專利名稱：機(jī)器人手腕的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人手腕，并且涉及一種設(shè)置有所述機(jī)器人手腕的 工業(yè)機(jī)器人或者其他操縱器或自動機(jī)器。本發(fā)明^艮好地適于涂敷涂層，例 如對機(jī)動車進(jìn)行噴涂。
背景技術(shù)：
名稱為"Robot Wrist"的DE 3431033和US 4,690,012描述了 一種與 工業(yè)機(jī)器人結(jié)合使用的機(jī)器人手腕。工業(yè)機(jī)器人用來快速地和準(zhǔn)確地執(zhí)行 廣泛的工業(yè)和/或商業(yè)任務(wù)。在許多應(yīng)用場合，例如在焊接汽車車體或?qū)C(jī)
動車進(jìn)行涂漆時，機(jī)器人必須(有時在受限的空間中)操作例如電弧焊嘴、漆噴涂器或夾持器等工具，并且對其進(jìn)行精確定位和定向。US 4,6卯,012 描述一種包括三個獨(dú)立的可旋轉(zhuǎn)手腕部分的機(jī)器人手腕。第一部分附連到
機(jī)器人臂部并繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；第二手腕部分可旋轉(zhuǎn)地附連到第一部分并 設(shè)置有小齒輪，以繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)第二齒輪部分；類似地，第三手腕 部分設(shè)置成可旋轉(zhuǎn)地安裝在第二部分上并可繞第三旋轉(zhuǎn)軸線進(jìn)行驅(qū)動。
整個手腕部分形成為使得封閉手腕部分內(nèi)部的中空空間以允許在手 腕內(nèi)部定位其他裝置。特別地，手腕的中空內(nèi)部包*護(hù)軟管或其它管道， 纜線、電線、管子或較小軟管穿過此保護(hù)軟管或其它管道設(shè)置，以將電力、 壓縮空氣或液壓動力供應(yīng)到一個或多個由機(jī)器人^作的工具上，和/或?qū)⒖?制信號或傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到工具上和/或自所述工具接收所述控制信號或傳感器數(shù)據(jù)。名稱為"Robot Member"且轉(zhuǎn)讓給ABB的WO 2004/082898 描述了一種具有兩個或三個手腕部分的中空手腕。如同US 4,690,012，所 述中空手腕設(shè)置有齒輪，所述齒輪設(shè)置成驅(qū)動或旋轉(zhuǎn)附連到手腕端部的工 具，不管中空手腕是否處于直線位置、彎曲位置或是正在一個位置和另一 位置之間移動。
名稱為"Robot Wrist with Hose Drive for Rotating a Supply Hose, and Associated Process"且轉(zhuǎn)讓給Dtirr Systems GmbH的EP1 632 320描述了 一種具有三個部分和內(nèi)保護(hù)軟管的中空手腕。示出在圖2a-c中的手部12、13、 14包括齒輪，以驅(qū)動手部和工具凸緣ll，即夾持漆涂敷器的部分。工 具凸緣11描述成由輸入端的驅(qū)動軸25的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行驅(qū)動，所述旋轉(zhuǎn)經(jīng)由外 齒輪26、 27和斜齒輪對28-29、 30-31、 32-33傳遞到輸出端的工具凸緣11。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改進(jìn)的 機(jī)器人手腕，該機(jī)器人手腕包括多個彼此串接布置的可旋轉(zhuǎn)部分，至少包 括第一手腕部分和第二手腕部分，其中，每一手腕部分i殳置有一個或多個 齒輪元件，以驅(qū)動任一所述手腕部分相對于所述另一手腕部分進(jìn)行所述旋 轉(zhuǎn)移動，另外，所述機(jī)器人手腕i殳置有用于安裝附連到第二或第三或其他 遠(yuǎn)端手腕部分上的涂敷器或其他工具的工具凸緣，其中，所述機(jī)器人手腕 設(shè)置有柔性驅(qū)動元件，用于將動力自位于所述手腕的第一部分的附近的輸 入驅(qū)動裝置傳遞到附連到所述遠(yuǎn)端手腕部分的遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他 工具裝置，所述柔性驅(qū)動元件包括至少一個柔性部分。
依據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改 進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，所述柔性驅(qū)動元件包括至少一個在所述機(jī)器人手腕的內(nèi) 部設(shè)置為內(nèi)軟管的柔性部分。
依據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，提供一種具有改進(jìn)的機(jī)器人手腕的工業(yè) 機(jī)器人或操縱器，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，所述柔性驅(qū)動元件包括至少一個設(shè)置在所述機(jī)器人手腕 的內(nèi)部的柔性內(nèi)軟管。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種具有改進(jìn)的機(jī)器人手腕的工業(yè) 機(jī)器人或操縱器，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的單件 式驅(qū)動元件，其中，所述單件式驅(qū)動元件包括至少一個設(shè)置在所述機(jī)器人 手腕的內(nèi)部的柔性部分。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種具有改進(jìn)的機(jī)器人手腕的工業(yè) 機(jī)器人或操縱器，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性驅(qū)動元件，其中，所述至少一個柔性部分設(shè)置成沿垂直于所述柔性驅(qū)動元件的旋轉(zhuǎn)軸線的方向具有柔性。
依據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，提供一種具有改進(jìn)的機(jī)器人手腕的工業(yè) 機(jī)器人或操縱器，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到位于遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，所述至少一個柔性部分包括兩個或多個聯(lián)結(jié)在一起的部 分。
