CN110014442B - 一种带有全方向触觉传感装置的机器人 - Google Patents

一种带有全方向触觉传感装置的机器人 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种带有全方向触觉传感装置的机器人，包括，底座，底座上通过固定板连接定位板；调节部，置于定位板，至少包括第一连接板和第二连接板；其中，第一连接板和第二连接板相对设置，且能够相互靠近或远离。本发明所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，通过压力的感应实现触觉传感，优化了两爪抓取的灵敏度，提高控制精度。

Description

一种带有全方向触觉传感装置的机器人
技术领域
本发明属于机器人领域，尤其是涉及一种带有全方向触觉传感装置的机器人。
背景技术
机器人的主要功能是由手爪抓取物体，并对它进行操作来实现的。因此，对手爪的研究在整个机器人技术中占有及其重要的地位，一般的，机器人做抓取动作时，由于其灵敏度不高，可根据实际的使用需求分为两个爪、三个爪、四个爪等，随着爪子的个数的增多，其灵敏度增加。而对于实用机器人抓取结构较为简单的物体，外部结构较为规则，采用两个爪的机器人足以，以降低成本。但是现有的两爪机器人灵敏度相对较差，不具备触觉感知能力，只是传统的抓取和放下的工作，不能满足实际需求，但采用灵敏度较高的多爪机器人，又会造成浪费，成本增高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种带有全方向触觉传感装置的机器人，在两爪抓取的基础上增加简单的结构配合使其具有触觉，提高抓取的灵敏度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种带有全方向触觉传感装置的机器人，包括，
底座，所述底座上通过固定板连接定位板；
调节部，置于所述定位板，至少包括第一连接板和第二连接板；
其中，所述第一连接板和所述第二连接板相对设置，且能够相互靠近或远离；
抓取部件，包括夹紧部，且所述夹紧部分别置于所述第一连接板和所述第二连接板；
其中，两个所述夹紧部相对设置，所述夹紧部包括固定座，所述固定座上球铰接夹紧板，且所述固定座和所述夹紧板之间设有多个压杆，所述压杆在外力作用下能够与所述固定座上的检测块接触且施加压力，所述检测块将检测到的压力信号反馈至控制部。
进一步的，所述固定座上设有球铰链，通过所述球铰链将所述夹紧板球铰接；
所述球铰链置于所述夹紧板的中心。
进一步的，所述夹紧板对应所述固定座的一侧设有多个弹簧，所述弹簧上固定所述压杆，所述压杆头部伸出所述弹簧，所述压杆分别与所述固定座的检测块配合。
进一步的，所述压杆至少布置于所述夹紧板的四角处，以及所述球铰链的两侧，以围绕所述球铰链排布；
所述压杆头部为球形面，多个所诉压杆受压程度不同时，所述球形面均能够有接触点与所述检测块接触，从而形成所述压力信号。
进一步的，所述控制部置于所述底座，所述控制部用于收集所述压力信号，将所述压力信反馈至机器人的控制***，并根据所述控制***发出的命令控制所述调节部的工作。
进一步的，两个所述定位板相对设置，所述调节部还包括第一丝杠和第二丝杠，所述第一丝杠和所述第二丝杠置于两个所述定位板之间；
所述第一丝杠和所述第二丝杠上分别滑动连接第一螺母和所述第二螺母，所述第一螺母和所述第二螺母分别通过第一连接杆和第二日连接杆连接所述第一连接板和所述第二连接板，所述第一螺母和所述第二螺母的运动方向相反。
进一步的，所述第一丝杠通过第一电机驱动，所述第二丝杠通过第二电机驱动，所述第一电机和所述第二电机控制所述第一丝杠和所述第二丝杠的转动方向相反，以控制所述第一螺母和所述第二螺母反向运动，所述第一电机和所述第二电机均通过所述控制部控制。
进一步的，两个所述定位板之间还设有第一滑轨和第二滑轨，其上分别滑动连接第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块分别连接所述第一螺母和所述第二螺母，所述滑块的滑动方向与所述螺母的运动方向平行。
进一步的，两个所述定位板之间还设有调节杆，所述调节杆上滑动连接第一调节块和第二调节块，所述第一调节块置于所述第一连接板，所述第二调节块置于所述第二连接板，所述调节块的滑动方向与所述滑块的滑动方向平行。
进一步的，所述底座通过连接的法兰盘可拆卸连接机器人的机械臂。
相对于现有技术，本发明所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人具有以下优势：
(1)本发明所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，在两爪抓取的基础上增加简单的结构配合使其具有触觉，提高抓取的灵敏度。
(2)本发明所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，通过球铰接的形式配合以压杆的压力检测，在两个夹紧板夹紧物体时，如果夹紧的位置不对，则两个夹紧板与固定座不会处于平行的状态，以将压杆收到不同的力反馈至控制部，控制部将其传送至控制***，检测到的最大压力和最下压力差值查过预设值时，抓取物品不稳定，放弃此次抓取任务，以提高两爪抓取的效果。
