0024]手掌15上表面固定有第四直流伺服电机25，第四直流伺服电机25的输出轴穿过手掌15与安装板26固定，安装板26上具有安装孔；
[0025]所述的码垛机械臂还包括支撑架27和支撑轴28，支撑架27置于U型底座4的两侧板间并固定于U型底座上，支撑轴28穿过支撑架27的上部并固定于支撑架27上，支撑轴28与第二直流伺服电机5的输出轴、第三直流伺服电机6的输出轴位于同一轴线，支撑轴28通过转动轴承与后臂13连接，转动轴承的内圈与支撑轴28固定，外圈与后臂13固定，如图5所示。
[0026]在第二圆板3-2上靠近第一直流伺服电机的输出轴处，固定有用于检测U型底座转角信息的第一位置传感器16，在固定第二直流伺服电机5的U型底座侧板上靠近该电机的输出轴处，固定有用于检测后臂位置信息的第二位置传感器17，在固定第三直流伺服电机6的U型底座侧板上靠近该电机的输出轴处，固定有用于检测前臂位置信息的第三位置传感器18 ;
[0027]所述的控制系统包括工控机19、运动控制卡20和分别用于驱动第一直流伺服电机7、第二直流伺服电机5、第三直流伺服电机6及第四直流伺服电机25的第一驱动器21、第二驱动器22、第三驱动器23及第四驱动器24 ;所述的工控机19与运动控制卡20连接，运动控制卡20的输出端分别连接第一驱动器21、第二驱动器22、第三驱动器23及第四驱动器24的输入端，第一位置传感器16的信号输出端、第二位置传感器17的信号输出端及第三位置传感器18的信号输出端均与运动控制卡20的输入端连接，如图6所示。
[0028]上述技术方案中，所述的前臂12与后臂13均为中空板状结构。
[0029]所述的第一直流伺服电机7为涡轮蜗杆式直流伺服电机。
[0030]本实用新型中，底座、后臂和前臂的转动精度对末端轨迹的影响较大，为检测各转动轴对应机构的转动角度，本实用新型采用了三个非接触式的位置传感器，分别用以检测底座、后臂和前臂的转动角度信号。当然，根据不同的码垛任务和末端运动轨迹，可以辅助增加多种传感器，用以检测多种转动或移动信号，并反馈给运动控制卡，以增强机械臂的智能效果。
[0031]运动开始时，由工控机下发末端轨迹指令，运动控制卡根据给定的轨迹信号，通过逆解算法得到各驱动关节的转动角度并下发给各驱动器，进而驱动相应直流伺服电机转动，使机械臂末端走出与给定轨迹相逼近的轨迹。位置传感器检测到的信号集中反馈到运动控制卡处进行处理，通过残余振动抑制算法，实现对各驱动关节的残余振动抑制，进而走出较为理想的运动轨迹，实现机械臂末端的稳定运行。
[0032]此外，本实用新型可通过调整第一连杆与U型底座侧板上圆弧槽的铰接位置，进而调整手掌面与地面间的夹角，使手掌面处于工作面状态；手掌上可以装有小型直流伺服电机和安装板，安装板上可根据实际工作需要安装不同的可拆装式末端执行器，实现不同的码垛任务。
【主权项】
1.一种具有五自由度的码垛机械臂，其特征在于包括机械臂体及控制系统，所述的机械臂体包括底板(I)、两块支座板(2)、第一圆板(3-1)、第二圆板(3-2)、U型底座(4)、前臂(12)、后臂(13)、手掌(15)、第一连杆(9)、第二连杆(8)、第三连杆(10)、第四连杆(14)、三角状肘连杆(11)、第一直流伺服电机(7)、第二直流伺服电机(5)及第三直流伺服电机(6); 两块支座板(2)相对固定于底板上，第一圆板(3-1)固定在两支座板(2)上，第二圆板(3-2)通过垫筒固定于第一圆板(3-1)上，且第二圆板(3-2)上装有转动轴承，第一直流伺服电机(7)固定于第一圆板(3-1)的下表面，其输出轴穿过第一圆板(3-1)并通过第二圆板(3-2)上的转动轴承与U型底座(4)的底面连接，第二直流伺服电机(5)与第三直流伺服电机(6)同轴线地分别固定于U型底座(4)的两个侧板的外侧，第二直流伺服电机(5)的输出轴穿过侧板与后臂(13)的下端固定，该侧板上具有以第二直流伺服电机输出轴为圆心的圆弧槽(4-1)，第三直流伺服电机(6)的输出轴穿过另一侧板与第二连杆(8)的一端固定，前臂(12)的中部、后臂(13)的上端及三角状肘连杆(