[發明專利]一種中空走線的多關節機器人

在審

• 申請號: 201810344716.1
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108381532A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 宋孫浩;舒鑫東;李榮;張馳;楊桂林;陳慶盈
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/00;B25J9/16
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

1.一種中空走線的多關節機器人，其特征在于，包括：

底座，所述底座上設有動力線接口和信號線接口；

多個縱向關節，每個縱向關節內部設有用于排布所述動力線和信號線的中心通孔，前端安裝有增量式編碼器，輸出軸端安裝有力矩傳感器和絕對式編碼器；

多個橫向關節，每個橫向關節連接于相鄰兩個縱向關節之間，每個橫向關節內部設有用于排布所述動力線和信號線的中心通孔，前端安裝有增量式編碼器、第一控制板以及第一電機驅動板，所述第一控制板采集前一縱向關節輸出軸端的力矩傳感器和絕對式編碼器的數據，并對當前橫向關節的運動數據進行處理，所述第一電機驅動板采集當前橫向關節前端增量式編碼器的數據以實現控制當前橫向關節電機的運轉；每個橫向關節的輸出軸端安裝有力矩傳感器、絕對式編碼器、第二控制板以及第二電機驅動板，所述第二控制板采集當前橫向關節輸出軸端的力矩傳感器和絕對式編碼器的數據，并對后一縱向關節的運動數據進行處理，所述第二電機驅動板采集后一縱向關節前端增量式編碼器的數據以實現控制后一縱向關節電機的運轉；

動力線，所述動力線經所述動力線接口引入到每個橫向關節或縱向關節后分成兩路，一路穿過橫向關節或縱向關節的中心通孔后，連接到下一橫向關節或縱向關節，另一路為連接到橫向關節或縱向關節的電源接口，負責給該橫向關節或縱向關節上的用電部件供電；

信號線，所述信號線經所述信號線接口引入到橫向關節，連接橫向關節前端的第一控制板后穿過橫向關節的中心通孔，連接橫向關節輸出軸端的第二控制板后穿過下一縱向關節的中心通孔，引入到下一橫向關節。

2.如權利要求1所述的中空走線的多關節機器人，其特征在于，若與底座連接的關節為縱向關節，則該縱向關節的前端安裝有控制板以及電機驅動板，該控制板用于對該對縱向關節的運送數據的處理以實現對該縱向關節運動狀態的控制，還用于接收和處理信號線傳輸的數據；

所述信號線經所述信號線接口引入到該縱向關節，連接該縱向關節前端的控制板后穿過該縱向關節的中心通孔，引入到一個橫向關節。

3.如權利要求1所述的中空走線的多關節機器人，其特征在于，所述多關節機器人還包括末端執行器，當所述多關節機器人的末端關節為橫向關節時，所述末端執行器與末端橫向關節輸出軸端的第二控制板通信連接。

4.如權利要求3所述的中空走線的多關節機器人，其特征在于，若所述多關節機器人的末端關節為縱向關節，則該縱向關節的輸出軸端設有控制板，該控制板用于采集該縱向關節的輸出軸端的力矩傳感器和絕對式編碼器的數據，并控制末端執行器的運行狀態，通過EtherCAT總線進行數據的實時收發；

穿過該縱向關節的中心通孔的信號線連接該縱向關節的輸出軸端的控制板后與末端執行器連接。

5.如權利要求1～4任一項所述的中空走線的多關節機器人，其特征在于，所述信號線為EtherCAT通信線，EtherCAT主站與每個關節EtherCAT從站之間采用分布時鐘模式級聯。

6.如權利要求1～4任一項所述的中空走線的多關節機器人，其特征在于，所述控制板、第一控制板和第二控制板、所述電機驅動板、第一電機驅動板和第二電機驅動板都帶有MCU芯片，其中，控制板主控MCU選DSP芯片，電機驅動器主控MCU選ARM系列芯片。

7.如權利要求6所述的中空走線的多關節機器人，其特征在于，所述控制板、第一控制板以及第二控制板采用TMS320F28335芯片，所述電機驅動板、第一電機驅動板以及第二電機驅動板采用STM32系列MCU。