一种可以直接拖动示教的机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可以直接拖动示教的机器人，包括与底座连接的多关节臂，多关节臂与底座的连接关节以及多关节臂自身的各关节处均通过关节轴传动连接，本实用新型还包括检测并记录关节轴的动作情况的编码器，所述关节轴与电机传动系统连接，编码器与计算机系统电连接。示教时，机器人的关节运动均会被编码器所捕捉，实时记录机器人的运动轨迹数据并储存于计算机系统；示教结束后，靠计算机系统即可自动控制机器人的动作轨迹再现。该功能在现有的编程机器人中均未见。本实用新型示教具有更加直接直观的特点，使用人员极易掌握。本实用新型可用于如喷涂生产线等领域。
【专利说明】—种可以直接拖动示教的机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工业机器人，特别是具有示教功能的多关节机器人。
【背景技术】
[0002]多关节机器人在现代自动化生产线中被广泛应用，它包括与底座连接的多关节臂，所述多关节臂又是至少由多个顺次铰接的大臂、小臂构成。最末端的小臂上就装有如喷枪、手爪等执行部件。机器人能完成工作任务的关键，就是如何令所述工作部件能够按照指定的路径、坐标去完成行走、停顿、转动角度等动作。这些动作均需要通过编程才能的实现。目前机器人的应用编程基本是由编程人员通过操控编程器(示教盒)、或利用专用的离线编程软件来完成，使用者需要具备较高的知识技能，并要经过专门的训练才能胜任，这样的话，一来对编程工程师的岗位依赖性高，二来操作并不直观，程序设定后不易修改。对于某些人工拖动示教会更加便利、成本更加划算的领域(比如喷涂)，更适合通过直接学习记忆人的操作来完成特定的工作任务。但这一来，怎样有效地用计算机系统进行动作的数据记录则成了人工拖动示教的难题。另外，人工引导机器人动作时也容易遇到阻力过大，很难拖动的情况。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是:提供一种可以直接拖动示教的机器人。
[0004]本实用新型解决其技术问题的解决方案是:
[0005]一种可以直接拖动示教的机器人，包括与底座连接的多关节臂，多关节臂与底座的连接关节以及多关节臂自身的各关节处均通过关节轴传动连接，本实用新型还包括检测并记录关节轴的动作情况的编码器，所述关节轴与电机传动系统连接，编码器与计算机系统电连接。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进，电机传动系统中的电机为伺服电机。但除此之夕卜，所述电机传动系统还可以采用这样的方案:它包括电机、与电机联接的减速器，所述编码器装于电机传动系统的输入端、输出端或中间环节。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述各关节轴的传动减速比不大于30。
[0008]然后，本实用新型可制成五轴臂或六轴臂等等形式。例如，所述关节轴共有5个，以多关节臂与底座的连接处为起始端，多关节臂的执行部件安装处为末端，自起始端向末端的关节轴分别编号为Jl轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴Jl轴、J2轴、J3轴的减速比不大于30，J4轴、J5轴的减速比不大于15。进一步地，Jl轴、J2轴、J3轴的减速比为10?30 ;J4轴、J5轴的减速比为5?15。
[0009]或者，所述关节轴共有6个，以多关节臂与底座的连接处为起始端，多关节臂的执行部件安装处为末端，自起始端向末端的关节轴分别编号为Jl轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴Jl轴、J2轴、J3轴的减速比不大于30，J4轴、J5轴、J6轴的减速比不大于15。进一步地，Jl轴、J2轴、J3轴的减速比为10?30 ;J4轴、J5轴、J6轴的减速比为5?15。[0010]本实用新型的有益效果是:示教时，机器人的关节运动均会被编码器所捕捉，实时记录机器人的运动轨迹数据并储存于计算机系统；示教结束后，靠计算机系统即可自动控制机器人的动作轨迹再现。该功能在现有的编程机器人中均未见。
[0011]另外，本实用新型优化了各轴处的减速比，采用低减速比传动，使机器人能人力拖动，且轻松省力。
[0012]本实用新型示教具有更加直接直观的特点，使用人员极易掌握。本实用新型可用于如喷涂生产线等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
[0014]图1是本实用新型的实施例1的示意图；
[0015]图2是实施例2的示意图；
[0016]图3是实施例3的示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
[0018]一种可以直接拖动示教的机器人，包括与底座连接的多关节臂，多关节臂与底座的连接关节以及多关节臂自身的各关节处均通过关节轴传动连接，本实用新型还包括检测并记录关节轴的动作情况的编码器，所述关节轴与电机传动系统连接，编码器与计算机系统电连接。
[0019]进一步作为优选的实施方式，电机传动系统中的电机为伺服电机，所述编码器为伺服电机中自带的编码器。但除此之外，所述电机传动系统还可以采用这样的实施方案:它包括电机、与电机联接的减速器，所述编码器装于电机传动系统的输入端、输出端或中间环节。
[0020]这里，可以参照图1?图3。
[0021]实施例1:参照图1，当电机I为伺服电机时，其本身即自带编码器2，电机I与减速器3连接，减速器3的输出端与负载连接。
[0022]实施例2:参照图2，当电机I采用普通步进电机时，电机I与减速器3输入端连接，并在所述输入端同轴处设置编码器2，减速器3输出端与负载连接。
