[实用新型]一种带运动控制器的小型高精度串联机械臂

摘要

本实用新型公开了一种带运动控制器的小型高精度串联机械臂，包括包括机械结构和运动控制器，所述运动控制器包括：轨迹计算器、上级微控制器、下级微控制器、运动补偿控制器、主动式动态平衡控制器、驱动单元、所述机械结构包括第1轴、第2轴、第3轴、第4轴、第5轴、第6轴、联轴器、锥齿器1、锥齿器2、6路滑环、三指灵巧手、14路滑环、5路滑环、五自由度电机安全套，本实用新型具有低成本、精度高、体积小且应用范围广、对机械臂本身刚度的依赖小的优点。

主权项

1.一种带运动控制器的小型高精度串联机械臂，包括机械结构（1）和运动控制器（2），其特征在于，所述运动控制器包括：轨迹计算器（3），用于接收机械结构（1）的关节信息、位姿信息，并采用空间直线、圆弧等基本元素对机械臂在笛卡尔空间的运动轨迹进行规划，并根据任务空间的运动轨迹，将其转换至机械臂的关节空间，并通过逆运动学计算获取运动轨迹对应的关节空间内各关节位置相对时间的序列值；上级微控制器（4），包括嵌入式微处理器，用于负责整个系统管理以及运动学计算、轨迹规划、主控逻辑、数字I/O和传感器信息处理等；下级微控制器（5），包括嵌入式微处理器，用于轨迹插补计算、运动伺服控制；运动补偿控制器（6），用于接收上级微控制器（4）传来的规划后轨迹点位图，和下级微控制器（5）传来的补差数据，然后采用实时预测补偿控制方法，将关节位置期望输入信号和跟踪位姿误差预测估计来控制变量补偿量，作为控制系统的参考输入，优化关节位置闭环控制系统，对机械臂末端执行器的位姿误差进行补偿，减小由连杆参数几何误差造成的积累误差；主动式动态平衡控制器（7），包括力矩传感器、平衡机构，用于接受来自运动补偿控制器（6）的补偿信号，采用力矩传感器测量机械臂在运动过程中产生的振动力矩，根据检测的振动力矩信号驱动平衡机构工作，验证该机构的动态性能以及其主动消振性能；驱动单元（8），包括伺服电机，用于接受主动式动态平衡控制器（7）的位姿信息，并驱动机械臂正常工作，所述伺服电机设置在各个轴的连接位置，所述机械结构（1）包括第1轴（9）、第2轴（10）、第3轴（11）、第4轴（12）、第5轴（13）、第6轴（14）、联轴器（15）、锥齿器1（16）、锥齿器2（19）、6路滑环（17）、三指灵巧手（18）、14路滑环（20）、5路滑环（21）、五自由度电机安全套（22），所述第1轴（9）与第2轴（10）连接，第2轴（10）与第3轴（11）连接，第3轴（11）与第4轴（12）连接，第4轴（12）与第5轴（13）连接，第5轴（13）与第6轴（14）连接，第6轴（14）与三指灵巧手（18）连接；所述联轴器（15）与五自由度电机安全套（22）通过螺栓连接。