依據(jù)本發(fā)明的一個替代性實(shí)施方式，提供一種具有改進(jìn)的機(jī)器人手腕的工業(yè)機(jī)器人或操縱器，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕 的近端部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性驅(qū)動元件，其中，所述兩個或多個部分通過鉸鏈或樞軸裝置聯(lián)結(jié)在 一起。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改 進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，兩個或多個部分中的至少一個部分聯(lián)結(jié)在一起，并且至 少一個部分設(shè)置成抵靠位于所述中空手腕的內(nèi)部的導(dǎo)向部分和/或支撐件 和/或軸承。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，兩個或多個部分中的至少一個部分聯(lián)結(jié)在一^^從而形成 內(nèi)保護(hù)軟管，或者，在單件式柔性元件的情形下，所述至少一個部分沒置為內(nèi)軟管或內(nèi)保護(hù)軟管。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改 進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性驅(qū)動元件，其中，傳感器設(shè)置在機(jī)器人手腕之上或之中，以測量根據(jù)工具凸緣和/或輸入驅(qū)動裝置的移動的參數(shù):。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，傳感器設(shè)置在機(jī)器人手腕之上或之中，并且所述傳感器 設(shè)置成放置且附連到支撐所述柔性元件的導(dǎo)向件或軸承上。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改 進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，所述柔性驅(qū)動元件的一部分設(shè)置為包括絕緣材料的內(nèi)軟
管，所述絕緣材料的介電強(qiáng)度在20-100kV之間。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改 進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，所述柔性驅(qū)動元件的一部分i殳置為內(nèi)軟管，并且設(shè)置為 內(nèi)軟管的所述柔性驅(qū)動元件的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有導(dǎo)體或半導(dǎo)體材 料，以避免電荷的積聚。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改 進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，所述改進(jìn)的機(jī)器人手腕包括兩個所述手腕部分。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于工業(yè)機(jī)器人或操縱器的改 進(jìn)的機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕包括用于將動力自位于所述手腕的近端 部的輸入驅(qū)動裝置傳遞到作為遠(yuǎn)端部的工具凸緣或其他工具裝置的柔性 驅(qū)動元件，其中，所述改進(jìn)的機(jī)器人手腕包括三個所述手腕部分。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于操作具有機(jī)器人手腕的工業(yè)機(jī) 器人或操縱器的方法，所a器人手腕包括多個彼此串接布置的可旋轉(zhuǎn)部 分，至少包括第一手腕部分和第二手腕部分，其中，每一手腕部分i殳置有 一個或多個齒輪元件，以驅(qū)動任一所述手腕部分相對于所述另 一手腕部分 進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)移動，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安裝涂敷器或其他 工具且附連到第二或第三腕部部分上的工具凸緣，所述方法進(jìn)一步包括 生成用以驅(qū)動所述工具凸緣的控制信號；將控制信號施加到設(shè)置成經(jīng)由作 為動力傳送元件的輸入驅(qū)動裝置驅(qū)動柔性驅(qū)動元件的驅(qū)動馬達(dá)上，以根據(jù)控制信號而移動所述工具凸緣。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于操作具有機(jī)器人手腕的工 業(yè)機(jī)器人或操縱器的方法，所述機(jī)器人手腕包括多個彼此串接布置的可旋 轉(zhuǎn)部分，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安裝涂敷器或其他工具且附連 到第二或第三腕部部分上的工具凸緣，所述方法包括生成用以驅(qū)動所述工 具凸緣的控制信號，以及將控制信號施加到"&置成驅(qū)動柔性驅(qū)動元件的驅(qū) 動馬達(dá)上，其中，所述方法進(jìn)一步包括將補(bǔ)償值施加到驅(qū)動馬達(dá)的控制信 號上。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于操作具有機(jī)器人手腕的工 業(yè)機(jī)器人或操縱器的方法，所述機(jī)器人手腕包括多個彼此串接布置的可旋 轉(zhuǎn)部分，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安裝涂敷器或其他工具且附連 到第二或第三腕部部分上的工具凸緣，所述方法包括生成用以驅(qū)動所述工 具凸緣的控制信號，以及將控制信號施加到設(shè)置成驅(qū)動柔性驅(qū)動元件的驅(qū) 動馬達(dá)上，其中，所述方法進(jìn)一步包括基于單件式驅(qū)動元件的至少一個機(jī) 械特性的模型計(jì)算出用于單件式驅(qū)動元件的補(bǔ)償值。
依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供一種用于操作具有機(jī)器人手腕的工 業(yè)機(jī)器人或操縱器的方法，所述機(jī)器人手腕包括多個彼此串接布置的可旋 轉(zhuǎn)部分，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安裝涂敷器或其他工具且附連 到第二或第三腕部部分上的工具凸緣，所述方法包括生成用以驅(qū)動所述工 具凸緣的控制信號，以及將控制信號施加到設(shè)置成驅(qū)動柔性驅(qū)動元件的驅(qū) 動馬達(dá)上，其中，所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)反饋?zhàn)栽O(shè)置在機(jī)器人手腕之上 或之中的傳感器的工具凸緣的移動的檢測值計(jì)算出用于單件式驅(qū)動元件 的補(bǔ)償值。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括機(jī)器人控制單元和至少一個具 有改進(jìn)的機(jī)器人手腕的工業(yè)機(jī)器人或操縱器的系統(tǒng)，所述機(jī)器人手腕包括 多個彼此串接布置的可旋轉(zhuǎn)部分，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安裝 涂敷器或其他工具且附連到第二或第三手腕部分上的工具凸緣，所述系統(tǒng) 的特征在于，所述至少 一個機(jī)器人的所述機(jī)器人手腕設(shè)置有包括至少 一個 柔性部分的柔性驅(qū)動部分，以將動力自位于所述手腕的第一部分的附近的 輸入驅(qū)動裝置傳遞到設(shè)置在機(jī)器人手腕的遠(yuǎn)端部的工具凸緣上。
