[發(fā)明專利]復(fù)合增量式關(guān)節(jié)電機(jī)位置檢測裝置及協(xié)作機(jī)器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010128016.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111251334A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石海;鮑海靜;張韜;彭添晨;徐立娟
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電氣集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 路曉丹

本發(fā)明涉及機(jī)器人關(guān)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種復(fù)合增量式關(guān)節(jié)電機(jī)位置檢測裝置及協(xié)作機(jī)器人,該復(fù)合增量式關(guān)節(jié)電機(jī)位置檢測裝置包括信號處理電路板、菲林碼盤、碼盤讀數(shù)頭、第一光電開關(guān)、第二光電開關(guān)、第三光電開關(guān)以及信號輸出接插件；在帶載工況下，利用三個光電開關(guān)輸出的U、V、W三路脈沖信號能夠獲取關(guān)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)子初始位置空間范圍，從而能夠令協(xié)作機(jī)器人各關(guān)節(jié)初始啟動順暢，當(dāng)關(guān)節(jié)順利運(yùn)轉(zhuǎn)起來，利用碼盤讀數(shù)頭輸出的A、B、Z三路脈沖信號，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)電機(jī)位置的準(zhǔn)確獲取，保證關(guān)節(jié)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)整個協(xié)作機(jī)器人的平穩(wěn)工作，性能可靠；且不會占用太多協(xié)作機(jī)器人的內(nèi)部空間、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人關(guān)節(jié)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種復(fù)合增量式關(guān)節(jié)電機(jī)位置檢測裝置及協(xié)作機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著科技的飛速發(fā)展，協(xié)作機(jī)器人在各個行業(yè)得到了普遍應(yīng)用，在生產(chǎn)過程中逐漸取代單調(diào)、重復(fù)性高、危險(xiǎn)性強(qiáng)的工作，極大提高了工作效率。協(xié)作機(jī)器人的關(guān)鍵組成部分就是一體化關(guān)節(jié)，它是將無框力矩電機(jī)、諧波減速器、位置檢測編碼器、關(guān)節(jié)驅(qū)動板等集成在一個狹小的空間內(nèi)，是一個高度集成的部件。

協(xié)作機(jī)器人的初始啟動順暢與否，直接影響到機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用效果。而協(xié)作機(jī)器人初始啟動，即關(guān)節(jié)的初始啟動需要知道關(guān)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置信息，現(xiàn)在市場上的主流的解決辦法有三種：

一種是利用關(guān)節(jié)末端的絕對式編碼器通過減速比換算得到關(guān)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置信息，由于諧波減速器采用機(jī)械齒輪傳動，不可避免有傳動間隙，這將導(dǎo)致通過關(guān)節(jié)位置換算得到的關(guān)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置是不準(zhǔn)確的，存在一定的誤差，誤差大小取決于諧波減速器的性能和選用的絕對式編碼器精度，采用選用更高質(zhì)量性能的諧波減速器和更好精度的絕對編碼器，勢必帶來關(guān)節(jié)成本的大幅上升；

另一種方式采用轉(zhuǎn)子初始定位高級算法來實(shí)現(xiàn)對關(guān)節(jié)電機(jī)初始位置信息的檢測，這種方式技術(shù)壁壘較高，電機(jī)轉(zhuǎn)子初始定位算法大都針對電機(jī)無負(fù)載啟動效果顯著，但協(xié)作機(jī)器人在啟動時，各個關(guān)節(jié)都是帶載啟動，這使得通過高級的軟件算法也難以得到較好的關(guān)節(jié)啟動效果；

還有一種方式是采用兩個絕對式編碼器來檢測關(guān)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)子的初始位置，但是，不管何種原理(光電式、磁電式、電感式或電容式等)的絕對式編碼器結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜，價(jià)格昂貴，安裝復(fù)雜，且關(guān)節(jié)內(nèi)部空間狹小，不利于兩個絕對式編碼器的設(shè)置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種復(fù)合增量式關(guān)節(jié)電機(jī)位置檢測裝置及協(xié)作機(jī)器人，上述復(fù)合增量式關(guān)節(jié)電機(jī)位置檢測裝置在帶載工況下，能夠令協(xié)作機(jī)器人各關(guān)節(jié)初始啟動順暢，以便令整個協(xié)作機(jī)器人順暢啟動，不發(fā)生突跳、顫抖等現(xiàn)象；且結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、性能可靠。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種復(fù)合增量式關(guān)節(jié)電機(jī)位置檢測裝置，包括：信號處理電路板；固定于協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)軸端面的菲林碼盤；固定于信號處理電路板的碼盤讀數(shù)頭，碼盤讀數(shù)頭包括位于菲林碼盤一側(cè)的發(fā)光部以及位于菲林碼盤另一側(cè)的收光部，碼盤讀數(shù)頭用于輸出A相脈沖信號、B相脈沖信號以及Z相脈沖信號；固定于信號處理電路板的第一光電開關(guān)，第一光電開關(guān)包括位于菲林碼盤一側(cè)的第一發(fā)射部以及位于菲林碼盤另一側(cè)的第一接收部，第一光電開關(guān)用于輸出U相脈沖信號；固定于信號處理電路板的第二光電開關(guān)，第二光電開關(guān)包括位于菲林碼盤一側(cè)的第二發(fā)射部以及位于菲林碼盤另一側(cè)的第二接收部，第二光電開關(guān)用于輸出V相脈沖信號；固定于信號處理電路板的第三光電開關(guān)，第三光電開關(guān)包括位于菲林碼盤一側(cè)的第三發(fā)射部以及位于菲林碼盤另一側(cè)的第三接收部，第三光電開關(guān)用于輸出W相脈沖信號，第一光電開關(guān)與第二光電開關(guān)之間的電角度夾角為120°或120°的正整數(shù)倍，第二光電開關(guān)與第三光電開關(guān)之間的電角度夾角為120°或120°的正整數(shù)倍；固定于信號處理電路板的信號輸出接插件。