[0023]实施例3:参照图3，当电机I采用普通步进电机时，电机I与减速器3输入端连接，减速器3输出端与负载连接，并在所述输出端同轴处设置编码器2。
[0024]一般情况下，考虑到工作坐标的稳定性以及机器人需要克服自重，各关节轴的传动比都会设置得较大，难以人工拖动。故本实用新型特别采用低传动减速比，即所述各关节轴的传动减速比不大于30,以避免示教拖动费力或者无法拖动的情况。
[0025]然后，本实用新型可制成五轴臂或六轴臂等等形式。例如，所述关节轴共有5个，以多关节臂与底座的连接处为起始端，多关节臂的执行部件安装处为末端，自起始端向末端的关节轴分别编号为Jl轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴Jl轴、J2轴、J3轴的减速比不大于30，J4轴、J5轴的减速比不大于15。进一步地，Jl轴、J2轴、J3轴的减速比为10?30 ;J4轴、J5轴的减速比为5?15。
[0026]或者，所述关节轴共有6个，以多关节臂与底座的连接处为起始端，多关节臂的执行部件安装处为末端，自起始端向末端的关节轴分别编号为Jl轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴Jl轴、J2轴、J3轴的减速比不大于30，J4轴、J5轴、J6轴的减速比不大于15。进一步地，Jl轴、J2轴、J3轴的减速比为10?30 ; J4轴、J5轴、J6轴的减速比为5?15。总之大原则就是，负载较大的部分，减速比设置得稍大，负载较小的部分，减速比设置得较小。该方案能使示教以及再现时机器人能实现更丰富灵活的动作，执行件运行轨迹覆盖面更广。以六轴为例，通常该六轴机器人包括可水平回转的腰关节(Jl轴)，由安装于底座上的伺服电机和减速器直接驱动；大臂关节(J2轴)支撑于腰座上，由安装于腰座上的伺服电机和减速器直接驱动作前后摆动；小臂关节(J3轴)支撑于大臂顶端，由安装于腰座上的伺服电机和减速器通过平行四边形连杆机构驱动作上下摆动；小臂为圆筒形结构，臂转关节(J4轴)支撑于小臂筒内，由安装于小臂后端的伺服电机和减速器直接驱动；小臂前端安装有腕部支座，腕摆运动(J5轴)通过内藏于腕支座内的伺服电机经两级齿轮减速带动；腕转运动由腕内部的伺服电机和减速器直接驱动。其中，J2轴、J3轴设计有经过优化的并可根据负载进行调节的平衡机构(例如气缸支撑组件)，以充分低消结构和负载的自身重力，达到示教轻便之目的。
[0027]以上各轴的减速比是经过优选的数据方案，这种低减速比的传动方案是专门针对手持示教而特别设计的。另外，本实用新型的“轴”之概念是基于关节轴，腕端或者底座上之可减速的转轴(J7轴)并不包含在本实用新型低减速比的方案之内。
[0028]以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种可以直接拖动示教的机器人，包括与底座连接的多关节臂，多关节臂与底座的连接关节以及多关节臂自身的各关节处均通过关节轴传动连接，其特征在于:还包括检测并记录关节轴的动作情况的编码器，所述关节轴与电机传动系统连接，编码器与计算机系统电连接。
2.根据权利要求1所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:电机传动系统中的电机为伺服电机。
3.根据权利要求1所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:所述电机传动系统包括电机、与电机联接的减速器，所述编码器装于电机传动系统的输入端、输出端或中间环节。
4.根据权利要求1?3任一项所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:所述各关节轴的传动减速比不大于30。
5.根据权利要求4所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:所述关节轴共有5个，以多关节臂与底座的连接处为起始端，多关节臂的执行部件安装处为末端，自起始端向末端的关节轴分别编号为Jl轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴Jl轴、J2轴、J3轴的减速比不大于30，J4轴、J5轴的减速比不大于15。
6.根据权利要求5所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:J1轴、J2轴、J3轴的减速比为10?30。
7.根据权利要求5所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:J4轴、J5轴的减速比为5?15。
8.根据权利要求4所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:所述关节轴共有6个，以多关节臂与底座的连接处为起始端，多关节臂的执行部件安装处为末端，自起始端向末端的关节轴分别编号为Jl轴、J2轴、J3轴、J4轴、J5轴、J6轴Jl轴、J2轴、J3轴的减速比不大于30，J4轴、J5轴、J6轴的减速比不大于15。
9.根据权利要求8所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:J1轴、J2轴、J3轴的减速比为10?30。
10.根据权利要求9所述的可以直接拖动示教的机器人，其特征在于:J4轴、J5轴、J6轴的减速比为5?15。
【文档编号】B25J9/18GK203460180SQ201320489386
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】刘达, 倪立新 申请人:刘达, 倪立新