一種scara型機(jī)器人及其控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種SCARA型機(jī)器人及其控制，屬于智能機(jī)械設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文譯名:選擇順應(yīng)性裝配機(jī)器手臂)是一種圓柱坐標(biāo)型的特殊類(lèi)型的工業(yè)機(jī)器人。SCARA機(jī)器人有3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線(xiàn)相互平行，在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向。另一個(gè)關(guān)節(jié)是移動(dòng)關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運(yùn)動(dòng)。這類(lèi)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，它最適用于平面定位，垂直方向進(jìn)行裝配的作業(yè)。
[0003]SCARA系統(tǒng)在X軸，Y軸方向上具有順從性，而在Z軸方向具有良好的剛度，此特性特別適合于裝配工作，例如將一個(gè)圓頭針插入一個(gè)圓孔，故SCARA系統(tǒng)首先大量用于裝配印刷電路板和電子零部件；SCARA的另一個(gè)特點(diǎn)是其串接的兩桿結(jié)構(gòu)，類(lèi)似人的手臂，可以伸進(jìn)有限空間中作業(yè)然后收回，適合于搬動(dòng)和取放物件，如集成電路板等。如今SCARA機(jī)器人還廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。它的主要職能是搬取零件和裝配工作。它的第一個(gè)軸和第二個(gè)軸具有轉(zhuǎn)動(dòng)特性，第三和第四個(gè)軸可以根據(jù)工作的需要的不同，制造成相應(yīng)多種不同的形態(tài)，并且一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)、另一個(gè)具有線(xiàn)性移動(dòng)的特性。由于其具有特定的形狀，決定了其工作范圍類(lèi)似于一個(gè)扇形區(qū)域。
[0004]然而，目前該機(jī)器人在大范圍推廣使用的過(guò)程中出現(xiàn)了接線(xiàn)復(fù)雜、操作復(fù)雜、成本高、對(duì)技術(shù)人員要求高等瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的:旨在提供一種低成本，易安裝維護(hù)，可操作性強(qiáng)的SCARA型機(jī)器人。
[0006]本發(fā)明所公開(kāi)的SCARA型機(jī)器人，包括基座，安裝在基座上并依次連接的大臂、小臂和工具端，設(shè)置在工具端的花鍵絲桿模組，以及模塊化的驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組，其特征在于:設(shè)置在小臂內(nèi)的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組，以及設(shè)置在基座內(nèi)的第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組；第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組用于控制工具端的花鍵絲桿沿軸向移動(dòng)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組用于控制工具端的花鍵絲桿旋轉(zhuǎn)，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組用于控制小臂以小臂與大臂連接軸為圓心作水平旋轉(zhuǎn)，第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組用于控制大臂以大臂與基座連接軸為圓心作水平旋轉(zhuǎn)。
[0007]所述小臂為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有可容納第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組以及相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的腔體。
[0008]所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組由減速機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、編碼器和高性能的模塊化驅(qū)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)控制器組成，該種高性能的模塊化驅(qū)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)控制器能驅(qū)動(dòng)并控制步進(jìn)電機(jī)達(dá)到3000rpm以上速度。同時(shí)，該步進(jìn)電機(jī)亦可由其它類(lèi)型的電機(jī)替代，不失其通用性。
[0009]本發(fā)明所述SCARA型機(jī)器人的電控系統(tǒng)，其特征在于:所述模塊化的驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組通過(guò)四線(xiàn)制的總線(xiàn)串聯(lián)控制，包括兩根電源線(xiàn)和兩根CAN-BUS通訊信號(hào)線(xiàn)。
[0010]本發(fā)明所公開(kāi)的SCARA型機(jī)器人的電控系統(tǒng)，還設(shè)有轉(zhuǎn)換接口，可將CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，WIFI或者藍(lán)牙信號(hào)與控制端以有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式連接。
[0011]本發(fā)明所述SCARA型機(jī)器人的電控系統(tǒng)架構(gòu)采用了一體化步進(jìn)伺服模組的方式，取代傳統(tǒng)的直流伺服電機(jī)加中央控制器的方式；該種步進(jìn)伺服模組包含所有運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)精準(zhǔn)運(yùn)行所必需的硬件和軟件，可接受并儲(chǔ)存用戶(hù)編程，免去了傳統(tǒng)SCARA機(jī)器人的電氣柜和電控面板，極大降低了本發(fā)明所述SCARA型機(jī)器人的生產(chǎn)成本。
[0012]本發(fā)明所述SCARA型機(jī)器人采用的四線(xiàn)制總線(xiàn)控制，所有模塊化驅(qū)動(dòng)電機(jī)和控制部件均以四根電線(xiàn)串聯(lián)控制，極大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)接線(xiàn)方式，通過(guò)轉(zhuǎn)換接口還可經(jīng)由以太網(wǎng)，WIFI或者藍(lán)牙方式與人機(jī)交互控制端有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接，使得人機(jī)交互控制端有更多靈活的選擇，除了通過(guò)傳統(tǒng)的工控機(jī)進(jìn)行編程控制，還可通過(guò)智能移動(dòng)終端如個(gè)人平板，手機(jī)等進(jìn)行編程控制，實(shí)現(xiàn)了低成本，易維護(hù)，易使用。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖中:1_花鍵絲桿2-工具端3-第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組4-第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組5-第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組6-小臂7-大臂8-第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組9-底座10-減速機(jī)11-步進(jìn)電機(jī)12-編碼器13-模塊化驅(qū)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)控制器14-轉(zhuǎn)換接口 15-人機(jī)交互控制端。