，黑色方框是表面为白色的铁板，T形物是表面为黑色的六角柱头螺钉。

从图4到图5，图像发生了变化，黑色的六角柱头螺钉的位置从“左上角”变化到“右下角”。

以计算机为核心的控制电路收到相关的变化信息后，调用预定的程序，指挥机械手臂动作，比如：命令机械手臂再取一个黑色的六角柱头螺钉放在原来的位置，或者，命令机械手臂将位置发生变化的黑色六角柱头螺钉抓起再放回原来的位置。机械手臂完成任务后复位。

对于本实施例的图像变化，可以使用图像摄像装置、或者图像探测头进行检测。而且，就信号的性质而言，图像可以是彩色信号图像，也可以是灰度信号图像。

实施例五

结合图6、图7进行说明。

在图6图7中，黑色方框是表面为白色的铁板，铁板上有螺孔，拧有表面为黑色的六角柱头螺钉。

从图4到图5，图像发生了变化，黑色的六角柱头螺钉从原来的拧紧角度变化成松动的其它角度。

以计算机为核心的控制电路收到相关的变化信息后，调用预定的程序，指挥机械手臂动作，比如：命令机械手臂将黑色的六角柱头重新拧紧。机械手臂完成任务后复位。

对于本实施例的图像变化，可以使用图像摄像装置、或者图像探测头进行检测。而且，就信号的性质而言，图像可以是彩色信号图像，也可以是灰度信号图像。

实施例六

结合图2、图3、图8进行说明。

在图8中，GD是光电接收管；IN是控制电路输入端；R限流电阻；“+”是直流电正极；“-”直流电负极。在本实施例中GD是对蓝光敏感的光电接收管。

在本实施例中，图像信号检测装置是光电接收管组件。

在本发明的全部专利文件中，光电接收管组件的构成和电路连接，如图8所示。光电接收管组件的构成和电路连接，如果用文字进行表述，就是：直流电的正极、限流电阻、光电接收管正极、光电接收管负极、直流电的负极依次串联连接，光电接收管正极与控制电路的输入端相连、以输送检测信号。

在图2图3中，黑色方框是表面为白色的铁板，T形物在本实施例中是表面为蓝色的螺钉。

从图2到图3，图像发生了变化，蓝色的螺钉从“有”变化到“无”。

控制电路收到相关的变化信息后，调用预定的程序，指挥机械手臂动作，比如：命令机械手臂再取一个蓝色的螺钉放在原来的位置。机械手臂完成任务后复位。

对于本实施例的图像变化，使用图8所示的光电接收管组件就可以进行检测。在本实施例中，采用对蓝光敏感的光电接收管。还有，就信号的性质而言，图像是灰度信号图像。

本实施例的技术方案结构简单、成本低廉。

Claims (5)

1.一种机械手臂，包括机械手臂的机械机构、检测装置、电源电路、以计算机为核心的控制电路、执行机构，其特征是：

所述的检测装置，是图像信号检测装置，检测装置的输出端通过线路与控制电路的图像信号输入端口相连；

所述的图像信号检测装置是：图像摄像装置，或者图像探测头，或者是光电接收管组件；所述的光电接收管组件，其构成和电路连接是：直流电的正极(+)、限流电阻(R)、光电接收管(GD)正极、光电接收管(GD)负极、直流电的负极(-)依次串联连接，光电接收管(GD)正极还与控制电路的输入端(IN)相连输送检测信号；

所述的图像是彩色信号图像，或者是灰度信号图像；

所述的以计算机为核心的控制电路是指：以PC计算机为核心的控制电路；或者以单片机为核心的控制电路；或者以可编程序控制器为核心的控制电路；或者以使用CPU的智能控制器为核心的控制电路。

2.根据权利要求1所述的一种机械手臂，其特征是：所述的图像信号检测装置是光电接收管组件；所述的图像是灰度信号图像。

3.一种运行权利要求1的机械手臂的方法，其特征是：包括以下步骤：

a.起始；所述的起始包括事先输入程序，接通电源开始工作；

b.检测图像是否有变化？如无变化则反复询问；如有变化则进行c步骤；

c.调用预定的程序；

d.机械手臂动作；

e.结束。

4.根据权利要求3所述的一种运行权利要求1的机械手臂的方法，其特征是：所述的图像，是指彩色信号图像，或者是指灰度信号图像。

5.根据权利要求3所述的一种运行权利要求1的机械手臂的方法，其特征是：

所述的检测图像是否有变化，是指：

被测物体的图象是否存在；

或者被测物体的图象大小有否变化；

或者被测物体的图象所处的位置有否变化；

或者被测物体的图象外形角度有否变化。

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