一種手動示教的機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種手動示教的機器人，包括與底座連接的多關(guān)節(jié)臂，多關(guān)節(jié)臂與底座的連接關(guān)節(jié)以及多關(guān)節(jié)臂自身的各關(guān)節(jié)處均通過關(guān)節(jié)軸傳動連接，還包括檢測并記錄關(guān)節(jié)軸的動作情況的編碼器，所述關(guān)節(jié)軸與電機連接，編碼器與控制系統(tǒng)電連接，還設(shè)有輸入輸出傳動比可調(diào)的變速機構(gòu)，所述變速機構(gòu)位于關(guān)節(jié)軸與電機之間，將二者連接在一起。本發(fā)明加設(shè)了變速機構(gòu)，使得電機與關(guān)節(jié)軸處的輸入輸出傳動比可調(diào)，手動示教時較低的傳動比使機器人能人力拖動，工作時較高的傳動比使電機輸出更大的扭矩。本發(fā)明可用于如噴涂生產(chǎn)線等領(lǐng)域。
【專利說明】一種手動示教的機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)機器人，特別是具有手動示教功能的多關(guān)節(jié)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]多關(guān)節(jié)機器人在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)線中被廣泛應(yīng)用，它包括與底座連接的多關(guān)節(jié)臂，所述多關(guān)節(jié)臂又是至少由多個順次鉸接的大臂、小臂構(gòu)成。最末端的小臂上就裝有如噴槍、手爪等執(zhí)行部件。
[0003]機器人能完成工作任務(wù)的關(guān)鍵，就是如何令所述工作部件能夠按照指定的軌跡、坐標(biāo)去完成運動、停頓、轉(zhuǎn)動角度等動作。這些動作均需要編程工程師通過編程才能的實現(xiàn)，而編程工程師需要具備較高的知識技能，并要經(jīng)過專門的訓(xùn)練才能勝任，這樣的話，一來對編程工程師的崗位依賴性高，二來操作并不直觀，程序設(shè)定后不易修改。
[0004]為克服上述問題，現(xiàn)有已開發(fā)出一種可以直接拖動示教的機器人，其由人工引導(dǎo)機器人進行一次示范工作過程，并通過編碼器記錄下多關(guān)節(jié)臂的各個關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動量，實現(xiàn)機器人通過直接學(xué)習(xí)記憶人的操作來完成特定的工作任務(wù)。但由于部分扭矩大的關(guān)節(jié)軸與電機之間設(shè)有減速器，使得人工引導(dǎo)機器人動作時遇到阻力過大，很難拖動的情況?，F(xiàn)有的技術(shù)方案只有采用低傳動比的減速器，其代價是要使用成本較高的低轉(zhuǎn)速高扭矩電機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種容易拖動的手動示教的機器人。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是:
一種手動示教的機器人，包括與底座連接的多關(guān)節(jié)臂，多關(guān)節(jié)臂與底座的連接關(guān)節(jié)以及多關(guān)節(jié)臂自身的各關(guān)節(jié)處均通過關(guān)節(jié)軸傳動連接，還包括檢測并記錄關(guān)節(jié)軸的動作情況的編碼器，所述關(guān)節(jié)軸與電機連接，編碼器與控制系統(tǒng)電連接，還設(shè)有輸入輸出傳動比可調(diào)的變速機構(gòu)，所述變速機構(gòu)位于關(guān)節(jié)軸與電機之間，將二者連接在一起。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述變速機構(gòu)包括:殼體，其與電機固定連接，所述殼體的內(nèi)壁設(shè)有殼體卡接位，電機輸出軸末段位于殼體內(nèi)；減速軸系統(tǒng)，其具有滑動卡接位，減速軸系統(tǒng)包括:減速器，其位于殼體內(nèi)且與電機輸出軸同軸，減速器的輸入口與電機輸出軸末段連接，減速器的輸出軸與關(guān)節(jié)軸連接；滑動定位環(huán)，其可沿減速器的軸向滑動，滑動過程中始終保持與減速器的外殼連接，滑動定位環(huán)與滑動卡接位滑動連接且該滑動連接可分離，滑動定位環(huán)與殼體卡接位滑動連接且該滑動連接亦可分離，并且，當(dāng)滑動定位環(huán)與滑動卡接位連接時,滑動定位環(huán)與殼體卡接位分離，反之亦然。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述減速軸系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸定位套，滑動卡接位設(shè)在轉(zhuǎn)軸定位套上，轉(zhuǎn)軸定位套將電機輸出軸末段與減速器的輸入口連接起來，或?qū)p速器的輸出軸與關(guān)節(jié)軸連接起來。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述減速器與殼體之間設(shè)有軸承。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述變速機構(gòu)還包括換擋撥桿，其中部鉸接在殼體上，前端是操控端，尾端能夠撥動滑動定位環(huán)使之沿減速器的軸向滑動。
