(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210392381.7 (22)申请日 2022.04.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114474079 A (43)申请公布日 2022.05.13 (73)专利权人 深圳市纬华机 械有限公司 地址 518116 广东省深圳市龙岗区宝龙街 道同乐社区宝龙六路老太坑工业区11 号A栋101、 201、 3 01 (72)发明人 黎杨轩　 (74)专利代理 机构 深圳锴权知识产权代理事务 所(普通合伙) 44825 专利代理师 张巍 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01)B25J 18/00(2006.01) (56)对比文件 CN 10708 8888 A,2017.08.25 CN 113335643 A,2021.09.0 3 CN 215660314 U,202 2.01.28 CN 109333537 A,2019.02.15 CN 104626187 A,2015.0 5.20 US 5938257 A,19 99.08.17 CN 212179 990 U,2020.12.18 审查员 苏展 (54)发明名称 一种兼容多种型号工件的机械手及控制方 法 (57)摘要 本发明公开一种兼容多种型号工件的机械 手及控制方法， 其中所述机械手包括基座， 所述 基座上设置有第一机械臂、 第二机械臂、 第三机 械臂和第四机械臂， 通过所述第一机械臂、 第二 机械臂、 第三机械臂和第四机械臂实现多种自由 度运动， 所述第一机械臂设置在所述基座上， 所 述第二机械臂和第三机械臂活动连接， 所述第三 机械臂和第四机械臂活动连接， 第一工件快换模 块设置在第四机械臂上， 并且所述第一工件快换 模块上设置有兼容式工件抓取模块， 所述兼容式 工件抓取模块上设置有兼容式接口； 所述兼容式 接口至少包括4种型号的接口尺寸， 本发明能够 兼容多种型号工件的抓取， 自由度大， 运动灵活， 控制精度高， 大 大提高了 机器人应用能力。 权利要求书3页 说明书7页 附图9页 CN 114474079 B 2022.06.28 CN 114474079 B 1.一种兼容多种型号工件的机械手， 所述机械手包括基座 （1） ， 其特征在于： 所述基座 （1） 上设置有第一机械臂 （2） 、 第二机械臂 （3） 、 第三机械臂 （4） 和第四机械臂 （5） ， 通过所述 第一机械臂 （2） 、 第二机械臂 （3） 、 第三机械臂 （4） 和第四机械臂 （5） 实现多种自由度运动， 所 述第一机械臂 （2） 设置在所述基座 （1） 上， 所述第二机械臂 （3） 和第三机械臂 （4） 活动连接， 所述第三机械臂 （4） 和第四机械臂 （5） 活动连接， 第一工件快换模块 （6） 设置在第四机械臂 （5） 上， 并且所述第一工件快换模块 （6） 上设置有兼容式工件抓取模块， 所述兼容式工件抓 取模块上设置有兼容式接口； 所述兼容式接口 （9） 至少包括 4种型号的接口尺寸； 在实现兼容多种型号工件的运动时， 兼容式接口 （9） 内设置有不同尺寸的螺纹， 采用分 层架构的形式， 将兼容式接口 （9） 设置不同的尺寸层次结构， 当需要连接快换连接件 （61） 时， 采用与快换连接件 （61） 接口相吻合的尺寸与层次， 当需要与第二快换模块 （7） 连接时， 则需要采用第二快换模块 （7） 接口相吻合的尺寸与层次， 每种层次采用不同的数据结构， 以 实现多种型号工件的兼容， 该层次结构为叠加在一起的片状结构， 当需要 更换接口 （9 ） ， 将 不需要对接的片状结构移放在一 边， 每层之间滑动叠加； 其中所述基座 （1） 内设置有带动基座 （1） 实现360 °回转的第一伺服电机， 第一机械臂 （2） 内设置有令第一机械臂 （2） 实现360 °旋转的第二伺服电机， 第二机械臂 （3） 内设置有令 第二机械臂 （3） 实现180 °旋转的第三伺服电机， 第三机械臂 （4） 内设置有令第三机械臂 （4） 实现180°旋转的第四伺服电机， 第四机械臂 （5） 内设置有令第四机械臂 （5） 实现360 °旋转的 第五伺服电机； 其中所述第 一伺服电机、 第 二伺服电机、 第三伺服电机、 第四伺服电机和第五伺 服电机 通过控制模块实现不同形式的控制， 其中： 所述控制模块包括： 第一控制单 元， 作为上层总控制中心， 向第二控制单 元发送控制指令； 第二控制单元， 接收第 一控制单元发送的控制指令并向第 三控制单元传递第 二控制单 元发送控制指令， 接收或者发送第三控制单 元的控制指令； 第三控制单元， 包括控制第一伺服电机运动的第 四控制单元、 控制第二伺服电机运动 的第五控制单元、 控制第三伺服电机运动的第六控制单元、 控制第四伺服电机运动的第七 控制单元； 和控制第五伺服电机运动的第八控制单 元； 各种控制单元之间通过Socket通信模块或者无线数据通信模块实现数据信息的交互， 其中所述第四控制单元设置有第一定位单元， 所述第 五控制单元设置有第二定位单元， 所 述第六控制单元设置有第三定位单元， 所述第七控制单元设置有第四定位单元； 所述第八 控制单元设置有第五定位单 元； 所述第二控制单 元为控制所述第三控制单 元工作运行状态的上位机控制单 元； 所述第三控制单元为控制第四控制单元、 第五控制单元、 第六控制单元、 第七控制单元 和第八控制单 元的PLC控制单 元； 所述第四控制单元、 第五控制单元、 第六控制单元、 第七控制单元和第八控制单元为基 于DSP+FPGA芯片结合的多轴一体化 运动控制器； 所述第一定位单元、 第二定位单元、 第三定位单元、 第四定位单元和第五定位单元分别 设置有位置纠偏器和激光定位模块， 并且第一定位单元、 第二定位单元、 第三定位单元、 第 四定位单元和第五定位单元通过PLC控制单元输出控制命令并且定位精度为0.01mm的控制权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114474079 B 2单元； 其中所述兼容 式接口 （9） 连接有快换连接件 （61） 、 定位模块 （62） 和连接头 （63） ， 其中快 换连接件 （61） 与所述连接 头 （63） 配合使用； 所述兼容式接口 （9） 连接有第二快换模块 （7） ， 所述第二快换模块 （7） 设置有锁紧模块 （71） ， 所述锁紧模块 （71） 上设置有销孔 （72） 和连接孔 （73） ， 其中所述销孔 （72） 和连接孔 （73） 配合连接； 所述位置纠偏器通过光电传感器检测工件边或线的位置， 以获取工件边或线位置偏差 信号； 所述控制模块的控制方法包括以下步骤： （1） 第一控制单 元向第二控制单 元发送控制指令； 在本步骤中， 第一控制单元通过调度集中系统向分机下达控制命令， 通过设置调度员 控制台， 通过CAN总线数据通信能够实现不同分路或者支路的信息交 互； （2） 接收第一控制单元发送 的控制指令并向第三控制单元传递第二控制单元发送 的 控制指令； （3） 通过PLC可编程控制器实现多种控制命令的输出； 在本步骤中， PLC可编程控制器的物 理结构包括中央处理单元、 和所述中央处理单元连 接的外部设备接口、 输入接口、 存 储器、 输出接口和I/O扩展接口； （4） 输出控制指令， 是否 接收控制指令， 发送控制指令； 通过输出发送控制指令的方式输出控制命令， 通过PLC可编程控制器输出不同控制指 令， 然后判断是否接收到控制指令， 当接收到控制指令时， 则对应控制 机械臂的灯会亮起， 当未接收到控制指令时， 则灯不会 亮起， 然后进行误判或者 错判处理， 重新发送控制指令； （5） 驱动电机执行命令， 并通过模糊控制算法实现不同定位单元的误差评估， 进而调 整控制策略； （6） 判断控制指令与设置值是否吻合， 当吻合时， 则执行控制命令， 发动 机驱动机械手 工作， 当不吻合时， 则转向人工处理， 再次进行判断， 控制结束， 则机械手停止工作； 其中所 述模糊控制算法如下： 设置控制输出理论 为P， 实际控制输出值 为 ， 则控制误差 为：            （1） 将控制误差 与误差变化率 作为模糊控制算法的输入， 转化为模糊集， 建立了输入 变量与输出变量之间的模糊控制规则， 进而实现模糊误差评估， 当 小于1.5时表示控制模 块控制精度符合要求， 当 大于等于1.5时表示控制模块控制精度不符合要求； 通过模糊控制表实现不同控制模块的控制误差计算， 其中利用模糊元函数计算出来 的， 存储在PLC的存储器中， 以输入的控制误差为 、 控制误差变化率和输出变量v的模糊集 设为QB表示负大、 WA表示负中、 RE表示负小、 ZQ表示零、 JK表示正小、 HR表示正中、 PL表示正 大， 转换成数字域 ‑3，‑2，‑1,0,1,2， 3共有七个等级， 模糊集的模糊元函数在数字域中的分 布通过下表进行：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114474079 B 3