一種機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)用機(jī)器人一般至少具有一個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)，機(jī)械關(guān)節(jié)包括靜止件和運(yùn)動(dòng)件、驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)件相對(duì)靜止件運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般包括電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的輸出軸直接與運(yùn)動(dòng)件相連或者通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如減速器)間接與運(yùn)動(dòng)件相連。作業(yè)用機(jī)械手(如切削刀具、磨削刀具、抓取用的夾具或其他作業(yè)工具等，以下統(tǒng)稱為機(jī)械手)連接在機(jī)器人末端的運(yùn)動(dòng)件上；電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，直接帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)件或者通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)件相對(duì)于靜止件運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)動(dòng)作，機(jī)械手進(jìn)行作業(yè)。
[0003]為了一些特殊目的，例如為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的手執(zhí)示教(用手拖動(dòng)機(jī)械手，使其按照人需要的軌跡移動(dòng))，需要人力操作機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)件相對(duì)于靜止件運(yùn)動(dòng)的阻力較大，人力操作時(shí)需要費(fèi)很大的力氣，使手執(zhí)示教非常困難，或者根本無法操作。
[0004]另外，機(jī)械手在作業(yè)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)意外而碰到人或其它障礙物，但由于機(jī)器人受到程序控制，仍然會(huì)按預(yù)定的程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)而不會(huì)停止，所以會(huì)出現(xiàn)人身傷亡或者出現(xiàn)機(jī)器人自身?yè)p壞或工具損壞等事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本技術(shù)的目的是提供一種能夠以較小的人力驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)中的運(yùn)動(dòng)件的機(jī)器人。
[0006]本技術(shù)的機(jī)器人，它包括至少一個(gè)關(guān)節(jié)，所述關(guān)節(jié)均包括靜止件和運(yùn)動(dòng)件、驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)件相對(duì)靜止件運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均包括伺服電機(jī)、與伺服電機(jī)電連接以控制伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人控制器；伺服電機(jī)包含編碼器或能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)供驅(qū)動(dòng)器判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角傳感器；伺服電機(jī)的輸出軸與運(yùn)動(dòng)件相連；作業(yè)用機(jī)械手通過一傳感器連接在機(jī)器人末端的運(yùn)動(dòng)件上；該傳感器為力和/或力矩傳感器，傳感器的輸出接機(jī)器人控制器；驅(qū)動(dòng)器與機(jī)器人控制器相連；
[0007]在機(jī)械手受到外力時(shí)，傳感器將檢測(cè)到的外力方向和大小的信號(hào)傳送給機(jī)器人控制器，機(jī)器人控制器根據(jù)外力方向和大小控制各驅(qū)動(dòng)器，使得至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)關(guān)節(jié)中的伺服電機(jī)動(dòng)作，該關(guān)節(jié)中的運(yùn)動(dòng)件相對(duì)于靜止件運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的方向與外力的方向一致；所述外力為力和/或力矩。
[0008]所述的機(jī)器人，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的速度與外力的大小成正比，以便獲取較好的隨動(dòng)效果Ο
[0009]所述的機(jī)器人，若傳感器檢測(cè)到的外力的大小超過一個(gè)最大值，則機(jī)器人控制器通過控制驅(qū)動(dòng)器使得各關(guān)節(jié)中的伺服電機(jī)停止動(dòng)作。這樣，在作業(yè)過程中，若機(jī)械手撞到人或其它障礙物，機(jī)械手受到的力會(huì)增大，這時(shí)，機(jī)器人會(huì)停止動(dòng)作，防止作業(yè)中的機(jī)器人傷人或損壞。