(3)本发明所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，两个夹紧板运动的稳定性较好，能够方便快捷的实现对规则物品的抓取。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人第一方向整体结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人第二方向整体结构示意图；
图3为图2中夹紧部局部放大图；
图4为图3中压杆配合结构示意放大图。
附图标记说明：
1-法兰盘；2-底座；3-固定板；4-定位板；5-第一滑轨；6-第二滑轨；7-第一滑块；8-第二滑块；9-第一丝杠；10-第二丝杠；11-第一螺母；12-第二螺母；13-第一连接杆；14-第二连接杆；15-调节杆；16-第一调节块；17-第二调节块；18-第一连接板；19-第二连接板；20-第一电机；21-第二电机；22-固定座；23-夹紧板；24-球铰链；25-弹簧；26-检测块；27-压杆。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1、图3和图4所示一种带有全方向触觉传感装置的机器人，包括，底座2，底座2上通过固定板3连接定位板4；调节部，置于定位板4，至少包括第一连接板18和第二连接板19；其中，第一连接板18和第二连接板19相对设置，且能够相互靠近或远离；抓取部件，包括夹紧部，且夹紧部分别置于第一连接板18和第二连接板19；其中，两个夹紧部相对设置，夹紧部包括固定座22，固定座22上球铰接夹紧板23，且固定座22和夹紧板23之间设有多个压杆27，压杆27在外力作用下能够与固定座22上的检测块26接触且施加压力，检测块26将检测到的压力信号反馈至控制部。在两爪抓取的基础上增加简单的结构配合使其具有触觉，提高抓取的灵敏度。
其中，固定座22上设有球铰链24，通过球铰链24将夹紧板23球铰接；球铰链24置于夹紧板23的中心。控制部置于底座2，控制部用于收集压力信号，将压力信反馈至机器人的控制***，并根据控制***发出的命令控制调节部的工作。通过球铰接的形式配合以压杆27的压力检测，在两个夹紧板23夹紧物体时，如果夹紧的位置不对，则两个夹紧板23与固定座22不会处于平行的状态，以将压杆27收到不同的力反馈至控制部，控制部将其传送至控制***，检测到的最大压力和最小压力差值查过预设值时，抓取物品不稳定，放弃此次抓取任务，以提高两爪抓取的效果。两个夹紧板23运动的稳定性较好，能够方便快捷的实现对规则物品的抓取。
具体的，夹紧板23对应固定座22的一侧设有多个弹簧25，弹簧25上固定压杆27，压杆27头部伸出弹簧，压杆27分别与固定座22的检测块26配合。压杆27至少布置于夹紧板23的四角处，以及球铰链24的两侧，以围绕球铰链24排布；压杆27头部为球形面，多个压杆27受压程度不同时，球形面均能够有接触点与检测块26接触，从而形成压力信号。在待提取物品置于两个夹紧板23之间时，控制两个夹紧板23相互靠近，该物品为规则的形状，所以在夹紧时，在最理想的情况，两个夹紧板23分别与物品平面接触并受压，在此种受压条件下，夹紧板23始终与固定座22平行。但在实际的使用中，具体情况的不同，多少会有些偏离，所以在球铰接的情况下，根据偏离的程度不用，各个压杆27的受压力不同，会导致夹紧板23向不同的方向倾斜。在控制***中设置两个压杆27之间能够承受的最大差值，即能够保证物品抓取的极限点，超过此极限即不能够完成抓取，运送过程中会发生危险。所以只要保证检测块26检测到的其中两个压杆27的最大差值不大于预设值，既能够完成抓取，如果超过，代表此次抓取存在风险，控制控制发出放弃抓取复位的命令。
作为本申请的一种具体实施方式，如图2所示，两个定位板4相对设置，调节部还包括第一丝杠9和第二丝杠10，第一丝杠9和第二丝杠10置于两个定位板4之间；第一丝杠9和第二丝杠10上分别滑动连接第一螺母11和第二螺母12，第一螺母11和第二螺母12分别通过第一连接杆13和第二连接杆14连接第一连接板18和第二连接板19，第一螺母11和第二螺母12的运动方向相反。第一丝杠9通过第一电机20驱动，第二丝杠10通过第二电机21驱动，第一电机20和第二电机21控制第一丝杠9和第二丝杠10的转动方向相反，以控制第一螺母11和第二螺母12反向运动，第一电机20和第二电机21均通过控制部控制。通过丝杆螺母副的形式实现两个夹紧板23的相对或相反运动，稳定性较好，控制精度较高，便于操控。
其中，两个定位板4之间还设有第一滑轨5和第二滑轨6，其上分别滑动连接第一滑块7和第二滑块8，第一滑块7和第二滑块8分别连接第一螺母11和第二螺母12，滑块的滑动方向与螺母的运动方向平行。通过滑轨和滑块的配合形式，提高了运动方向的精度，保证运动的稳定性。
另外，两个定位板4之间还设有调节杆15，调节杆15上滑动连接第一调节块16和第二调节块17，第一调节块16置于第一连接板18，第二调节块17置于所第二连接板19，调节块的滑动方向与滑块的滑动方向平行。通过调节杆15和连接板的设置，增加了夹紧板23运动的精度，并且，由于两个夹紧板23在不同的丝杠上运动，为了保证两个夹紧板23相对，其均置于两个连接板的薄弱处，而两个夹紧板23又要承受较大的力去夹取物品，容易导致两个夹紧板23受损。因此通过调节杆15与调节块的配合，进一步提高其相应的稳定性，避免连接板在较大压力下损坏。