[0011]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述變速機構(gòu)還包括推動換擋撥桿的氣缸。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電機為伺服電機。但除此之外，所述手動示教的機器人還可以采用這樣的方案:所述編碼器設(shè)置在電機的輸出端或變速機構(gòu)的輸出端。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明加設(shè)了變速機構(gòu)，使得電機與關(guān)節(jié)軸處的輸入輸出傳動比可調(diào)，手動示教時較低的傳動比使機器人能被人力拖動，工作時較高的傳動比使電機輸出更大的扭矩。本發(fā)明可用于如噴涂生產(chǎn)線等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計方案和附圖。
[0015]圖1是本發(fā)明的變速機構(gòu)的實施例1的示意圖；
圖2是變速機構(gòu)的實施例2的不意圖；
圖3是編碼器安裝位置的實施例3的示意圖；
圖4是編碼器安裝位置的實施例4的示意圖；
圖5是編碼器安裝位置的實施例5的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。
[0017]一種手動示教的機器人，包括與底座連接的多關(guān)節(jié)臂，多關(guān)節(jié)臂與底座的連接關(guān)節(jié)以及多關(guān)節(jié)臂自身的各關(guān)節(jié)處均通過關(guān)節(jié)軸傳動連接，還包括檢測并記錄關(guān)節(jié)軸的動作情況的編碼器，所述關(guān)節(jié)軸與電機連接，編碼器與控制系統(tǒng)電連接，還設(shè)有輸入輸出傳動比可調(diào)的變速機構(gòu)，所述變速機構(gòu)位于關(guān)節(jié)軸與電機之間，將二者連接在一起。
[0018]本發(fā)明可制成五軸臂或六軸臂等等形式。例如，所述關(guān)節(jié)軸共有5個，以多關(guān)節(jié)臂與底座的連接處為起始端，多關(guān)節(jié)臂的執(zhí)行部件安裝處為末端，自起始端向末端的關(guān)節(jié)軸分別編號為Jl軸、J2軸、J3軸、J4軸、J5軸；或者，所述關(guān)節(jié)軸共有6個，以多關(guān)節(jié)臂與底座的連接處為起始端，多關(guān)節(jié)臂的執(zhí)行部件安裝處為末端，自起始端向末端的關(guān)節(jié)軸分別編號為Jl軸、J2軸、J3軸、J4軸、J5軸、J6軸。其中Jl軸、J2軸、J3軸的負載較大，需要在電機與關(guān)節(jié)軸之間設(shè)置傳動比大的減速器。但傳動比大的減速器容易在手動示教過程中出現(xiàn)阻力很大、無法拖動的現(xiàn)象，現(xiàn)有的解決方案只有采用低傳動比的減速器，其代價是要使用成本較高的低轉(zhuǎn)速高扭矩電機。而本發(fā)明則是采用變速機構(gòu)取代普通的減速器，使得電機與關(guān)節(jié)軸處的輸入輸出傳動比可調(diào)，當(dāng)手動示教時調(diào)低傳動比使機器人能被人力拖動，工作時調(diào)高傳動比使電機輸出更大的扭矩。
[0019]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述變速機構(gòu)包括:殼體I，其與電機固定連接，所述殼體I的內(nèi)壁設(shè)有殼體卡接位11，電機輸出軸末段位于殼體I內(nèi)；減速軸系統(tǒng)，其具有滑動卡接位，減速軸系統(tǒng)包括:減速器2，其位于殼體I內(nèi)且與電機輸出軸同軸，減速器2的輸入口與電機輸出軸末段連接，減速器2的輸出軸與關(guān)節(jié)軸連接；滑動定位環(huán)4，其可沿減速器2的軸向滑動，滑動過程中始終保持與減速器2的外殼連接，滑動定位環(huán)4與滑動卡接位滑動連接且該滑動連接可分離，滑動定位環(huán)4與殼體卡接位11滑動連接且該滑動連接亦可分離，并且，當(dāng)滑動定位環(huán)4與滑動卡接位連接時,滑動定位環(huán)4與殼體卡接位11分離，反之亦然。由于殼體I與電機固定連接，當(dāng)滑動定位環(huán)4與殼體卡接位11連接時，滑動定位環(huán)4與滑動卡接位分離，相當(dāng)于減速器2與電機之間實現(xiàn)固定連接，減速器2按照其額定的傳動比正常工作，增大電機輸出的扭矩。當(dāng)滑動定位環(huán)4與滑動卡接位連接時，滑動定位環(huán)4與殼體卡接位11分離，減速器2的輸入軸與輸出軸被固定,減速器2跟隨電機的輸出軸同步轉(zhuǎn)動，失去減速效果，因而電機的輸出軸與關(guān)節(jié)軸的輸入端之間的傳動比為1:1。
[0020]如圖1和圖2所示，作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述減速軸系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸定位套3，滑動卡接位設(shè)在轉(zhuǎn)軸定位套3上，轉(zhuǎn)軸定位套3將電機輸出軸末段與減速器2的輸入口連接起來，或?qū)p速器2的輸出軸與關(guān)節(jié)軸連接起來。
[0021]除此之外，所述的滑動卡接位也可以設(shè)置在非標(biāo)準(zhǔn)的電機輸出軸末段，或是非標(biāo)準(zhǔn)的減速器2的輸出軸上。
[0022]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述減速器2與殼體I之間設(shè)有軸承6。