11)的一端铰接，三角状肘连杆(11)的另一端与第一连杆(9)的一端铰接，第一连杆(9)的另一端与U型底座侧板上的圆弧槽(4-1)铰接，后臂(13)、三角状肘连杆(11)、第一连杆(9)及固定第二直流伺服电机(5)的U型底座侧板构成第一个空间平行四边形机构，第二连杆(8)的另一端与第三连杆(10)的一端铰接，第三连杆(10)的另一端与前臂(12)的上端铰接，后臂(13)、第二连杆(8)、第三连杆(10)及前臂(12)的上端构成第二个空间平行四边形机构，前臂(12)的下端与手掌(15)的下端铰接，三角状肘连杆(11)的第三端与第四连杆(14)的一端铰接，第四连杆(14)的另一端与手掌(15)的上端铰接，前臂、三角状肘连杆(11)、第四连杆(14)及手掌(15)构成第三个空间平行四边形机构； 手掌(15)上表面固定有第四直流伺服电机(25)，第四直流伺服电机(25)的输出轴穿过手掌(15)与安装板(26)固定，安装板(26)上具有安装孔； 所述的码垛机械臂还包括支撑架(27)和支撑轴(28)，支撑架(27)置于U型底座(4)的两侧板间并固定于U型底座上，支撑轴(28)穿过支撑架(27)的上部并固定于支撑架(27)上，支撑轴(28)与第二直流伺服电机(5)的输出轴、第三直流伺服电机(6)的输出轴位于同一轴线，支撑轴(28)通过转动轴承与后臂(13)连接，转动轴承的内圈与支撑轴(28)固定，外圈与后臂(13)固定； 在第二圆板(3-2)上固定有用于检测U型底座转角信息的第一位置传感器(16)，在固定第二直流伺服电机(5)的U型底座侧板上固定有用于检测后臂位置信息的第二位置传感器(17)，在固定第三直流伺服电机(6)的U型底座侧板上固定有用于检测前臂位置信息的第三位置传感器(18)； 所述的控制系统包括工控机(19)、运动控制卡(20)和分别用于驱动第一直流伺服电机(7)、第二直流伺服电机(5)、第三直流伺服电机(6)及第四直流伺服电机(25)的第一驱动器(21)、第二驱动器(22)、第三驱动器(23)及第四驱动器(24);所述的工控机(19)与运动控制卡(20)连接，运动控制卡(20)的输出端分别连接第一驱动器(21)的输入端、第二驱动器(22)的输入端、第三驱动器(23)的输入端及第四驱动器(24)的输入端，第一位置传感器(16)的信号输出端、第二位置传感器(17)的信号输出端及第三位置传感器(18)的信号输出端均与运动控制卡(20)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的具有五自由度的码垛机械臂，其特征在于所述的前臂(12)与后臂(13)均为中空板状结构。
3.根据权利要求1所述的具有五自由度的码垛机械臂，其特征在于所述的第一直流伺服电机(7)为涡轮蜗杆式直流伺服电机。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有五自由度的码垛机械臂，包括机械臂体及控制系统，所述的机械臂体包括底板、两块支座板、第一圆板、第二圆板、U型底座、前臂、后臂、手掌、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、三角状肘连杆及四个直流伺服电机，所述的控制系统包括工控机、运动控制卡、分别用于驱动四个直流伺服电机的四个驱动器、用于检测U型底座转角信息的第一位置传感器、用于检测后臂位置信息的第二位置传感器及用于检测前臂位置信息的第三位置传感器；本实用新型的机械臂为四轴驱动五自由度机械臂，其机械结构紧凑、操作方便，可用于搬运、码垛、装货及卸货等多种场合，可实现空间多角度操作。
【IPC分类】B25J9-00, B65G61-00, B25J19-02, B25J13-08, B25J18-00
【公开号】CN204450530
【申请号】CN201520056112
【发明人】史伟民, 葛宏伟, 杨亮亮, 许守金, 刘权庆, 徐欣
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年1月27日