技术领域
[0001] 本发明具体涉及机械臂技术领域，具体是一种基于视觉定位的机械臂控制装置及方法。
相关背景技术
[0002] 视觉定位技术能够通过图像处理来确定物体位置，目前，广泛运用于智能机械臂领域中，而在机械臂的控制中，可以通过单目视觉、双目视觉或者立体视觉等方式来实现影像实时传递，将摄像机捕获到的图像，通过图像处理算法计算出目标物体在三维空间中的位置和姿态，以此提供精确的定位信息，使得机械臂能够在复杂环境中准确地进行抓取和放置任务，而经过长期的操控作业发现，各机械单臂之间的关节因负载重而导致驱动齿轮组或驱动电机受损，进而降低机械单臂之间的调节精度，进而缩短机械臂的维修周期，提高成本。
具体实施方式
[0047] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 实施例：请参阅附图1‑7，本发明提供一种技术方案：一种基于视觉定位的机械臂控制装置，其包括：
[0049] 第一转臂4，其顶端固定有安装座1；
[0050] 第二转臂5，其与第一转臂4之间连接有第一关节驱动机构3，且第一关节驱动机构3能够调节第一转臂4与第二转臂5之间的角度；
[0051] 旋座7，其可转动安装在第二转臂5上，并由固定在第二转臂5上的伺服电机一6进行驱动；
[0052] 第三转臂8，其与旋座7之间连接有第二关节驱动机构10，且第二关节驱动机构10能够调节旋座7与第三转臂8之间的角度；
[0053] 以及末端执行器9，其固定安装在第三转臂8的底端上。
[0054] 本实施例中，第一关节驱动机构3与第二关节驱动机构10的结构相同，但尺寸不同，也就是说，第一关节驱动机构3与第二关节驱动机构10采用相同的结构，但大小不一。
[0055] 本实施例中，第一关节驱动机构3包括
[0056] 驱动盒33，其固定在第一转臂4上；
[0057] 转轴34，其安装于驱动盒33底部的两个轴承座之间，且转轴34的两端均向外延展，并固定连接在第二转臂5的U型端上；
[0058] 从动齿轮35，其设置在驱动盒33内，并固定在转轴34的侧壁上；
[0059] 主动锥齿轮32，其与从动齿轮35啮合传动，且主动锥齿轮32由固定在驱动盒33内的伺服电机二31进行驱动；
[0060] 具体的，伺服电机二31驱使主动锥齿轮32进行顺时针或逆时针旋转，由于主动锥齿轮32与从动齿轮35啮合传动，以通过转轴34驱使第二转臂5进行正、反向翻转；
[0061] 以及关节锁止机构，其连接于驱动盒33与第二转臂5的U型端之间，关节锁止机构能够驱使驱动盒33与第二转臂5之间进行固定锁止。
[0062] 本实施例中，关节锁止机构由内滑件36、外滑件37以及两个压止组件，其中，内滑件36与外滑件37配合滑接，内滑件36的底端可转动连接在第二转臂5的U型端上，外滑件37的顶端可转动连接在驱动盒33上；
[0063] 具体的，外滑件37内配合滑动设置有滑块，用于限制内滑件36与外滑件37之间的滑接距离，且滑块与内滑件36固定连接；
[0064] 两个压止组件均固定在第二转臂5的U型端上，并对称设置于外滑件37的左、右两侧，且两个压止组件能够同时对伸缩杆37进行挤压，以此限制外滑件37与第二转臂5的U型端之间的距离，使得驱动盒33与第二转臂5保持锁固状态；
[0065] 需要补充的是，外滑件37的侧壁上固定有橡胶层，以增加摩阻力。
[0066] 本实施例中，压止组件包括
[0067] 缸座39，其固定在第二转臂5的U型端上；
[0068] 阻尼块40，其内圆周阵列有多个滑孔，且每个滑孔内且靠近缸座39均固定有内嵌环42；
[0069] 滑柱41，其与内嵌环42的数量相同，每个滑柱41的一端均固定在缸座39上，且每个滑柱41的另一端均固定有限位块44；
[0070] 以及推缸38，其固定在缸座39上，推缸38的驱动端能够推动阻尼块40朝外滑件37方向移动，并进行挤压锁止；
[0071] 具体的，当第一转臂与第二转臂之间完成调节动作后，各推缸38启动，驱使阻尼块朝外滑件方向持续移动，阻尼块克服各压簧的弹力，并对外滑件37进行挤压固定，以此限制外滑件37与第二转臂5的U型端的位置关系，使得第二转臂5与第一转臂之间形成锁固状态，以此形成辅助载力，可避免锥齿轮组因受较大外力作用而产生齿损，进而影响第二转臂5与第一转臂之间旋转角度的精确度，亦是对伺服电机二进行保护作用。
[0072] 需要说明的是，第一关节驱动机构与第二关节驱动机构的结构相同，即是旋座与第三转臂之间的调节方式，与第一转臂和第二转臂的调节方式相同，故不再赘述。
[0073] 本实施例中，限位块44的外径略小于滑孔的内径，使得限位块44可滑入至滑孔内，但限位块44的外径大于内嵌环42的内径。
[0074] 本实施例中，滑柱41的侧壁上缠绕有压簧43，且压簧43位于限位块44与内嵌环42之间。
[0075] 本实施例中，还包括
[0076] 视觉定位系统，其由安装在末端执行器9上的3D视觉摄像头与激光雷达组成；
[0077] 机械臂控制系统，其由固定在第一转臂4上的控制器2以及四个感测器组成，其中，四个感测器分别安装在第一转臂4、第二转臂5、第三转臂8以及旋座7上；
[0078] 具体的，通过感测器对第一转臂、第二转臂、第三转臂以及旋座7的运动状态进行实时监测，如位置，速度，加速度，角度等；
[0079] 以及计算机系统，其与视觉定位系统信号连接，并通过控制器2对第一关节驱动机构3、第二关节驱动机构10、伺服电机一6发出控制指令。
[0080] 本发明还提供了一种基于视觉定位的机械臂控制方法，其包括以下步骤：
[0081] 步骤1：通过3D视觉摄像头以及激光雷达获取物体的位置信息；
[0082] 步骤2：通过计算机系统进行建立数字模型，计算并确定数字模型的点云数据、空间坐标；
[0083] 步骤3：根据末端执行器坐标进行动作识别运算，生成机械臂移动指令，同时利用3D视觉摄像头进行动作引导，并进行避障动作；
[0084] 步骤4：控制器2接收来自感测器的信号，并配合视觉定位系统来调节第一转臂4与第二转臂5之间的角度，以及旋座7的旋转角度，以及旋座7与第三转臂8之间的角度，以此控制机械臂整体的运动状态；
[0085] 步骤5：实时获取机械臂的关节状态，调节末端执行器的位姿，直至完成抓取、卸下动作。
[0086] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
