[發(fā)明專利]一種機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410119355.2
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103867504A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王魯單;胡友;程勝;張建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: F15B9/09
• 分類號: F15B9/09;F15B1/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法。

背景技術(shù)

目前絕大數(shù)轉(zhuǎn)動機器人都是采用伺服電機作為關(guān)節(jié)的驅(qū)動元件。市場上銷售的高性能伺服電機大多具有高轉(zhuǎn)速、低扭矩的特點，因此必須進行適當(dāng)?shù)臏p速才能用來驅(qū)動機器人的各個關(guān)節(jié)。為了把驅(qū)動器的運動轉(zhuǎn)化為機器人的運動，除直接驅(qū)動以外，還需要運動速度的變換等，并且還需要把驅(qū)動器的運動傳遞到位于不同地點的傳動機構(gòu)等。機器人的運動傳遞就是將這些運動變換和傳遞機構(gòu)進行組合來實現(xiàn)的。

工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的轉(zhuǎn)動機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動主要采用以直流伺服電機為驅(qū)動源的機械傳動執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)的。雖然直流伺服電機具有響應(yīng)快，啟動轉(zhuǎn)矩大，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑等優(yōu)點，但直流電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。一些特殊用途的轉(zhuǎn)動作業(yè)機器人需要驅(qū)動裝置的輸出功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，即功率密度較大的執(zhí)行元件來處理機器人的質(zhì)量分布問題，目前機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動技術(shù)無法很好地解決這一問題。

因此，鑒于以上問題，有必要提出一種結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，可靠性高，輸出功率大的機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，解決特殊用途的轉(zhuǎn)動作業(yè)機器人需要大功率、緊湊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法，該驅(qū)動裝置采用伺服電機驅(qū)動液壓執(zhí)行機構(gòu)進行輸出，輸出功率大，可有效解決轉(zhuǎn)動作業(yè)機器人需要大功率、緊湊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的需求，且該驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，可靠性較高。

根據(jù)本發(fā)明的目的提出的一種機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動機器人部件做回轉(zhuǎn)運動，包括：驅(qū)動機構(gòu)與執(zhí)行輸出機構(gòu)；

所述驅(qū)動機構(gòu)包括伺服電機與液壓泵，所述伺服電機與所述液壓泵電連接，驅(qū)動所述液壓泵轉(zhuǎn)動輸出壓力油；

所述執(zhí)行輸出機構(gòu)包括平行設(shè)置的兩組液壓缸，兩組所述液壓缸的活塞間連接有擺桿，所述擺桿中心轉(zhuǎn)動固定，在兩端活塞的帶動下擺桿能夠以其回轉(zhuǎn)中心擺動；所述機器人部件連接于所述擺桿的回轉(zhuǎn)中心處并隨擺桿的擺動而轉(zhuǎn)動；

所述驅(qū)動裝置還包括控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)包括用于檢測所述機器人部件轉(zhuǎn)動量的檢測模塊，接收所述檢測模塊的檢測信號并與所述控制機構(gòu)設(shè)定的參考信號做對比，后輸出控制信號的處理模塊，以及接收所述處理模塊輸出的控制信號并調(diào)整所述伺服電機轉(zhuǎn)速，繼而控制所述液壓泵輸出流量的電機控制器。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動裝置還包括設(shè)置于所述擺桿與所述機器人部件間的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)。

優(yōu)選的，所述運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括第一傳動軸與第二傳動軸，以及位于兩傳動軸上相互嚙合的第一齒輪與第二齒輪，所述第一傳動軸上設(shè)置有單向軸承，所述單向軸承與所述擺桿的回轉(zhuǎn)中心固定連接。

優(yōu)選的，所述檢測模塊為傳感器，所述傳感器設(shè)置于所述第一傳動軸上。

優(yōu)選的，所述處理模塊包括變送器與放大器，所述變送器接收所述傳感器的檢測信號并轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€反饋電壓信號，并將反饋電壓信號與變送器內(nèi)部設(shè)定的參考信號做對比形成誤差信號，誤差信號通過放大器被放大。

優(yōu)選的，所述液壓缸為雙桿液壓缸。

優(yōu)選的，所述液壓泵為雙向容積泵。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動裝置還包括蓄能器與平衡閥。

一種機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動方法，采用所述的機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，具體步驟如下：

（一）、轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)運動：兩液壓缸活塞反向運動帶動擺桿以其回轉(zhuǎn)中心擺動，帶動機器人部件轉(zhuǎn)動；

（二）、經(jīng)傳感器將機器人部件的轉(zhuǎn)動量反饋給變送器；

（三）、變送器將該轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€反饋電壓信號，并將該反饋電壓信號與設(shè)定的參考信號即參考電壓作對比形成誤差，并將該誤差信號通過放大器進行放大；

（四）、電機控制器接收該誤差信號并作為控制輸出信號輸出給伺服電機；

（五）、伺服電機接收電機控制器的命令信號，調(diào)整伺服電機的轉(zhuǎn)速，繼而影響液壓泵的流量，該流量與液壓缸中的活塞運動速度成正比，通過驅(qū)動兩活塞運動帶動擺桿擺動，繼而帶動機器人部件做回轉(zhuǎn)運動；通過設(shè)置運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)實現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)整。

優(yōu)選的，通過采用單向軸承輸出，實現(xiàn)兩傳動軸的間歇單向周轉(zhuǎn)運動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置及驅(qū)動方法的優(yōu)點是：

1、該驅(qū)動裝置采用伺服電機驅(qū)動液壓執(zhí)行機構(gòu)進行輸出，輸出功率大，可有效解決特殊用途的轉(zhuǎn)動作業(yè)機器人需要大功率、緊湊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的需求。