[发明专利]一种五关节机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种五关节机器人，包括依次连接的四个机械臂以及用于驱动机械臂运动的关节组件，其特征在于，所述机械臂包括：底座；

设置在底座上，用于实现竖直方向上移动的主机械臂；

与所述主机械臂连接，且用于实现水平方向上旋转的第一水平臂；

与所述第一水平臂连接，且用于实现水平方向上旋转的第二水平臂；

设置在所述第二水平臂的末端，且用于实现竖直方向上旋转的的手腕臂；

设置在所述手腕臂的末端，且用于实现轴向旋转的旋转部。

2.根据权利要求1所述五关节机器人，其特征在于，所述关节组件包括：设置在所述底座上，用于驱动主机械臂在竖直方向上运动的第一关节组件；

设置在所述主机械臂与所述第一水平臂的连接处，用于驱动所述第一水平臂在水平方向上转动的第二关节组件；

设置在所述主机械臂与所述第一水平臂的连接处，用于驱动所述第二水平臂在水平方向上转动的第三关节组件；

设置在所述第二水平臂与所述手腕臂的连接处，用于驱动所述手腕臂在竖直方向上旋转的第四关节组件。

3.根据权利要求1所述的五关节机器人，其特征在于，所述底座设置为腔体结构，所述主机械臂的至少一部分部件设置在所述底座内。

4.根据权利要求2所述的五关节机器人，其特征在于，所述第一关节组件包括：固定于底座上的第一电机；与所述第一电机的输出轴固定相连的第一同步带轮组件；沿竖直方向设置，且末端与所述第一同步带轮组件紧固连接，用于通过所述输出轴带动实现旋转的丝杆；与所述丝杆适配的丝杆螺母；所述丝杆螺母与主机械臂固定连接。

5.根据权利要求2所述的五关节机器人，其特征在于，所述第二关节组件包括：固定于主机械臂上的第二电机，所述第二电机的输出轴与第一水平臂固定连接；

固定在所述主机械臂上的第二谐波减速机；

以及连接于所述第二电机与所述第二谐波减速机之间的第二同步带轮组件。

6.根据权利要求2所述的五关节机器人，其特征在于，所述第三关节组件包括：固定于主机械臂上的第三电机和第三同步带轮组件A；

位于第一水平臂内的第三同步带轮组件B；

分别与第三同步带轮组件A以及第三同步带轮组件B连接，且用于将第三电机的动力通过第三同步带轮组件A传递至第三同步带轮组件B的传动轴；

所述第三同步带轮组件B的另一端与所述第二水平臂固定连接。

7.根据权利要求6所述的五关节机器人，其特征在于，所述第二水平臂与第三同步带轮组件B之间设置有第三谐波减速机。

8.根据权利要求2所述的五关节机器人，其特征在于，所述第四关节组件包括：固定在第二水平臂上的第四电机；位于第二水平臂内的第四同步带轮组件；第四同步带轮组件的一端与第二水平臂固定连接；另一端与手腕臂固定连接。

9.一种五关节机器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

步骤A、分别在所述五关节机器人的首端、末端以及各个机械臂之间的连接点处建立直角坐标系；

步骤B、基于正运动学控制方法或者逆运动学控制方法输入相应的变量，使各个机械臂完成期望的运动。

10.根据权利要求9所述的五关节机器人的控制方法，其特征在于，所述步骤B包括：

基于正运动学控制方法输入各个机械臂的运动量，获得末端坐标系相对于首端坐标系的位置与姿态，控制所述五关节机器人完成期望的运动轨迹；

或者，基于逆运动学控制方法输入末端坐标系相对于首端坐标系的位置与姿态，获得各个机械臂的运动量，控制所述五关节机器人完成期望的运动轨迹。