优选地，底座2通过连接的法兰盘1可拆卸连接机器人的机械臂。以便于工作人员的安装调试。
本发明的工作原理：如图1所示一种带有全方向触觉传感装置的机器人，通过法兰盘1将其可拆卸连接在机器人的机械臂上，用于对物品实现抓取。在待机状态下，两个夹紧板23处于相互远离的状态，压杆27与检测块26未接触，未产生检测信号。工作时，通过机械臂将其转动至相应物品的上方，并带动使两个夹紧板23置于物品的两侧，此时机器人通过***检测出两个夹紧板23中存在该物品(具体检测可以为视觉检测或远红外检测，为已知技术，在此不做具体说明)，控制***向控制部发出命令，控制部控制第一电机20和第二电机21工作，带动第一丝杠9和第二丝杠10转动，两个夹紧板23相互靠近，至夹紧板23夹紧物品，在正常情况下，球铰接的夹紧板23受压夹紧物品，主要通过中心处施加压力保证夹紧效果。由于采用的球铰接的形式，在夹取后会存在夹紧板23均朝一个方向倾斜的情况，但此时会有相应方向的压杆27与检测块26接触，起到支撑作用的同时将受压的力形成压力信号反馈至控制部。控制部根据不同位置点的压力信号作出具体的判断(如果控制以及如果分析判断属于本领域技术人员的公知常识，且并不属于本方案的改进点，在此不详细说明)，当压力信号的差值大于预设值时，控制***控制该次的抓取物品复位，放弃抓取，重新调整抓取位置，如果在预设范围内，即可对抓取物品转运。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带有全方向触觉传感装置的机器人，其特征在于：
包括，
底座，所述底座上通过固定板连接定位板；
调节部，置于所述定位板，至少包括第一连接板和第二连接板；
其中，所述第一连接板和所述第二连接板相对设置，且能够相互靠近或远离；
抓取部件，包括夹紧部，且所述夹紧部分别置于所述第一连接板和所述第二连接板；
其中，两个所述夹紧部相对设置，所述夹紧部包括固定座，所述固定座上球铰接夹紧板，且所述固定座和所述夹紧板之间设有多个压杆，所述压杆在外力作用下能够与所述固定座上的检测块接触且施加压力，所述检测块将检测到的压力信号反馈至控制部；
所述固定座上设有球铰链，通过所述球铰链将所述夹紧板球铰接；
所述球铰链置于所述夹紧板的中心；
所述夹紧板对应所述固定座的一侧设有多个弹簧，所述弹簧上固定所述压杆，所述压杆头部伸出所述弹簧，所述压杆分别与所述固定座的检测块配合；
两个所述定位板之间还设有第一滑轨和第二滑轨，其上分别滑动连接第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和所述第二滑块分别连接第一螺母和第二螺母，所述滑块的滑动方向与所述螺母的运动方向平行。
2.根据权利要求1所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，其特征在于：
所述压杆至少布置于所述夹紧板的四角处，以及所述球铰链的两侧，以围绕所述球铰链排布；
所述压杆头部为球形面，多个所述压杆受压程度不同时，所述球形面均能够有接触点与所述检测块接触，从而形成所述压力信号。
3.根据权利要求2所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，其特征在于：
所述控制部置于所述底座，所述控制部用于收集所述压力信号，将所述压力信号反馈至机器人的控制***，并根据所述控制***发出的命令控制所述调节部的工作。
4.根据权利要求1所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，其特征在于：
两个所述定位板相对设置，所述调节部还包括第一丝杠和第二丝杠，所述第一丝杠和所述第二丝杠置于两个所述定位板之间；
所述第一丝杠和所述第二丝杠上分别滑动连接第一螺母和第二螺母，所述第一螺母和第二螺母分别通过第一连接杆和第二连接杆连接所述第一连接板和所述第二连接板，所述第一螺母和第二螺母的运动方向相反。
5.根据权利要求4所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，其特征在于：
所述第一丝杠通过第一电机驱动，所述第二丝杠通过第二电机驱动，所述第一电机和所述第二电机控制所述第一丝杠和所述第二丝杠的转动方向相反，以控制所述第一螺母和第二螺母反向运动，所述第一电机和所述第二电机均通过所述控制部控制。
6.根据权利要求1所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，其特征在于：
两个所述定位板之间还设有调节杆，所述调节杆上滑动连接第一调节块和第二调节块，所述第一调节块置于所述第一连接板，所述第二调节块置于所述第二连接板，所述调节块的滑动方向与所述滑块的滑动方向平行。
7.根据权利要求1所述的一种带有全方向触觉传感装置的机器人，其特征在于：
所述底座通过连接的法兰盘可拆卸连接机器人的机械臂。
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Application publication date: 20190716