在本發(fā)明的第一方面，中空的機(jī)器人手腕設(shè)置有多個彼此串接布置的可旋轉(zhuǎn)部分，至少包括設(shè)置成用以安裝到機(jī)器人臂部或自動機(jī)器上、使得 第一手腕部分能夠繞第一軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動的第一手腕部分，以及以軸頸 連接在第一手腕部分中的第二手腕部分，其中，每一所述手腕部分設(shè)置有 一個或多個齒輪元件，以驅(qū)動任一所述手腕部分相對于所述另 一手腕部分 進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)移動，并且設(shè)置第六軸線，所述第六軸線由通過柔性驅(qū)動元 件而自輸入齒輪傳遞到第六軸線的動力驅(qū)動，所述柔性驅(qū)動元件可"^殳置為 內(nèi)軟管。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，所述改進(jìn)的機(jī)器人手腕具有用于將動力傳遞 到第六軸線上的筒化裝置，工具夾具繞該軸線設(shè)置，漆涂敷器(或其他工 具)則可安裝到所述工具夾具上。替代需要六個或多達(dá)六個齒輪以將動力 自位于所述手腕的一個端部的輸入裝置傳遞到位于所述手腕的另 一端部 (遠(yuǎn)端部)的工具凸緣的是，將單件式內(nèi)軟管設(shè)置為位于工具和機(jī)器人手 腕的驅(qū)動輸入裝置之間的動力傳送元件，其中所述工具位于機(jī)器人手腕的 遠(yuǎn)端部的第六軸線或工具凸緣上。
因而，與例如WO 2004/082898中的現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)造比較，本發(fā)明的 一個方面使得能夠從構(gòu)造中省略多達(dá)六個齒輪部件，因而極大地減少中空 手腕的重量和慣量。重量和慣量的減少特別重要，因?yàn)橹锌帐滞蟀睲機(jī) 器人臂部或皿器的遠(yuǎn)端部。作用在臂部的端部處的中空手腕的重量和慣 量將大的力施加在機(jī)器人結(jié)構(gòu)上。手腕的重量和慣量一定程度地確定了操 作安裝中空手腕的機(jī)器人臂部所需的臂部、馬達(dá)、齒輪箱等的尺寸。替代 性地，具有大致較小重量的中空手腕當(dāng)安裝在機(jī)器人上以代替上述類型的 較重手腕時，提供改進(jìn)的移動靈活性和性能。
同時，位于中空手腕內(nèi)部的中空空間的尺寸也有利地增大。內(nèi)徑可在 若干部位增大。這一點(diǎn)使得同時作為保護(hù)軟管且通常包含用于漆流體、工 藝空氣、可能的溶劑、可能的控制纜線等的工藝管線的內(nèi)軟管能夠具有增 大的直徑。由此，較大的內(nèi)軟管提供用于更多工藝管線或者用于具有較大 直徑的管線的空間，這種工藝管線例如是使用其他方法更加容易進(jìn)行清洗 或清潔的管線。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，在手腕內(nèi)部不存在用以將動力傳送到工具凸緣上的 齒輪系的情況下，還能具有位于改進(jìn)的機(jī)器人手腕的內(nèi)部、以使保護(hù)軟管 (或其他內(nèi)軟管或?qū)Ч?進(jìn)行彎曲或撓曲的相對較多的自由空間。更加自 由、受較少約束的彎曲和撓曲導(dǎo)致保護(hù)軟管以及位于所述保護(hù)軟管內(nèi)部的纜線、管線或其他軟管的磨損得以減少。這是一個優(yōu)點(diǎn)，不僅減少纜線和 動力供應(yīng)線等的磨損和損壞，而且還在機(jī)器人特征和功能的選擇和數(shù)量方 面為機(jī)器人的設(shè)計(jì)和操作人員提供更大自由。設(shè)置為柔性驅(qū)動元件的保護(hù)
軟管的彎曲角度可達(dá)140度，在臂部3上的旋轉(zhuǎn)或工作包絡(luò)空間可達(dá)360 度，并且在位于內(nèi)軟管內(nèi)部的纜線或其他管線設(shè)置成旋轉(zhuǎn)超過360度時則 能旋轉(zhuǎn)大于360度。因而，依據(jù)本發(fā)明的一個方面的中空手腕設(shè)置有柔性 驅(qū)動元件而非現(xiàn)有技術(shù)(例如WO 2004/082898或US 4,6卯,012)中的基 于齒輪的驅(qū)動系，以旋轉(zhuǎn)或以其他方式驅(qū)動附連到手腕的端部上的工具。 可驅(qū)動或旋轉(zhuǎn)工具，不管中空手腕處于直線位置、或彎曲位置、或正在一 個位置和另一位置之間移動。
此類機(jī)器人手腕的優(yōu)點(diǎn)在于，其緊湊形狀和大的彎曲角度意味著機(jī)器
人能夠到達(dá)密封的地方或局部封閉的空間，例如到達(dá)汽車車體的中空部分 或車廂部分以對表面或接縫等進(jìn)行涂漆或處理。本發(fā)明中改進(jìn)的功能性使
得機(jī)器人能夠到達(dá)具有現(xiàn)有技術(shù)的手腕的機(jī)器人非常難以到達(dá)的空間。本 發(fā)明中的直線型中空通道、緊湊形狀和改進(jìn)的功能增加了能夠由工業(yè)機(jī)器 人或操縱器以節(jié)約成本的方式執(zhí)行的操作的數(shù)量和范圍。
將動力傳送到工具凸緣的柔性裝置(在優(yōu)選實(shí)施方式中形成為包括內(nèi) 保護(hù)軟管)的獨(dú)特設(shè)計(jì)和設(shè)置提供了重量非常輕并且緊湊的手腕設(shè)計(jì)。在 不存在六個齒輪部分或多達(dá)六個齒輪部分的情況下，內(nèi)空腔尺寸增大的另 一優(yōu)點(diǎn)在于內(nèi)軟管更加自由地彎曲。這一點(diǎn)進(jìn)而意味著保護(hù)軟管磨損得以 降低，特別地，保護(hù)軟管內(nèi)部的磨損，所述保護(hù)軟管所包含的軟管、管線 和纜線等的磨損得以降低。內(nèi)保護(hù)軟管還可包括具有極其小的摩擦系數(shù)的 有利的材料，以進(jìn)一步減少位于保護(hù)軟管內(nèi)部的纜線、軟管的磨損。
內(nèi)孔道或空腔的尺寸的增大非常有利，因?yàn)槔缬迷谕糠髴?yīng)用場合或 任何其他表面處理應(yīng)用場合中的機(jī)器人可具有大概20根安裝在保護(hù)軟管 或管道的內(nèi)部的不同管線。這些管線例如用于供應(yīng)不同的漆、不同顏色、 沖洗管線、防腐流體、脫脂流體、溶劑管線、空氣管線、電力線、電子數(shù) 據(jù)接線等的管線。類似地，用于進(jìn)行焊接的機(jī)器人可具有用于保護(hù)氣體、 沖洗材料、焊劑、助熔大氣、焊接送絲等等的管線。臂部內(nèi)部可加以利用 的中空空間的增大和空間的對稱形狀使得包括在保護(hù)軟管內(nèi)部的管線、軟 管和纜線具有較長的使用壽命，從而提高可靠性以及生產(chǎn)的正常運(yùn)行時 間。