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下文結(jié)合附圖和具體的實(shí)例對(duì)本發(fā)明所述SCARA型機(jī)器人及其電控系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]本發(fā)明所述SCARA型機(jī)器人，包括基座9，安裝在基座9上并依次連接的大臂7、小臂6和設(shè)置在工具端2的花鍵絲桿模組1，以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括設(shè)置在小臂6內(nèi)的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組3、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組4和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組5，以及設(shè)置在底座9內(nèi)的第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組8 ;第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組3用于控制設(shè)置在工具端2的花鍵絲桿I沿軸向往復(fù)移動(dòng)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組4用于控制工具端2的花鍵絲桿I旋轉(zhuǎn)，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組5用于控制小臂6以小臂6與大臂7連接軸為圓心水平旋轉(zhuǎn)，第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組8用于控制大臂7以大臂7與底座9連接軸為圓心水平旋轉(zhuǎn)。
[0019]所述小臂6為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有可容納第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組3、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組4、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組5和相關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的腔體。
[0020]所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組由減速機(jī)10、步進(jìn)電機(jī)11、編碼器12和模塊化驅(qū)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)控制器13組成。
[0021]這種SCARA型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組通過(guò)四線(xiàn)制總線(xiàn)串聯(lián)控制，包括兩根電源線(xiàn)和兩根CAN信號(hào)線(xiàn)。
[0022]這種SCARA型機(jī)器人控制系統(tǒng)，還設(shè)有轉(zhuǎn)換接口 14，可將CAN轉(zhuǎn)換為WIFI或者藍(lán)牙信號(hào)與人機(jī)交互控制端15連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種SCARA型機(jī)器人，包括底座9，安裝在底座9上并依次連接的大臂7、小臂6和工具端2，設(shè)置在工具端2的絲桿1，以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)包括設(shè)置在小臂6內(nèi)的第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組3、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組4和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組5，以及設(shè)置在底座9內(nèi)的第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組8 ;第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組3用于控制設(shè)置在工具端2的花鍵絲桿I沿軸向往復(fù)移動(dòng)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組4用于控制工具端2的花鍵絲桿旋轉(zhuǎn)，第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組5用于控制小臂6以小臂6與大臂7連接軸為圓心水平旋轉(zhuǎn)，第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組8用于控制大臂7以大臂7與底座9連接軸為圓心水平旋轉(zhuǎn)。2.如權(quán)利要求1所述的一種SCARA型機(jī)器人，其特征在于:所述小臂6為中空結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)有可容納第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組3、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組4、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組5和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的腔體。3.如權(quán)利要求1所述的一種SCARA型機(jī)器人，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組由減速機(jī)10、步進(jìn)電機(jī)11、編碼器12和驅(qū)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)控制器13組成。4.一種SCARA型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)四線(xiàn)制總線(xiàn)串聯(lián)控制，包括兩根電源線(xiàn)和兩根CAN信號(hào)線(xiàn)。5.如權(quán)利要求4所述的一種SCARA型機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于:這種SCARA型機(jī)器人控制系統(tǒng)，還設(shè)有轉(zhuǎn)換接口 14，可將CAN轉(zhuǎn)換為WIFI或者藍(lán)牙信號(hào)與人機(jī)交互控制端15連接。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用模塊化電控方式的SCARA型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案和實(shí)施例。這種機(jī)器人電控系統(tǒng)由4個(gè)模塊化的驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組構(gòu)成，通過(guò)兩根電源線(xiàn)和兩根CAN-BUS通訊線(xiàn)組成的四線(xiàn)制總線(xiàn)串聯(lián)控制所有電控系統(tǒng)模塊。同時(shí)通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，將CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)，藍(lán)牙信號(hào)等通訊協(xié)議以便與人機(jī)交互控制端以有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式連接。本發(fā)明采用模塊化的驅(qū)動(dòng)電機(jī)模組的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的交直流伺服電機(jī)加中央運(yùn)動(dòng)控制卡的方式，免除了電氣控制箱，降低了這種SCARA型機(jī)器人的生產(chǎn)成本的同時(shí)簡(jiǎn)化了安裝維護(hù)，提高了可操作性。
【IPC分類(lèi)】B25J9/16
【公開(kāi)號(hào)】CN104889988
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510330070
【發(fā)明人】朱海鴻
【申請(qǐng)人】上海優(yōu)愛(ài)寶機(jī)器人技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年6月15日