[0010]所述的機(jī)器人，編碼器或者轉(zhuǎn)角傳感器的輸出接機(jī)器人控制器；機(jī)器人控制器記錄并儲(chǔ)存編碼器或者轉(zhuǎn)角傳感器的輸出。這樣，該機(jī)器人，則可以在手執(zhí)示教過程中，通過機(jī)器人控制器記錄各個(gè)編碼器或者轉(zhuǎn)角傳感器的輸出，形成各個(gè)編碼器或者轉(zhuǎn)角傳感器的位置序列，作為軌跡學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)；因而，在機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，按照記錄的軌跡數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)按示教的軌跡作業(yè)。伺服電機(jī)內(nèi)包含編碼器，或含能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)供驅(qū)動(dòng)器判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)角傳感器。轉(zhuǎn)角傳感器也可看作是編碼器。伺服電機(jī)與編碼器(或者轉(zhuǎn)角傳感器)是集成為一體的結(jié)構(gòu)。
[0011]機(jī)器人控制器根據(jù)受外力方向，計(jì)算朝該方向移動(dòng)時(shí)需要各個(gè)伺服電機(jī)動(dòng)作的方向，同時(shí)也可計(jì)算各關(guān)節(jié)在下一時(shí)刻的位置和到達(dá)該位置需要的時(shí)間(或者說，計(jì)算出各關(guān)節(jié)中運(yùn)動(dòng)件在下一時(shí)刻內(nèi)的移動(dòng)距離和移動(dòng)速度)，控制器至少控制一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一個(gè)關(guān)節(jié)中的伺服電機(jī)動(dòng)作，該關(guān)節(jié)中的運(yùn)動(dòng)件相對(duì)于靜止件運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的方向與外力(和或扭矩)的方向一致。
[0012]機(jī)器人控制器用做數(shù)據(jù)運(yùn)算和控制驅(qū)動(dòng)器。機(jī)器人控制器和驅(qū)動(dòng)器可以是分體，也可以是一體，驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)可以是一體，也可以是分體。
[0013]本技術(shù)的有益效果:由于在機(jī)器人末端的運(yùn)動(dòng)件與機(jī)械手之間設(shè)置傳感器，所以傳感器能夠檢測(cè)到機(jī)械手受到的力和或扭矩的大小和方向。在示教時(shí)，人手抓著機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，人手對(duì)機(jī)械手的施加的外力方向就是操作者所希望的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)機(jī)器人控制器根據(jù)傳感器檢測(cè)的外力的方向，控制至少一個(gè)伺服電機(jī)動(dòng)作，關(guān)節(jié)中的運(yùn)動(dòng)件相對(duì)于靜止件運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的方向與外力(力和或扭矩)的方向一致。也就是說，在示教過程中，本機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)判斷出操作者希望的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)方向，并作出主動(dòng)跟隨，所以能夠使操作者用較小的力拖動(dòng)機(jī)械手，降低操作難度。在其它需要人力操作機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，如上所述，同樣能夠以較小的人力驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)中的運(yùn)動(dòng)件。
【附圖說明】
[0014]圖1是機(jī)器人原理不意圖；
[0015]圖2是機(jī)器人控制器、伺服電機(jī)等原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見圖1所示的機(jī)器人包括關(guān)節(jié)1-5共5個(gè)關(guān)節(jié)。
[0017]關(guān)節(jié)1包括作為手臂11的固定座、手臂12、驅(qū)動(dòng)手臂12相對(duì)于固定座轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13包括伺服電機(jī)131、與伺服電機(jī)電連接以控制伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器132、與伺服電機(jī)131相連的編碼器133、減速器134。法蘭盤14固定在手臂11上(當(dāng)然，法蘭盤14也可以看作是手臂11的一個(gè)組成部分)，伺服電機(jī)131和減速器134殼體均固定在法蘭盤14上。減速器134的輸入軸與伺服電機(jī)131的輸出軸相連；減速器134輸出軸與手臂12通過螺栓15相連。伺服電機(jī)131動(dòng)作，通過減速器134帶動(dòng)手臂12相對(duì)于固定座11上端繞軸線16在水平面(xoy平面)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于關(guān)節(jié)1來說，手臂11的靜止件，手臂12是運(yùn)動(dòng)件。