當(dāng)用作傳動元件時，柔性內(nèi)保護(hù)軟管的;N^特性與傳統(tǒng)的六個齒輪的 齒輪系相比可具有較小的響應(yīng)于沿一個或多個方向的加速度的扭轉(zhuǎn)剛度。 這一點(diǎn)可按在下文進(jìn)行詳細(xì)描述的至少兩種方式進(jìn)行補(bǔ)償。
在另一實(shí)施方式中，柔性驅(qū)動元件可由兩個或多個聯(lián)結(jié)在一起的部分 構(gòu)成，所述兩個部分中至少一個部分具有柔性。因而第一和第二保護(hù)軟管 可聯(lián)接在一起并且如同單件式柔性驅(qū)動元件一樣進(jìn)行操作。兩個保護(hù)軟管 可剛性聯(lián)結(jié)、柔性聯(lián)結(jié)或者通過活動連桿或4^鏈或某些類型的樞軸進(jìn)行聯(lián) 結(jié)。具有一個或多于一個的柔性部分的柔性驅(qū)動元件還可設(shè)置在中空手腕 的內(nèi)部，并且通過位于中空手腕內(nèi)部的導(dǎo)向件或軸承部分地支撐或固定在 位。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述一種用于控制具有改進(jìn)的機(jī)器人手腕的 工業(yè)機(jī)器人的操作的方法，所^器人手腕包括用于在手腕的輸入裝置和 輸出元件、工具或工具凸緣之間傳遞動力的柔性驅(qū)動元件，所述方法包括 生成用以驅(qū)動所述工具凸緣的控制信號，通過將控制信號施加到設(shè)置成經(jīng) 由作為動力傳送元件的輸入驅(qū)動裝置驅(qū)動柔性驅(qū)動元件的驅(qū)動馬達(dá)上，從 而根據(jù)控制信號而移動所述工具凸緣。
在本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述方法可通過計(jì)算裝置而得以 執(zhí)行或控制，所述計(jì)算裝置包括一個或多個微處理器單元或計(jì)算機(jī)?？刂?單元包括用于存儲一個或多個用于執(zhí)行所述改進(jìn)的方法、以控制改進(jìn)的中 空手腕的操作的計(jì)算M序的存儲裝置。優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)程序包含用 于處理器、以執(zhí)行上述且將在下文進(jìn)行更加詳細(xì)描述的所述方法的指令。


通過參閱以下的詳細(xì)描述同時結(jié)合附圖，可更加徹底地理解本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，所述附圖為
圖l示出依據(jù)本發(fā)明第一方面的一個實(shí)施方式的改進(jìn)的機(jī)器人手腕的 剖面圖2示出依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的處于直線位置的機(jī)器人手腕的剖面圖3a-c示出依據(jù)本發(fā)明另一方面的一種或多種方法的示意性流程圖4示出依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的處于直線位置的機(jī)器人手腕的外部的3D視圖5示出包括設(shè)置有依據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的機(jī)器人手腕的機(jī)器 人的系統(tǒng)的示意圖6示出依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的改進(jìn)的機(jī)器人手腕的示意性剖 面圖，其中所述機(jī)器人手腕具有包括兩個部分的柔性驅(qū)動元件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出本發(fā)明第一方面的一個實(shí)施方式的剖面圖。圖2示出WO 2004/082898中的現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器人手腕的類似剖面圖，在開始對本發(fā)明所 揭示的特征進(jìn)行描述之前，將首先對所述現(xiàn)有技^器人手腕進(jìn)行描述。 代表現(xiàn)有技術(shù)的圖2示出一種由三個主要手腕部分構(gòu)成的機(jī)器人手腕。在 代表現(xiàn)有技術(shù)的圖4中可看到手腕的外部3D視圖。圖2中，在最接近機(jī) 器人臂部的端部P (近端部)處，看到第一手腕部分1連接到第二手腕部 分2,所述第二手腕部分2進(jìn)而連接到第三手腕部分3。在離機(jī)器人最遠(yuǎn)的 端部D (遠(yuǎn)端部)處設(shè)置有工具夾具7，所述工具夾具7安裝在軸承中并 且附連到第三手腕部分3。
在現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器人手腕中，用以旋轉(zhuǎn)工具夾具7的動力通過齒輪系部 件自近端部P傳送到遠(yuǎn)端部D。圖2中， 一部分齒輪系部件的剖面以黑色 實(shí)線示出。因而，在近端部P處，該圖示出與位于第二部分2中的較大齒 圏lg嚙合的輸入軸8',所述較大齒圏lg進(jìn)而與同樣設(shè)置于第二手腕部分 2內(nèi)的第二齒圏2g嚙合或配合。于是，來自第二齒圏2g的驅(qū)動被傳遞到 位于第三手腕部分3的驅(qū)動部件9,該部件9連接到遠(yuǎn)端部D處的工具夾 具7。因而，在現(xiàn)有技術(shù)的直線型機(jī)器人手腕中，使用具有至少4個齒輪 部件的齒輪系進(jìn)行動力傳遞，或者，在某些設(shè)計(jì)方案中所使用的部件多達(dá) 6個。
圖1示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器人手腕的剖面圖。所示出的手腕 處于直線位置并且還示出包括內(nèi)軟管4。圖l還示出以軸頸連接到第一 手腕部分1內(nèi)且位于近端部P處的輸入軸8;連接到手腕部分1以及連接 到第三手腕部分3的第二手腕部分2。工具夾具7以軸頸連接到第三手腕 部分3內(nèi)。在本發(fā)明的機(jī)器人手腕中，用以旋轉(zhuǎn)工具夾具7的M動力可 通過柔性部件4自近端部P傳送到遠(yuǎn)端部D。
優(yōu)選地，將內(nèi)軟管4或內(nèi)保護(hù)軟管設(shè)置為柔性驅(qū)動元件，并且將其設(shè) 置為將旋轉(zhuǎn)動力自位于最靠近機(jī)器人臂部的近端部的輸入軸傳遞到遠(yuǎn)端 部的工具夾具的大致單個的驅(qū)動元件。柔性內(nèi)軟管或內(nèi)保護(hù)軟管通過連接
到輸入軸8、在工具夾具7處設(shè)置有合適的嚙合或鎖定套環(huán)或其他裝置而 使得驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)能夠轉(zhuǎn)換成工具夾具的旋轉(zhuǎn)而可用作提供驅(qū)動裝置的 單個部件。工業(yè)機(jī)器人的各個不同軸線的設(shè)置示出在圖5中，并在下文進(jìn) 行詳細(xì)描述。
設(shè)置為用于將動力傳遞到位于軸線6上的工具夾具7的柔性驅(qū)動元件 的柔性內(nèi)軟管4還可起到保護(hù)軟管的作用，并且包括若干工藝管線、軟管、 纜線及類似物。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在位于保護(hù)軟管內(nèi)部的軟管、工藝管線、纜線等 會一定程度地發(fā)生磨損。然而，在本發(fā)明的改進(jìn)的機(jī)器人手腕中可加以利 用的額外內(nèi)部空間提供了具有增大內(nèi)徑的內(nèi)軟管。
