CN111086006A - 一种可调长度关节臂式示教器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调长度关节臂式示教器，其能够实现对不同型号的工业机器人进行示教，在使用前，根据目标工业机器人的结构特点，添加或减少关节臂数量，增长或缩短关节臂的长度，并根据目标工业机器人使用的末端更换示教器上的模拟末端，使得示教器适应目标工业机器人，并根据新的结构调整各关节阻尼扭矩，使得拖动变得更轻便；在使用时，通过拖动示教器，记录工业机器人工作时所需完成的运动轨迹，实现工业机器人速度快、精度高以及成本低的示教。

Description

一种可调长度关节臂式示教器

技术领域

本发明属于机器人示教技术领域，具体涉及一种可调长度关节臂式示教器。

背景技术

目前，世界各国工业机器人厂家的示教大多采用示教器方式进行。在机器人工作之前，工厂工作人员需要使用示教器编辑机器人运动轨迹，使机器人按照人们期望的动作移动，但示教过程比较复杂，需要不断调整机器人的姿态来完成轨迹定位所需的工作。

目前已有的技术中，有一种拖动示教器结构与工业机器人结构相似，可通过机械装置来动跟踪和测晕运动轨迹，从而达到示教的目的。

由于设备更新迭代问题，工厂里的机器人并不一定是同一型号，机器人的工作范围，机械结构等会有不同，现有的拖动示教器无法满足不同型号机器人的示教需求，若想以拖动方式示教，就得给不同型号机器人配备不同的示教器，成本较高。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可调长度关节臂式示教器，其可以根据不同型号的工业机器人进行调整，通过拖动示教器，记录工业机器人工作时所需完成的运动轨迹，实现工业机器人速度快、精度高以及成本低示教的目的。

本发明采用以下技术方案来实现的：

一种可调长度关节臂式示教器，包括底座、底座旋转关节、关节臂、关节以及模拟末端；其中，关节臂和关节各至少有一个，当关节臂为一个时，底座通过底座旋转关节活动连接在该关节臂的一端，模拟末端(11)通过关节活动连接在该关节臂的另一端；

当关节臂为多个时，底座通过底座旋转关节活动连接在第一个关节臂的一端，第一个关节臂的另一端通过一个关节与另一个关节臂的一端活动连接，以此类推，中间相邻两个关节臂之间通过一个关节活动连接，模拟末端通过一个关节活动连接在最后一个关节臂的另一端。

本发明进一步的改进在于，关节臂与关节之间通过紧定螺钉固定，松开紧定螺钉后实现对关节臂的长度调整。

本发明进一步的改进在于，关节臂为多个时，根据关节臂数量，该示教器能够适应四轴、五轴、六轴、七轴工业机器人。

本发明进一步的改进在于，底座旋转关节包括底座旋转关节编码器、底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分、底座旋转关节旋转部分关节臂支架、底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分和底座旋转关节固定部分壳体；底座旋转关节固定部分壳体安装在底座的一个端面上；底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分固定在底座旋转关节固定部分壳体上，底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分固定在底座旋转关节旋转部分关节臂支架上，底座旋转关节旋转部分关节臂支架通过底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分和底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分相连，并能够通过螺钉调节底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分与底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分的接触力，底座旋转关节竖直向上，不受示教臂自重带来的扭矩，改变阻尼就是改变拖动时的难易程度；底座旋转关节编码器安装在底座的另一个端面上，并与底座旋转关节旋转部分关节臂支架相连，用于记录底座旋转关节旋转关节轴位姿数据。

本发明进一步的改进在于，每个关节上均固定有用于记录旋转关节轴位姿数据的编码器，且编码器与控制***电连接。

本发明进一步的改进在于，每个关节上均设置有摩擦阻尼器，通过改变阻尼器的松紧，实现调节各关节的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩。

本发明进一步的改进在于，模拟末端能够根据目标工业机器人使用的末端的尺寸进行更换。

本发明进一步的改进在于，关节包括关节编码器、关节摩擦阻尼器旋转部分、关节固定部分关节臂支架、关节旋转部分关节臂支架、关节固定部分转接板、关节旋转部分转接板、关节固定部分壳体、关节旋转部分转轴和关节摩擦阻尼器固定部分；

其中，关节编码器固定在关节固定部分转接板的一个端面上，关节固定部分壳体和关节固定部分关节臂支架分别固定在关节固定部分转接板的另一个端面上的两端；

关节旋转部分关节臂支架固定在关节旋转部分转接板的一个端面上，关节旋转部分转轴固定在关节旋转部分转接板的另一个端面上，且关节旋转部分关节臂支架和关节旋转部分转轴呈对角设置；

关节摩擦阻尼器固定部分固定在关节固定部分壳体上，关节摩擦阻尼器旋转部分固定在关节旋转部分转轴上，通过螺钉调节与关节摩擦阻尼器固定部分的接触力，从而改变底座关节的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩；

关节编码器通过联轴器与关节旋转部分转轴相连，用于记录关节旋转关节轴位姿数据，关节旋转部分转轴插在关节固定部分壳体内部的轴承中，由挡圈限制轴向位移；关节臂***关节固定部分关节臂支架孔中，调整到适当长度后，通过侧面紧定螺钉固定。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