[0018]關(guān)節(jié)2包括手臂12、手臂22、驅(qū)動(dòng)手臂12和手臂22相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)23包括伺服電機(jī)231、與伺服電機(jī)電連接以控制伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器232、與伺服電機(jī)231相連的編碼器233、減速器234。法蘭盤24固定在手臂22上(當(dāng)然，法蘭盤24也可以看作是手臂22的一個(gè)組成部分)，伺服電機(jī)231和減速器234殼體均固定在法蘭盤24上。減速器234的輸入軸與伺服電機(jī)231的輸出軸相連；減速器234輸出軸與手臂12通過螺栓25相連。伺服電機(jī)231動(dòng)作，通過減速器234帶動(dòng)手臂22相對(duì)于手臂12右端繞軸線26在水平面(xoy平面)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于關(guān)節(jié)2來說，手臂12的靜止件，手臂22是運(yùn)動(dòng)件。
[0019]關(guān)節(jié)3包括手臂22、手臂32、驅(qū)動(dòng)手臂32相對(duì)于手臂22上下移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33、線軌等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)33包括伺服電機(jī)331、與伺服電機(jī)電連接以控制伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器332、與伺服電機(jī)331相連的編碼器333、聯(lián)軸器335、螺母絲桿機(jī)構(gòu)等。螺母絲桿機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在絲杠座337上的絲杠336、固定在手臂22上的滑塊座338、與絲杠配合并固定在滑塊座338上的螺母339等。線軌包括設(shè)置在滑塊座上的線軌滑塊37、與線軌滑塊上下滑動(dòng)配合的導(dǎo)軌38。電機(jī)支架34和絲杠座均固定在手臂32上(當(dāng)然，電機(jī)支架34和絲杠座也可以看作是手臂32的一個(gè)組成部分)，手臂32與導(dǎo)軌固定。伺服電機(jī)331動(dòng)作，通過聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，由于螺母通過滑塊座固定在手臂22上，所以絲杠在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)相對(duì)于螺母上下移動(dòng)。絲杠上下移動(dòng)時(shí)，絲杠座、伺服電機(jī)333、手臂32、導(dǎo)軌等一起相對(duì)于滑塊座(和手臂22)上下移動(dòng)。線軌設(shè)置在滑塊座與手臂32之間，對(duì)手臂的上下移動(dòng)起到導(dǎo)向作用。對(duì)于關(guān)節(jié)3來說，手臂22的靜止件，手臂32是運(yùn)動(dòng)件。
[0020]關(guān)節(jié)4主要包括手臂32、手臂42、驅(qū)動(dòng)手臂42相對(duì)于手臂32轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)43等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)43包括伺服電機(jī)431、與伺服電機(jī)電連接以控制伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器432、與伺服電機(jī)431相連的編碼器433、減速器434。伺服電機(jī)431和減速器434殼體均固定在手臂32上。減速器434的輸入軸與伺服電機(jī)431的輸出軸相連；減速器434輸出軸與手臂42通過螺栓45相連。伺服電機(jī)431動(dòng)作，通過減速器434帶動(dòng)手臂42相對(duì)于手臂32繞軸線在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于關(guān)節(jié)4來說，手臂32的靜止件，手臂42是運(yùn)動(dòng)件。
[0021]關(guān)節(jié)5主要包括手臂42、手臂52、驅(qū)動(dòng)手臂52相對(duì)于手臂42轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)53等。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)53包括伺服電機(jī)531、與伺服電機(jī)電連接以控制伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器532、與伺服電機(jī)531相連的編碼器533、減速器534。伺服電機(jī)531和減速器534殼體均固定在手臂42上。減速器534的輸入軸與伺服電機(jī)531的輸出軸相連；減速器534輸出軸與手臂52通過螺栓55相連。伺服電機(jī)531動(dòng)作，通過減速器534帶動(dòng)手臂52相對(duì)于手臂42繞軸線在豎直面內(nèi)