當(dāng)同時起到內(nèi)保護(hù)軟管作用的柔性驅(qū)動元件4用作傳動元件時，與傳 統(tǒng)齒輪系相比，其扭矩特征可根據(jù)工具夾具和操作速度和/或加速度呈現(xiàn)更 小的響應(yīng)于沿扭轉(zhuǎn)方向的加速度的剛度。這一點(diǎn)可按至少兩種方式進(jìn)行補(bǔ) 償。
可在機(jī)器人控制單元(或其他控制單元、或機(jī)器人的控制器、或機(jī)器 人馬達(dá)驅(qū)動控制器)內(nèi)生成基于模型的校正，并且接著可將根據(jù)目標(biāo)速度 和/或加速度以及通過模型計(jì)算的校正施加到馬達(dá)驅(qū)動軸線6的控制信號。 模型用來計(jì)算和預(yù)測柔性驅(qū)動元件響應(yīng)于扭矩輸入或其他作用于驅(qū)動元 件上的施力而將如何移動。所i^型基于所述內(nèi)保護(hù)軟管的至少一個機(jī)械 特性。圖3a以簡化模式示出用于所述方法的流程圖。該流程圖包括以下模 塊
31生成用于工具凸緣的驅(qū)動馬達(dá)的驅(qū)動信號；
35將補(bǔ)償值施加到用于工具凸緣的驅(qū)動馬達(dá)的驅(qū)動信號。
圖3b包括以下模塊
31生成用于工具凸緣的驅(qū)動馬達(dá)的驅(qū)動信號；
34由模型計(jì)算出用于工具凸緣的馬達(dá)的驅(qū)動信號的補(bǔ)償值;這是基于 驅(qū)動控制信號的校正的模型；
35'將補(bǔ)償值施加到用于工具凸緣的驅(qū)動馬達(dá)的驅(qū)動信號；已經(jīng)由模 型計(jì)算出該校正。
替代地或附加地，可對偏離預(yù)期操作的偏差進(jìn)行測量，并且可由測量
的偏差計(jì)算校正或補(bǔ)償值。例如，可^:置傳感器以測量柔性驅(qū)動元件4或 驅(qū)動系中另 一部件的速度或位置，所述另 一部件例如工具凸緣7或輸入軸
8。位置和/或速度的測量數(shù)值可與目標(biāo)值進(jìn)行比較，并且可生成校正值從 而為工具夾具的移動提供^Jt控制。才艮據(jù)應(yīng)用場合,所述^J績測量lt值可 適于提供前饋控制功能，以適應(yīng)馬達(dá)控制目標(biāo)信號。
圖3c示出所述方法的簡化模式，并包括以下模塊
31生成用于工具凸緣的驅(qū)動馬達(dá)的驅(qū)動信號；
32接收來自工具凸緣傳感器的速度和/或位置信號；(傳感器可設(shè)置在 機(jī)器人手腕的另一部分之上或之中)；
33將來自傳感器的速度和/或位置信號與目標(biāo)值進(jìn)行比較；
34由模型計(jì)算用于工具凸緣的馬達(dá)的驅(qū)動信號的補(bǔ)償值;基于驅(qū)動控 制信號的校正進(jìn)行測量；
35"將補(bǔ)償值施加到用于工具凸緣的驅(qū)動馬達(dá)的驅(qū)動信號；已經(jīng)由模 型計(jì)算出該校正。
工業(yè)機(jī)器人通常設(shè)置有一個或多個控制單元。例如，專用或中央控制 單元經(jīng)常用來控制單個機(jī)器人，盡管某些機(jī)器人控制器可同時控制若干機(jī) 器人。另外，機(jī)器人還可具有一個或多個分布或局域控制單元，其控制在 涂漆室或工作區(qū)域或機(jī)器人室中的特定軸線或工具或固定裝置等。圖5示 出包括至少一個設(shè)置有依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的機(jī)器人手腕的工業(yè)機(jī)器人 的簡單系統(tǒng)的示意圖。該圖示出設(shè)置成繞第一軸線Al旋轉(zhuǎn)的機(jī)器人，所 述機(jī)器人具有繞第二軸線A2、第三軸線A3和第四軸線A4聯(lián)結(jié)的臂部。 機(jī)器人手腕10形成笫五軸線A5。設(shè)置有附連到機(jī)器人手腕10的工具或工 具夾具7，并且涂敷器11或其他工具能夠繞在圖中示出的第六軸線A6旋 轉(zhuǎn)。該圖還以示意性方式示出機(jī)器人可連接到機(jī)器人控制單元20，所述控 制單元20可連接到某些類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)22。機(jī)器人可在工件25上執(zhí)行涂 漆、涂敷或其他操作。
在其他實(shí)施方式中，可使用基于模型、基于測量數(shù)值、反饋和/或前饋 控制方法的組合。優(yōu)選地，校正或補(bǔ)償值通過在處理器、計(jì)算機(jī)或包括計(jì) 算機(jī)功能性的電子部件中運(yùn)行的程序或計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算。處理器可局部地設(shè)置于機(jī)器人手腕或臂部中，或者可設(shè)置于分布式機(jī)器人控制單元或 中央機(jī)器人控制單元中。
控制單元包括用于存儲一個或多個程序的存儲裝置，所述程序用于執(zhí) 行所述改進(jìn)的方法，所述改進(jìn)的方法用于控制機(jī)械壓力裝置的操作。存儲 裝置可包括非易失性磁存儲裝置，例如但不限于光或磁光存儲裝置、閃存、 硬盤驅(qū)動器中的任一種。數(shù)據(jù)庫或其一部分可存儲在計(jì)算機(jī)可讀的存儲裝 置中，并且包含可由上述計(jì)算機(jī)程序訪問的數(shù)據(jù)。特別地，數(shù)據(jù)庫可包含 記錄下來的關(guān)于#值、設(shè)定點(diǎn)、公式和/或其他技術(shù)數(shù)據(jù)的數(shù)字、事實(shí)和 數(shù)據(jù)，這些參數(shù)值、設(shè)定點(diǎn)、公式和/或其他技術(shù)數(shù)據(jù)由經(jīng)驗(yàn)生成、自服務(wù) 數(shù)據(jù)或測試結(jié)果提取、通過例如其他模擬手段而計(jì)算或獲得，所述數(shù)據(jù)旨 在用于進(jìn)行計(jì)算以執(zhí)行所述方法，從而確定用于所述工具的驅(qū)動信號的補(bǔ) 償值的測量值、最佳估算數(shù)值或模型化值。存儲裝置可設(shè)置為至少部分地能夠重寫，例如設(shè)置為閃存或FGPA裝置，從而允許例如對裝置信息、參 數(shù)值、設(shè)定點(diǎn)值或計(jì)算機(jī)程序的編碼進(jìn)行更新。
如上所述，內(nèi)保護(hù)軟管可包含多根電線、軟管和纜線，可能總共有20 根或更多。通過在常規(guī)操作之前將軟管和纜線以預(yù)定式樣設(shè)置在機(jī)器人手 腕的內(nèi)保護(hù)軟管中，可使包含在內(nèi)軟管中的不同軟管和纜線的延伸或過度 延伸達(dá)到最小。在常規(guī)操作過程中，當(dāng)機(jī)器人手腕旋轉(zhuǎn)和彎曲時，例如通過目對于手腕部分的計(jì)劃的旋轉(zhuǎn)方向和度數(shù)施加預(yù)定的扭曲，能夠補(bǔ)償各 個軟管和纜線在長度上的變化。例如，當(dāng)軟管和/或纜線安W機(jī)器人手腕 的內(nèi)部時，可將扭曲達(dá)180度或更大的扭曲的電線形式應(yīng)用到至少一些軟 管和/或纜線。