[0023]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述變速機構(gòu)還包括換擋撥桿5，其中部鉸接在殼體I上，前端是操控端，尾端能夠撥動滑動定位環(huán)4使之沿減速器2的軸向滑動?；瑒佣ㄎ画h(huán)4設(shè)有環(huán)向的凹槽41，所述換擋撥桿5的尾端卡在凹槽41內(nèi)，通過凹槽41撥動滑動定位環(huán)4。
[0024]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述變速機構(gòu)還包括推動換擋撥桿5的氣缸。
[0025]作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電機為伺服電機。但除此之外，所述手動示教的機器人還可以采用這樣的方案:所述編碼器設(shè)置在電機的輸出端或變速機構(gòu)的輸出端。
[0026]這里，可以參照圖3?圖5。
[0027]實施例3:參照圖3，當(dāng)電機A為伺服電機時，其本身即自帶編碼器B，電機A與變速機構(gòu)C連接，變速機構(gòu)C的輸出端與關(guān)節(jié)軸連接。
[0028]實施例4:參照圖4，當(dāng)電機A采用普通電機時，電機A輸出端與變速機構(gòu)C連接，并在電機A與變速機構(gòu)C之間設(shè)置編碼器B，變速機構(gòu)C輸出端與關(guān)節(jié)軸連接。
[0029]實施例5:參照圖5，當(dāng)電機A采用普通電機時，電機A與變速機構(gòu)C輸入端連接，變速機構(gòu)C輸出端與關(guān)節(jié)軸的輸入端連接，并在變速機構(gòu)C的輸出端設(shè)置編碼器B。
[0030]需要注意的是，在實施例3和4中，進行手動示教時，編碼器A錄得的數(shù)據(jù)是電機的輸出軸與關(guān)節(jié)軸的輸入端之間的傳動比為1:1的數(shù)據(jù)，需要根據(jù)減速器2的傳動比對編碼器A錄得的數(shù)據(jù)進行處理。
[0031 ] 以上對本發(fā)明的較佳實施方式進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種手動示教的機器人，包括與底座連接的多關(guān)節(jié)臂，多關(guān)節(jié)臂與底座的連接關(guān)節(jié)以及多關(guān)節(jié)臂自身的各關(guān)節(jié)處均通過關(guān)節(jié)軸傳動連接，還包括檢測并記錄關(guān)節(jié)軸的動作情況的編碼器，所述關(guān)節(jié)軸與電機連接，編碼器與控制系統(tǒng)電連接，其特征在于:還設(shè)有輸入輸出傳動比可調(diào)的變速機構(gòu)，所述變速機構(gòu)位于關(guān)節(jié)軸與電機之間，將二者連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手動示教的機器人，其特征在于:所述變速機構(gòu)包括: 殼體(1)，其與電機固定連接，所述殼體(I)的內(nèi)壁設(shè)有殼體卡接位(11)，電機輸出軸末段位于殼體(I)內(nèi)； 減速軸系統(tǒng)，其具有滑動卡接位，減速軸系統(tǒng)包括: 減速器(2),其位于殼體(I)內(nèi)且與電機輸出軸同軸,減速器(2)的輸入口與電機輸出軸末段連接，減速器(2)的輸出軸與關(guān)節(jié)軸連接； 滑動定位環(huán)(4)，其可沿減速器(2)的軸向滑動，滑動過程中始終保持與減速器(2)的外殼連接，滑動定位環(huán)(4)與滑動卡接位滑動連接且該滑動連接可分離，滑動定位環(huán)(4)與殼體卡接位(11)滑動連接且該滑動連接亦可分離，并且，當(dāng)滑動定位環(huán)(4)與滑動卡接位連接時，滑動定位環(huán)(4)與殼體卡接位(11)分離，反之亦然。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手動示教的機器人，其特征在于:所述減速軸系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)軸定位套(3)，滑動卡接位設(shè)在轉(zhuǎn)軸定位套(3)上，轉(zhuǎn)軸定位套(3)將電機輸出軸末段與減速器(2)的輸入口連接起來，或?qū)p速器(2)的輸出軸與關(guān)節(jié)軸連接起來。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手動示教的機器人，其特征在于:所述減速器(2)與殼體(I)之間設(shè)有軸承(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的手動示教的機器人，其特征在于:所述變速機構(gòu)還包括換擋撥桿(5)，其中部鉸接在殼體(I)上，前端是操控端，尾端能夠撥動滑動定位環(huán)(4)使之沿減速器(2)的軸向滑動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手動示教的機器人，其特征在于:所述變速機構(gòu)還包括推動換擋撥桿(5)的氣缸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手動示教的機器人，其特征在于:所述電機為伺服電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手動示教的機器人，其特征在于:所述編碼器設(shè)置在電機的輸出端或變速機構(gòu)的輸出端。
【文檔編號】F16H59/02GK103753518SQ201410011687
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】劉汝發(fā), 倪立新, 劉達 申請人:劉汝發(fā), 倪立新, 劉達