[發(fā)明專利]工業(yè)機(jī)器人及工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910254195.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN101745917A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 哈特穆特·凱爾;赫爾諾特·尼茨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 庫卡羅伯特有限公司
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;B25J19/00
• 代理公司: 隆天國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭特強(qiáng);黃艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人及工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人是操作機(jī)器，其配備有適用的工具以對(duì)物件進(jìn)行自動(dòng)操作， 并可對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸尤其在定向、位置和工作流程方面進(jìn)行編程。工業(yè)機(jī)器人 基本具有機(jī)器人臂，所述機(jī)器人臂帶有多個(gè)軸和杠桿并且由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。 所述驅(qū)動(dòng)裝置例如可以是電驅(qū)動(dòng)裝置，其可特別地具有同步電動(dòng)機(jī)。

為了驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人，尤其需要以可靠的技術(shù)來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)軸的位置，例 如運(yùn)動(dòng)軸的角度調(diào)節(jié)位置(Winkelstellung)。

為了進(jìn)行可靠的位置檢測(cè)，尤其為了對(duì)位置已調(diào)整的電驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行可 靠的位置檢測(cè)，例如可以借助坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器(Resolver)來確定該位置，尤其 是驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的角度調(diào)節(jié)位置。雖然根本不存在兩個(gè)獨(dú)立的途徑 進(jìn)行位置檢測(cè)，但是十多年來的操作中已證明這種位置檢測(cè)具有相對(duì)較低的 故障率，因此借助于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器所進(jìn)行的位置檢測(cè)被認(rèn)為是較為可靠的。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器價(jià)格低廉因此比較普遍。但是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器的分辨率相對(duì)有 限，特別是在幾個(gè)角分的范圍內(nèi)具有相對(duì)較大的角度誤差。

為了確定轉(zhuǎn)子的位置進(jìn)而確定相關(guān)的運(yùn)動(dòng)軸的位置，還可以采用例如帶 有光學(xué)或磁性檢測(cè)的所謂的Sin/Cos編碼器(Sin/Cos?Geber)或增量式編碼 器(Inkrementalgeber)(總稱為：旋轉(zhuǎn)編碼器(Drehgeber))。通過旋轉(zhuǎn)編 碼器可在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)目前在精度上優(yōu)于10″的大于每轉(zhuǎn)20比特(Bit)的分辨 率。由此可相對(duì)高動(dòng)態(tài)和高精度地實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置的位置調(diào)節(jié)。

與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器相比，旋轉(zhuǎn)編碼器并不可靠，為此在使用旋轉(zhuǎn)編碼器時(shí)需 要冗余的第二個(gè)位置檢測(cè)系統(tǒng)。例如，該位置檢測(cè)系統(tǒng)可以是第二旋轉(zhuǎn)編碼 器或坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器。但是與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器相比旋轉(zhuǎn)編碼器相對(duì)較貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提出一種低成本的、可靠的且還能精確地進(jìn)行工業(yè) 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸的位置檢測(cè)的設(shè)計(jì)(Vorraussetzung)。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出一種工業(yè)機(jī)器人，其包括：具有多個(gè)軸的 機(jī)器人臂；至少一個(gè)電驅(qū)動(dòng)裝置，其具有三相交流同步電動(dòng)機(jī)并且設(shè)置為驅(qū) 動(dòng)所述多個(gè)軸的其中之一運(yùn)動(dòng)；以及位置檢測(cè)裝置，其設(shè)置為用于確定配設(shè) 于(歸屬于，zugeordnet)同步電動(dòng)機(jī)的軸的位置，其中工業(yè)機(jī)器人設(shè)置為 通過第一信號(hào)來確定配設(shè)于同步電動(dòng)機(jī)的軸的位置，所述第一信號(hào)是同步電 動(dòng)機(jī)的電流和/或電壓。

此外，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出一種工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法，所述 方法包括下列步驟：

通過位置檢測(cè)裝置確定工業(yè)機(jī)器人所具有的多個(gè)軸中的一個(gè)軸的位置； 以及

通過第一信號(hào)確定該軸的位置，所述第一信號(hào)為致使該軸運(yùn)動(dòng)的三相交 流同步電動(dòng)機(jī)的電流和/或電壓。

根據(jù)本發(fā)明的工業(yè)機(jī)器人相應(yīng)地包括帶有多個(gè)軸的機(jī)器人臂，正如普遍 公知的那樣，所述軸例如可以通過驅(qū)動(dòng)(Antrieben)尤其通過電驅(qū)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)本發(fā)明，通過多個(gè)包含有三相交流同步電動(dòng)機(jī)的電驅(qū)動(dòng)裝置(Antrib) 的其中之一使所述多個(gè)軸的其中之一運(yùn)動(dòng)。該同步電動(dòng)機(jī)優(yōu)選為永磁激勵(lì)同 步電動(dòng)機(jī)，但并非必須如此。

為了確定配設(shè)于同步電動(dòng)機(jī)的軸的位置，根據(jù)本發(fā)明的工業(yè)機(jī)器人包括 位置檢測(cè)裝置，其中所述位置檢測(cè)裝置優(yōu)選為旋轉(zhuǎn)編碼器，例如Sin/Cos編 碼器或增量式編碼器。但是理論上也可使用其他的位置檢測(cè)裝置，例如坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換器。

此外，根據(jù)本發(fā)明的工業(yè)機(jī)器人設(shè)置為，通過第一信號(hào)確定配設(shè)于同步 電動(dòng)機(jī)的軸的位置。該第一信號(hào)是同步電動(dòng)機(jī)的電流和/或電壓。該第一信號(hào) 能用于對(duì)同步電動(dòng)機(jī)或包含同步電動(dòng)機(jī)的電驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)(或控制)， 特別是進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，從而可以低成本地使用第一信號(hào)來確定位置。

第一信號(hào)也可以是額外產(chǎn)生的并非用于使三相交流同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的 電流和/或電壓。即，該第一信號(hào)可以是在電機(jī)繞組上形成的相對(duì)短時(shí)的外部 脈沖，所述外部脈沖具有公知的輸入特性，根據(jù)轉(zhuǎn)子位置能夠在三相交流同 步電動(dòng)機(jī)的三個(gè)線圈處感應(yīng)出不同的輸出脈沖，所述輸出脈沖能夠被檢測(cè)， 并且可以被分析以由此推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子的角位置。

相關(guān)的(或重要的)軸的位置特別是與參考角相關(guān)的軸的角度調(diào)節(jié)位置， 和/或同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，尤其是轉(zhuǎn)子的角度調(diào)節(jié)位置。