另外，釆用內(nèi)保護(hù)軟管形式的柔性驅(qū)動元件的內(nèi)部或者內(nèi)軟管的內(nèi)表 面可包括低摩擦層，包括例如含氟聚合物或其他低摩擦材料的材料。軟管 的結(jié)構(gòu)可包括單相塑料材料或分層塑料材料。可使用彈性體、其他聚合或 復(fù)合材料。塑料材料可部分地包括含氟聚合物，例如通常標(biāo)以商標(biāo)名Teflon (DuPont公司的商標(biāo))的塑性聚四氟乙烯(PTEE)，或處于混合物、共 聚物、復(fù)合物或分層結(jié)構(gòu)形式的其他含氟聚合物。例如含氟聚合物的減擦 材料的使用極大地減少保護(hù)軟管的內(nèi)側(cè)和所述保護(hù)軟管所包含的電線、纜 線、軟管等之間的任何摩擦。在內(nèi)軟管的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)，可設(shè)置導(dǎo)體或半 導(dǎo)體材料或?qū)樱詼p少在軟管上積聚的電壓。當(dāng)位于內(nèi)軟管內(nèi)部的工藝管 線包*持在應(yīng)用點(diǎn)的高電壓下的漆或其他流體時，例如當(dāng)采用靜電式漆涂敷器、鐘式涂敷器或噴漆槍時，這種是必需的。
作為驅(qū)動元件的內(nèi)軟管的結(jié)構(gòu)可包括至少兩相并且包括直徑不同的 加強(qiáng)元件，例如金屬環(huán)或塑料環(huán)。在替代性實(shí)施方式中，與結(jié)合有不連續(xù) 環(huán)的塑料軟管形成對比，所述金屬環(huán)可設(shè)置為朝向模制成波紋形式的塑料 軟管的外側(cè)設(shè)置或者繞著所述塑料軟管的外側(cè)設(shè)置的電線的連續(xù)螺旋。電 線環(huán)或螺旋也可由塑料層覆蓋。
在另一實(shí)施方式中，柔性驅(qū)動元件可由聯(lián)結(jié)在一起的兩個部分構(gòu)成。 因而，第 一和第二保護(hù)軟管例如可彼此聯(lián)結(jié)或聯(lián)接在一起并且可如同單件 式柔性驅(qū)動元件一樣進(jìn)行操作。
圖6示意性示出處于直線位置的機(jī)器人手腕10的剖面圖。所示出的 機(jī)器人手腕具有三個部分1-3并具有包括聯(lián)結(jié)在一起的兩個內(nèi)保護(hù)軟管的 柔性驅(qū)動元件。圖中示出近端部P處的第一手腕部分1、位于中間的第二 手腕部分2以及遠(yuǎn)端部D處的第三手腕部分3。在該實(shí)施方式中，內(nèi)軟管 設(shè)置為通過第三中空部分12而彼此聯(lián)結(jié)的第一軟管 一和第二軟管42。聯(lián) 結(jié)部分12設(shè)置有軸承13并具有支撐或?qū)虿糠?4。原理是，柔性驅(qū)動元 件可由多于一個的部分形成，并且還可由多于一個的柔性部分A、 42形成。 或者換一種方式，柔性元件包括至少一個柔性部分，例如^或42。替代或 附加地，柔性驅(qū)動元件可由導(dǎo)向件14支撐，或者i殳置有某些類型的軸承 13。所述軸承可以是滾珠軸承、滾柱軸承、滑動軸承或其他類型。
兩個保護(hù)軟管可通過活動連桿或鉸鏈或某些類型的樞軸聯(lián)結(jié)。單件保 護(hù)軟管、或兩個保護(hù)軟管或類似物可聯(lián)接在一起，以形成大致為單件的柔 性驅(qū)動元件。在圖示的例子中，具有兩個柔性部分的柔性驅(qū)動元件可由聯(lián) 結(jié)在一起的兩個或多個軟管形成。具有兩個或多個部分的柔性驅(qū)動元件可 使用大致剛性的聯(lián)結(jié)件或通過接頭進(jìn)行聯(lián)結(jié)，所述接頭設(shè)置成用于運(yùn)動， 例如用于兩個部分中的一個或多個部分相對于其他部分進(jìn)行樞轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動。 由導(dǎo)向件和/或軸承支撐的柔性驅(qū)動元件的優(yōu)點(diǎn)在于，如此設(shè)置的軟管提供 了一種柔性驅(qū)動元件，所述柔性驅(qū)動元件與在整個傳動距離上未受支撐的 柔性元件相比較具有更大的扭轉(zhuǎn)剛度。
在另一實(shí)施方式中，對于僅需要有限工作包絡(luò)空間的操作，中空的手 腕可設(shè)置有兩個串接布置的手腕部分，從而其所提供的工作暴露空間為通 常由設(shè)置有三個手腕部分的中空手腕所提供的工作包絡(luò)空間的大約70 % 。
可對所揭示的技術(shù)方案進(jìn)行若干變化和修改，并且本發(fā)明的實(shí)施方式 還可用來涂敷不同類型的漆、雙組分漆、底層涂層、底漆等等。類似地， 上述4支術(shù)方案還可適于涂敷或噴涂其他物質(zhì)，例如保護(hù)涂層、密封劑，以 進(jìn)行密封、膠合、涂蠟、上熱蠟(在空腔中)以及噴涂防腐材料?？赏ㄟ^ 一個或多個計(jì)算機(jī)程序監(jiān)督、控制或執(zhí)行本發(fā)明的方法。代替漆或涂層涂 敷器，具有依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的改進(jìn)的手腕的工業(yè)機(jī)器人可用來操作另 一類型的工具，例如焊接工具、釬焊工具、夾持器或其他適用于機(jī)器人的 工具。具有改進(jìn)的中空手腕的工業(yè)機(jī)器人可用來執(zhí)行以下組中的任何操作鉚接、修補(bǔ)、板的折疊、切割、板的彎曲、板的巻邊、夾持物體、操 縱物體、堆疊、拾取和放置。
在該描述中，描述了具有五條軸線和第六工具軸線的工業(yè)機(jī)器人；然 而，本發(fā)明的使用并未局限于具有特定軸線數(shù)量的工業(yè)機(jī)器人。應(yīng)注意， 盡管上文描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，但是可對所揭示的技術(shù)方案進(jìn) 行若干改變和修改，而不會偏離限定于所附權(quán)利要求中的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有機(jī)器人手腕的工業(yè)機(jī)器人或操縱器，所述機(jī)器人手腕包括多個彼此串接布置的能夠旋轉(zhuǎn)的部分，至少包括第一手腕部分(1)和第二手腕部分(2)，其中，每一手腕部分設(shè)置有一個或多個齒輪元件，以驅(qū)動任一所述手腕部分相對于所述另一手腕部分進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)移動，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安裝涂敷器(11)或其他工具且附連到第二手腕部分(2)或第三手腕部分(3)或其他遠(yuǎn)端手腕部分上的工具凸緣(7)，其特征在于，所述機(jī)器人手腕(10)設(shè)置有柔性驅(qū)動元件(4)，所述柔性驅(qū)動元件(4)包括至少一個柔性部分，并且用于將動力自位于所述手腕的第一部分(1)的附近的輸入驅(qū)動裝置(8)傳遞到附連到所述遠(yuǎn)端手腕部分的遠(yuǎn)端部上的工具凸緣(7)或其他裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元件(4) 包括至少 一個設(shè)置在所述機(jī)器人手腕的內(nèi)部的柔性內(nèi)軟管。