Assignee: TIANJIN HUANYU RUBBER & PLASTIC CO.,LTD.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980003987

Denomination of invention: A robot with omnidirectional tactile sensing device

Granted publication date: 20230714

License type: Common License

Record date: 20240408

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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20190716

Assignee: TIANJIN ZHUJIN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Corp.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980004303

Denomination of invention: A robot with omnidirectional tactile sensing device

Granted publication date: 20230714

License type: Common License

Record date: 20240412

Application publication date: 20190716

Assignee: TSINGHUA TONGCHUANG ROBOT Co.,Ltd.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980004302

Denomination of invention: A robot with omnidirectional tactile sensing device

Granted publication date: 20230714

License type: Common License

Record date: 20240412

Application publication date: 20190716

Assignee: BOYI (TIANJIN) PNEUMATIC TECHNOLOGY INSTITUTE Co.,Ltd.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980004275

Denomination of invention: A robot with omnidirectional tactile sensing device

Granted publication date: 20230714

License type: Common License

Record date: 20240412

Application publication date: 20190716

Assignee: Master Lightweight Technology (Tianjin) Co.,Ltd.

Assignor: BINHAI INDUSTRIAL TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF ZHEJIANG University

Contract record no.: X2024980004231

Denomination of invention: A robot with omnidirectional tactile sensing device

Granted publication date: 20230714

License type: Common License

Record date: 20240412

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract