(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210429941.1 (22)申请日 2022.04.22 (71)申请人 上海清芸机 器人有限公司 地址 200092 上海市杨 浦区铁岭路38号1层 (集中登记地) (72)发明人 王磊　 (74)专利代理 机构 上海唯源专利代理有限公司 31229 专利代理师 曾耀先 (51)Int.Cl. B25J 9/08(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B25J 15/08(2006.01) B25J 18/00(2006.01) (54)发明名称 仿人手臂 (57)摘要 本发明公开了一种仿人手臂， 通过七自由度 的串联仿人机械臂高度模仿人体手臂关节， 能达 到同人体手臂关键相近的自由度， 再通过深度相 机和控制系统的手眼协调配合下控制七轴机械 臂实现以高度模仿人类手臂动作抓取目标物。 本 发明的仿 人手臂， 不仅在构造上高度模仿人类手 臂结构， 在动作上也能高度模仿人类手臂抓取动 作， 此外， 还能实时规划移动路径避开障碍物以 精确、 快速、 高效的到达目标物的旁边进行抓取。 本发明解决了现有的机器人的手臂构造仿真度 不高的问题。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 114789437 A 2022.07.26 CN 114789437 A 1.一种仿人手臂， 其特 征在于， 包括： 七轴机械臂， 所述七轴机械臂具有一始端和一末端， 所述七轴机械臂 的各关节分别通 过电机驱动以令所述末端抓取目标物； 用于采集实时深度图像的深度相机， 设置 于所述始端； 以及 控制系统， 包括用于识别所述实时深度图像中的所述目标物、 障碍物及所述七轴机械 臂的识别模块、 用于基于所述 目标物、 所述障碍物及所述七轴机械臂的空间坐标以实时生 成移动路径的路径规划模块、 用于基于所述移动路径及所述各关节的预设转动角度范围以 计算获得所述各关节的实时转动角度的计算模块、 用于基于所述 实时转动角度控制所述各 关节的电机驱动所述七轴机械臂以仿人类手臂动作抓取所述目标物的控制模块， 所述控制 模块连接 于所述深度相机、 所述电机、 所述识别模块、 所述路径规划模块及所述计算模块。 2.根据权利要求1所述的仿人手臂， 其特征在于， 所述七轴机械臂 的数量为两个， 两个 所述七轴机 械臂相对设置， 所述深度相机设置 于两所述七轴机 械臂之间。 3.根据权利要求1所述的仿人手臂， 其特征在于， 所述各关节分别安装有角度传感器， 所述角度传感器连接 于所述控制模块。 4.根据权利要求1所述的仿人手臂， 其特征在于， 所述计算模块在以所述始端的旋转中 心为中心建立的世界坐标系中通过插值算法并基于控制精度， 插入移动路径上的每一点的 三维坐标， 再通过逆运动学将每一 点的三维坐标反解获得 所述各关节的实时转动角度。 5.根据权利要求1所述的仿人手臂， 其特征在于， 所述七轴机械臂包括七个旋转关节和 连接于相 邻两旋转关节之 间的连杆， 所述七轴机械臂的靠近所述始端的三个所述旋转关节 的轴线交汇于一 点。 6.根据权利要求1所述的仿人手臂， 其特征在于， 所述控制系统还包括用于获取所述实 时深度图像的获取模块， 所述获取模块连接 于所述控制模块和深度相机 。 7.根据权利要求6所述的仿人手臂， 其特征在于， 所述控制模块通过通信模块连接于所 述电机。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114789437 A 2仿人手臂 技术领域 [0001]本发明涉及仿人机器人设备技 术领域， 具体涉及一种仿人手臂。 背景技术 [0002]美国60年代， 有些仿人机械手设计， 如 unimate机械手， 有3个Pitch ‑Yaw‑Roll自由 度， 但其采用液压系统及齿轮驱动， 结构复杂， 重量很大。 [0003]目前工业6轴机械臂优点是能抓取较重的物体， 控制精度和重复精度较高， 但缺点 是结构太大， 笨重， 及自由度不够多， 不 适用于仿人机器人的手臂。 [0004]目前市场上的7自由度协作式机器人虽然能大体满足仿人机器人的手臂结构和抓 取要求， 但是其构造不像人的手臂， 且其 三个轴相互平行， 采用的是2 ‑2‑2‑1的结构。 [0005]公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解， 而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域 一般技术人员所公知的现有技 术。 发明内容 [0006]为克服现有技术所存在的缺陷， 现提供一种仿人手臂， 以解决现有的机器人的手 臂构造仿真度不高的问题。 [0007]为实现上述目的， 提供一种仿人手臂， 包括： [0008]七轴机械臂， 所述七轴机械臂具有一始端和一末端， 所述七轴机械臂的各关节分 别通过电机驱动以令所述末端抓取目标物； [0009]用于采集实时深度图像的深度相机， 设置 于所述始端； 以及 [0010]控制系统， 包括用于识别所述实时深度图像中的所述目标物、 障碍物及所述七轴 机械臂的识别模块、 用于基于所述 目标物、 所述障碍物及所述七轴机械臂的空间坐标以实 时生成移动路径的路径规划模块、 用于基于所述移动路径及所述各关节的预设转动角度范 围以计算 获得所述各关节的实时转动角度的计算模块、 用于基于所述实时转动角度控制所 述各关节的电机驱动所述七轴机械臂以仿人类手臂动作抓取所述目标物的控制模块， 所述 控制模块连接于所述深度相机、 所述电机、 所述识别模块、 所述路径规划模块及所述计算模 块。 [0011]进一步的， 所述七轴机械臂的数量为两个， 两个所述七轴机械臂相对设置， 所述深 度相机设置 于两所述七轴机 械臂之间。 [0012]进一步的， 所述各关节分别安装有角 度传感器， 所述角 度传感器连接于所述控制 模块。 [0013]进一步的， 所述计算模块在以所述始端的旋转中心为中心建立的世界坐标系中通 过插值算法并基于控制精度， 插入移动路径上 的每一点的三维坐标， 再通过逆运动学将每 一点的三维坐标反解获得 所述各关节的实时转动角度。 [0014]进一步的， 所述七轴机械臂包括七个旋转关节和连接于相邻两旋转关节 之间的连 杆， 所述七轴机 械臂的靠 近所述始端的三个所述旋转关节的轴线交汇于一 点。说　明　书 1/6 页 3 CN 114789437 A 3