平面關(guān)節(jié)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)明涉及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人及其控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人將被更廣泛地應(yīng)用在制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。其中平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂大量地運(yùn)用于裝配作業(yè)，這一類機(jī)器人有結(jié)構(gòu)輕便，響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)是通過諧波減速器或者RV減速器來聯(lián)接，并通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速器來達(dá)到快速驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的目的。但由于使用了諧波減速器或RV減速器，且減速器中的嚙合齒間存在側(cè)隙，所以平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人手臂工作時(shí)會存在不可避免的誤差，從而影響裝配精度。
[0003]另外，現(xiàn)有的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的Z軸和繞Z軸旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)是通過兩個(gè)伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)平行放置的滾珠絲桿和花鍵來實(shí)現(xiàn)的，而滾珠絲桿和花鍵通過一個(gè)連接塊連接。上述方案在兩伺服電機(jī)同時(shí)工作時(shí)會出現(xiàn)不可避免的微小抖動(dòng)，從而影響裝配的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供了一種平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人及其控制系統(tǒng)，該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人及其控制系統(tǒng)工作效率更高、裝配精度更高且成本較低。
[0005 ]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:
[0006]—種平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其中所述平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人包括機(jī)架、設(shè)于機(jī)架的第一機(jī)械臂、設(shè)于所述機(jī)架和第一機(jī)械臂之間的第一電機(jī)、連接于所述第一機(jī)械臂的機(jī)械手，所述第一電機(jī)嵌入所述第一機(jī)械臂并直接驅(qū)動(dòng)所述第一機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]優(yōu)選的，所述平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人還包括設(shè)于所述第一機(jī)械臂和機(jī)械手之間的第二機(jī)械臂，及嵌入所述第二機(jī)械臂并直接驅(qū)動(dòng)所述第二機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電機(jī)。
[0008]優(yōu)選的，所述第一電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。
[0009]優(yōu)選的，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)包括動(dòng)子軸、與所述動(dòng)子軸過盈配合的第一動(dòng)子、設(shè)于所述第一動(dòng)子外圍的第一定子，所述第一定子具有磁極，所述磁極上纏繞有線圈繞組，所述第一動(dòng)子具有安裝槽，所述安裝槽內(nèi)設(shè)有第一永磁體貼片，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)還包括設(shè)于所述動(dòng)子軸上的第一編碼器。
[0010]優(yōu)選的，所述第一編碼器包括第一光柵片和電路板，所述第一光柵片設(shè)于所述動(dòng)子軸上。
[0011]優(yōu)選的，所述第一電機(jī)為外轉(zhuǎn)子電機(jī)。
[0012]優(yōu)選的，所述外轉(zhuǎn)子電機(jī)包括定子軸、與所述定子軸相配接的第二定子、設(shè)于所述第二定子外圍的第二動(dòng)子，所述第二定子具有電樞，所述電樞上均勻纏繞有電樞繞組，所述第二動(dòng)子的內(nèi)壁上設(shè)有第二永磁體貼片，所述外轉(zhuǎn)子電機(jī)還包括第二編碼器，所述第二編碼器包括與所述定子軸配合的第二光柵片。
[0013]優(yōu)選的，所述第一機(jī)械臂為所述外轉(zhuǎn)子電機(jī)的第二動(dòng)子，當(dāng)所述外轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述第一機(jī)械臂繞所述定子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述第一機(jī)械臂的位置參數(shù)通過所述第二編碼器反饋。
[0014]優(yōu)選的，所述機(jī)械手包括上中空電機(jī)、下中空電機(jī)、絲杠、絲杠花鍵連接件、直線導(dǎo)軌及相對于所述直線導(dǎo)軌滑行的滑塊，所述絲杠花鍵連接件設(shè)于所述滑塊上，所述上中空電機(jī)和下中空電機(jī)同軸心設(shè)置，所述上中空電機(jī)具有上中空轉(zhuǎn)軸，所述上中空轉(zhuǎn)軸上設(shè)有上編碼器和與所述絲杠配接的法蘭螺母，且所述絲杠套入所述上中空轉(zhuǎn)軸中，所述絲杠連接于所述絲杠花鍵連接件的上端，所述下中空電機(jī)具有下中空轉(zhuǎn)軸，所述下中空轉(zhuǎn)軸上設(shè)有下編碼器，所述下中空轉(zhuǎn)軸中套設(shè)有花鍵，所述花鍵設(shè)于所述絲杠花鍵連接件上，且所述直線導(dǎo)軌與所述上中空轉(zhuǎn)軸和下中空轉(zhuǎn)軸平行。
[0015]相應(yīng)地，一種平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其中所述平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、上中空電機(jī)和下中空電機(jī)，所述控制系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)、控制器、第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第一編碼器、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二編碼器、上中空電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、上編碼器、下中空電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、下編碼器，所述計(jì)算機(jī)和控制器通過以太網(wǎng)線連接，并且可以交互信息，通過所述計(jì)算機(jī)對控制器進(jìn)行編程，控制器將系統(tǒng)反饋的參數(shù)傳送給計(jì)算機(jī)顯示出來，從而根據(jù)程序分別對第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、上中空電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及下中空電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出相應(yīng)的脈沖信號。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，不使用RV減速器和諧波減速器，通過電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂，速度比較快，從而大大提高了工作效率;另外因?yàn)闇p少了中間環(huán)節(jié)，從而避免了使用RV減速器和諧波減速器產(chǎn)生的誤差。再者，減少了中間的零部件，從而進(jìn)一步降低了制造成本。因此，該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人及其控制系統(tǒng)工作效率更高、裝配精度更高且制造成本較低。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的立體示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第一電機(jī)的局部剖視圖。