3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述至少一個柔性部分 沿垂直于所述柔性驅(qū)動元件的旋轉(zhuǎn)軸線的方向具有柔性。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述至少一個柔性部分 包括兩個或多個聯(lián)結(jié)在一起的部分(4p 42)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述兩個或多個部分通 過鉸鏈或樞軸裝置聯(lián)結(jié)在一起。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述兩個或多個聯(lián) 結(jié)在一起的部分中的至少一個部分設(shè)置成抵靠位于所述中空手腕中的導(dǎo) 向部分(14 )或軸承(13 )。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元件裝備有將柔性驅(qū)動元件的第一端部連接到位于所述手腕的第一部分(1 )的附近的輸入驅(qū)動裝置(8 )的驅(qū)動裝置，以及用于將柔性驅(qū)動元件的第二端 部附連到位于所述手腕的遠(yuǎn)端部的工具凸緣(7)上的裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元件(4) 設(shè)置為內(nèi)軟管或內(nèi)保護(hù)軟管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述兩個或多個聯(lián)結(jié)在 一起的部分中的至少 一個部分形成內(nèi)保護(hù)軟管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述設(shè)置為穿過 手腕部分(1-2、 1-3)的內(nèi)部的內(nèi)軟管的柔性驅(qū)動元件(4)在i殳置于彎曲 位置和直線位置中的每一個位置時具有相同的總長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元 件(4)包括設(shè)置成包圍住多個工藝管線的內(nèi)軟管，所述工藝管線的形式為 設(shè)置在所述內(nèi)軟管內(nèi)部的軟管和/或纜線，其中所述內(nèi)軟管位于所述手腕部 分(1、 2、 3)的內(nèi)部。
12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述多個軟管和/或纜 線在內(nèi)軟管的內(nèi)部扭曲成預(yù)定的程度，并且包括下列清單中的任一種包 含工藝材料的軟管、包含空氣或另一種氣體的軟管、控制電線、進(jìn)給桿、 液壓軟管、用于數(shù)據(jù)傳送和/或控制信號的纜線。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元 件(4)為中空并且具有大致呈管狀的形狀。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元 件(4)為中空并且至少部分地具有圓形截面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，當(dāng)從垂直于柔性驅(qū)動 元件的長軸線的方向觀察時，所述柔性驅(qū)動元件具有呈波故狀的截面的壁部。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9-16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述柔性 驅(qū)動元件設(shè)置有截面，其至少部分地包括一個或多個具有圓形截面的部 分，并且兩個或多個部分具有至少兩個直徑不同的截面。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，傳感器設(shè)置在機(jī)器人 手腕之上或之中，以測量根據(jù)工具凸緣(7)和/或輸入驅(qū)動裝置(8)的移 動的參數(shù)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述傳感器設(shè)置在機(jī) 器人手腕之上或之中，并JbNl對于支撐所述柔性元件的導(dǎo)向件或軸承(13、 14)放置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元件設(shè) 置為內(nèi)軟管，并且包括具有在20-100kV之間的介電強(qiáng)度的絕緣材料。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，設(shè)置為內(nèi)軟管的所述 柔性驅(qū)動元件的外側(cè)和/或表面設(shè)置有導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料，以避免電荷的積聚。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元件設(shè) 置為內(nèi)軟管并且由結(jié)合有至少一個加強(qiáng)元件的聚合材料制成。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述加強(qiáng)元件包括螺 旋桿、螺旋帶或螺旋線中的任一種。
23.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，設(shè)置為內(nèi)軟管的 所述柔性驅(qū)動元件包括含氟聚合物或含氟聚合物層。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述中空手腕包括兩 個彼此串接布置的能夠旋轉(zhuǎn)的部分，包括第一手腕部分(1)和第二手腕部 分(2)，其中，工具凸緣(7)或工具能設(shè)置在第二手腕部分上。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述中空手腕包括至 少三個彼此串接布置的能夠旋轉(zhuǎn)的部分，包括第一手腕部分(l)、第二手 腕部分(2)和第三手腕部分(3)。
26. —種用于操作具有機(jī)器人手腕的工業(yè)機(jī)器人或操縱器的方法，所 述機(jī)器人手腕包括多個彼此串接布置的能夠旋轉(zhuǎn)的部分，至少包括第一手 腕部分(1)和第二手腕部分(2 )，其中，每一手腕部分沒置有一個或多個 齒輪元件，以驅(qū)動任一所述手腕部分相對于所述另 一手腕部分進(jìn)行所述旋 轉(zhuǎn)移動，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安裝涂敷器(11)或其他工具 且附連到第二或第三手腕部分(3)上的工具凸緣(7)，其特征在于，生成 用以驅(qū)動所述工具凸緣的控制信號(31 )，將控制信號施加到設(shè)置成經(jīng)由作 為動力傳送元件的輸入驅(qū)動裝置(8)驅(qū)動柔性驅(qū)動元件(4)的驅(qū)動馬達(dá) 上，以根據(jù)控制信號而移動所述工具凸緣。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，將補(bǔ)償值(35)施加 到驅(qū)動馬達(dá)的控制信號上。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，基于單件式驅(qū)動元件 的至少一個機(jī)械特性的模型，計(jì)算出用于柔性驅(qū)動元件的補(bǔ)償值。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，根據(jù)反饋?zhàn)栽O(shè)置在機(jī) 器人手腕之上或之中的傳感器的工具凸緣的移動的檢測值計(jì)算出用于柔 性驅(qū)動元件的補(bǔ)償值。