[0020]圖3是圖2中A-A處的剖視圖。
[0021]圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第二電機(jī)的局部剖視圖。
[0022]圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第二電機(jī)的俯視圖。
[0023]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的機(jī)械手的主視圖。
[0024]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的控制系統(tǒng)示意圖。
[0025]圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的立體示意圖。
[0026]圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第一電機(jī)的局部剖視圖。
[0027]圖10是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第一電機(jī)的俯視圖。
[0028]圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第二電機(jī)的局部剖視圖。
[0029]圖12是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的第二電機(jī)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0031]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，一種平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其中平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人包括機(jī)架1、設(shè)于機(jī)架1的第一機(jī)械臂2、設(shè)于機(jī)架1和第一機(jī)械臂2之間的第一電機(jī)3、連接于第一機(jī)械臂2的機(jī)械手4，第一電機(jī)3嵌入第一機(jī)械臂2并直接驅(qū)動(dòng)第一機(jī)械臂2轉(zhuǎn)動(dòng)。從而第一機(jī)械臂2帶動(dòng)機(jī)械手4移動(dòng)。
[0032]本優(yōu)選實(shí)施例中，不使用RV減速器和諧波減速器，通過第一電機(jī)3直接驅(qū)動(dòng)第一機(jī)械臂2，速度比較快，從而大大提高了工作效率;另外因?yàn)闇p少了中間環(huán)節(jié)，從而避免了使用RV減速器和諧波減速器產(chǎn)生的誤差，使得該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的精度更高。再者，減少了中間的零部件，從而進(jìn)一步降低了制造成本。因此該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化、且性能得到了大大的改善，從而使得該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人工作效率更高、裝配精度更高且成本較低。
[0033]機(jī)械手4包括連接于第一機(jī)械臂2的操作機(jī)構(gòu)(未圖示)，操作機(jī)構(gòu)為機(jī)械手4的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以為:夾爪，用于自動(dòng)抓取、插件等;或?yàn)槲?，用于貼片、晶圓切割;或?yàn)楹附訖C(jī)，用于焊錫等。本優(yōu)選實(shí)施例中，第一電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)第一機(jī)械臂2的傳動(dòng)精度高、響應(yīng)快、體積小，且成本較低。
[0034]進(jìn)一步，平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人還包括設(shè)于第一機(jī)械臂2和機(jī)械手4之間的第二機(jī)械臂5，及嵌入第二機(jī)械臂5并直接驅(qū)動(dòng)第二機(jī)械臂5轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電機(jī)6。如此設(shè)置了第二機(jī)械臂5，進(jìn)一步擴(kuò)大了機(jī)械手4的移動(dòng)范圍，從而使得平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的操作范圍更大，適應(yīng)更多的使用需求。
[0035]本優(yōu)選實(shí)施例中，第一電機(jī)3為內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。第二電機(jī)6也米用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)。當(dāng)然，第一電機(jī)3和第二電機(jī)6也可采用外轉(zhuǎn)子電機(jī)。具體請參見第二實(shí)施例的詳細(xì)描述。
[0036]第一電機(jī)3包括動(dòng)子軸12、與動(dòng)子軸12過盈配合的第一動(dòng)子14、設(shè)于第一動(dòng)子14外圍的第一定子16。其中第一定子16具有磁極(未圖示)，磁極上纏繞有線圈繞組18，第一動(dòng)子14具有安裝槽(未圖不)，安裝槽內(nèi)設(shè)有第一永磁體貼片20，第一電機(jī)3還包括設(shè)于動(dòng)子軸12上的第一編碼器22。
[0037]本優(yōu)選實(shí)施例中，第一編碼器22設(shè)于動(dòng)子軸12上，使得該內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、成本較低。
[0038]本優(yōu)選實(shí)施例中，第一機(jī)械臂2通過鍵26連接于動(dòng)子軸12，動(dòng)子軸12帶動(dòng)第一機(jī)械臂25轉(zhuǎn)動(dòng)，其中第一機(jī)械臂2的位置參數(shù)通過第一編碼器22反饋。具體的，動(dòng)子軸12上設(shè)有鍵槽28，第一機(jī)械臂2上設(shè)有凹槽30，鍵26設(shè)于鍵槽28和凹槽30中，從而將第一機(jī)械臂2與動(dòng)子軸12連接在一起。
[0039]第一電機(jī)3還包括防止第一機(jī)械臂2沿動(dòng)子軸12的軸向竄動(dòng)的止動(dòng)墊片32，止動(dòng)墊片32通過螺栓34連接于動(dòng)子軸12。止動(dòng)墊片32設(shè)于動(dòng)子軸12的端部以止擋第一機(jī)械臂2，從而將第一機(jī)械臂2可靠穩(wěn)定地與動(dòng)子軸12連接在一起，使得動(dòng)子軸12帶動(dòng)第一機(jī)械臂2的轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)可靠。
[0040]進(jìn)一步的，第一編碼器22包括光柵片和電路板，光柵片設(shè)于動(dòng)子軸12上。光柵片頂?shù)絼?dòng)子軸12響應(yīng)的位置上。
[0041]進(jìn)一步參照圖4和圖5，示意了第二機(jī)械臂5所用的第二電機(jī)6，具體的，第二電機(jī)6也采用內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括動(dòng)子軸35、與動(dòng)子軸35過盈配合的第一動(dòng)子36、設(shè)于第一動(dòng)子36外圍的第一定子37。本優(yōu)選實(shí)施例中，第一機(jī)械臂2作為第二電機(jī)6的第一定子37，從而使得第二電機(jī)嵌入第一機(jī)械臂2中，使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、成本更