30.根據(jù)權(quán)利要求28和29所述的方法，其特征在于，基于下列方式 中的任一種計(jì)算出用于柔性驅(qū)動元件的補(bǔ)償值所述內(nèi)保護(hù)軟管的至少一 個機(jī)械特性的模型；反饋?zhàn)栽O(shè)置在機(jī)器人手腕之上或之中的傳感器的工具 凸緣的移動的檢測值。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其特征在于，生成用于旋轉(zhuǎn) 相對于彼此連接到手部(1、 2、 3)的驅(qū)動裝置的控制信號，以使軸線(5) 彎曲，從而安裝在軸線(6 )上的工具或涂敷器的中心線相對于繞軸線(4 ) 設(shè)置的第三臂部處于直至約140度的角度。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，生成用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝 置的控制信號，從而安裝在軸線(6)上的工具或涂敷器根據(jù)一個或多個設(shè) 置在內(nèi)軟管內(nèi)部的工藝管線的特性而在旋轉(zhuǎn)程度和方向上受到限制。
33. —種包括機(jī)器人控制單元(20)和至少一個具有機(jī)器人手腕的工 業(yè)機(jī)器人或操縱器的系統(tǒng)，所a器人手腕包括多個彼此串摔布置的能夠 旋轉(zhuǎn)部分，至少包括第一手腕部分(1)和第二手腕部分(2)，其中，每一 手腕部分沒置有一個或多個齒輪元件，以驅(qū)動任一所迷手腕部分相對于所 述另一手腕部分進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)移動，其中，所述機(jī)器人手腕設(shè)置有用于安 裝涂敷器(11 )或其他工具且附連到第二或第三手腕部分上的工具凸緣(7 )， 其特征在于，所述至少一個機(jī)器人的所述機(jī)器人手腕(10)設(shè)置有柔性驅(qū) 動元件(4 ),所述柔性驅(qū)動元件(4 )用于將動力自位于所述手腕的第一部 分的附近的輸入驅(qū)動裝置(8)傳遞到設(shè)置在所述機(jī)器人手腕的遠(yuǎn)端部的工 具凸緣(7)上。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器人手腕的所 述柔性驅(qū)動元件(4)設(shè)置成包括位于所述機(jī)器人手腕內(nèi)部的內(nèi)軟管。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述柔性驅(qū)動元件裝配有將單件式驅(qū)動元件的第一端部連接到位于所述手腕的第一部分(1)的 附近的輸入驅(qū)動軸(8)上的驅(qū)動裝置，以及用于將單件式驅(qū)動元件的第二 端部附連到位于所述手腕的遠(yuǎn)端部的工具凸緣(7)上的裝置。
36. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(20) 或連接到所述控制單元(20)上的另一控制單元i殳置有一個或多個用以生 成用于所述柔性驅(qū)動元件的補(bǔ)償信號的裝置，以將補(bǔ)償信號施加到所述至 少一個機(jī)器人的軸線驅(qū)動馬達(dá)的控制信號。
37. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(20) 或連接到所述控制單元(20)上的另一控制單元設(shè)置有一個或多個存儲計(jì) 算機(jī)程序的存儲裝置，所述計(jì)算機(jī)程序當(dāng)被讀到計(jì)算機(jī)或處理器中時，將 導(dǎo)致所述計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行依據(jù)權(quán)利要求26-32中的任一項(xiàng)所述的步驟 的方法。
38. —種計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序當(dāng)被讀入到計(jì)算機(jī)或處理器中 時，將導(dǎo)致所述計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行依據(jù)權(quán)利要求26-32中的任一項(xiàng)所述 的步驟的方法。
39. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序當(dāng)被讀 入到計(jì)算機(jī)或處理器中時，將導(dǎo)致所述計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行依據(jù)權(quán)利要求 26-32中的任一項(xiàng)所述的步驟的方法。
40. 設(shè)置有依據(jù)權(quán)利要求1-25中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器人手腕的工業(yè)機(jī) 器人的使用，以利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)或外表面處理操作或涂,作。
41. 包括至少一個設(shè)置有依據(jù)權(quán)利要求1-25中的任一項(xiàng)所述的機(jī)器人 手腕的工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)的使用，用于執(zhí)行下列組中的任一操作焊接、 拾取和/或包裝、機(jī)器維護(hù)、焊接、鉚接、修補(bǔ)、板的折疊、切割、板的彎 曲、板的巻邊、夾持物體、操縱物體、堆疊、拾取和放置。
全文摘要
一種機(jī)器人手腕，所述機(jī)器人手腕具有多個彼此串接布置的能夠旋轉(zhuǎn)的部分，并且設(shè)置成安裝在機(jī)器人臂部或自動機(jī)器上，使得第一手腕部分(1)能夠繞第一軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)移動，并且第二手腕部分以軸頸連接在第二手腕部分中。用于第六軸線、工具或凸緣(7)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動通過柔性驅(qū)動元件自位于第一手腕部分的附近的輸入驅(qū)動裝置傳遞到位于機(jī)器人臂部的遠(yuǎn)端部的工具凸緣。優(yōu)選地，機(jī)器人手腕可包括內(nèi)保護(hù)軟管。柔性驅(qū)動元件可設(shè)置為內(nèi)軟管。
文檔編號B25J17/00GK101200068SQ20071019861
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者阿努爾夫·克羅格達(dá)爾 申請人:Abb股份有限公司