1、本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，能够实现对不同型号的工业机器人进行示教，在使用前，根据目标工业机器人的结构特点，添加或减少关节臂数量，增长或缩短关节臂的长度，并根据目标工业机器人使用的末端更换示教器上的模拟末端，使得示教器适应目标工业机器人。在使用时，通过拖动示教器，记录工业机器人工作时所需完成的运动轨迹，实现工业机器人速度快、精度高以及成本低的示教。

2、本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，关节上均固定有用于记录旋转关节轴位姿数据的编码器，所述编码器与控制***电连接，记录示教器的运动轨迹。

3、本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，关节上设置有摩擦阻尼器，通过改变阻尼器的松紧，可以调节各关节的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩，使得拖动示教变得更轻便。

附图说明

图1为本发明一种可调长度关节臂式示教器对应五轴工业机器人时的结构示意图；

图2为本发明一种可调长度关节臂式示教器对应四轴工业机器人时的结构示意图；

图3为本发明一种可调长度关节臂式示教器对应六轴工业机器人时的结构示意图；

图4为本发明一种可调长度关节臂式示教器关节臂缩短状况下的结构示意图；

图5为本发明一种可调长度关节臂式示教器关节臂伸长状况下的结构示意图；

图6为本发明一种可调长度关节臂式示教器的底座和底座旋转关节的结构示意图；

图7为本发明一种可调长度关节臂式示教器的底座旋转关节的旋转部分关节臂支架和关节臂A连接的结构示意图；

图8为本发明所述一种可调长度关节臂式示教器的关节A的结构示意图，关节B、关节C与其结构相同；

图9为本发明所述一种可调长度关节臂式示教器的关节A的内部结构示意图；

图10为本发明所述一种可调长度关节臂式示教器的关节A上的摩擦阻尼器的结构示意图；

图11为本发明所述一种可调长度关节臂式示教器的关节臂A和关节固定部分关节臂支架连接的结构示意图；

图12为本发明所述一种可调长度关节臂式示教器的关节臂D和模拟末端的结构示意图；

附图标记说明：

1为底座；2为底座旋转关节，201为底座旋转关节编码器，202为底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分，203为底座旋转关节旋转部分关节臂支架，204为底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分，205为底座旋转关节固定部分壳体；3为关节臂A；4为关节A，401为关节编码器，402为关节摩擦阻尼器旋转部分，403为关节固定部分关节臂支架，404为关节旋转部分关节臂支架，405为关节固定部分转接板，406为关节旋转部分转接板，407为关节固定部分壳体，408为关节旋转部分转轴，409为关节摩擦阻尼器固定部分；5为关节臂B；6为关节B；7为关节臂C；8为关节C；9为关节臂D；10为关节D，1001为关节D10旋转部分转轴；11为模拟末端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细的说明，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见图1，本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，包括底座1、关节臂A3、关节臂B5、关节臂C7、关节臂D9以及模拟末端11；底座1和关节臂A3通过之间底座旋转关节2活动式连接；关节臂A3和关节臂B5通过关节A4活动式连接；关节臂B5和关节臂C7之间通过关节B6活动式连接；关节臂C7和关节臂D9之间通过关节C8活动式连接；关节臂D9和模拟末端11之间通过关节D10活动式连接；其工作时通过拖动示教器，记录工业机器人工作时所需完成的运动轨迹，实现工业机器人速度快、精度高以及成本低的示教。

参见图2，本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，当目标工业机器人为四轴工业机器人时，可通过减少关节和关节臂来适应目标工业机器人的结构。

参见图3，本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，当目标工业机器人为六轴工业机器人时，可通过增加关节和关节臂来适应目标工业机器人的结构。

参见图4，本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，当目标工业机器人关节臂较短时，可通过缩短关节臂长度来适应目标工业机器人的结构。

参见图5，本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，当目标工业机器人关节臂较长时，可通过增加关节臂长度来适应目标工业机器人的结构。

参见图6，底座1上有法兰孔，可以方便地固定在工厂车间；在底座旋转关节2中，底座旋转关节固定部分壳体205安装在底座1上；底座旋转关节编码器201安装在底座1上，并与底座旋转关节旋转部分关节臂支架203相连，用于记录底座旋转关节2旋转关节轴位姿数据；底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分202通过螺钉固定在底座旋转关节旋转部分关节臂支架203上，可通过螺钉调节与底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分204的接触力，从而改变底座旋转关节2的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩，使得拖动示教变得更轻便；底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分204通过螺钉固定在底座旋转关节固定部分壳体205上。

参见图7，关节臂A3***底座旋转关节旋转部分关节臂支架203孔中，通过侧面紧定螺钉固定。

参见图8，在关节A4中，关节编码器401通过螺钉固定在关节固定部分转接板405上，与关节旋转部分转轴408相连，用于记录关节A4旋转关节轴位姿数据；关节摩擦阻尼器旋转部分402通过螺钉固定在关节旋转部分转轴408上，可通过螺钉调节与关节摩擦阻尼器固定部分409的接触力，从而改变底座关节A4的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩，使得拖动示教变得更轻便；关节固定部分关节臂支架403通过螺钉固定在关节固定部分转接板405上；关节旋转部分关节臂支架404通过螺钉固定在关节旋转部分转接板406上；关节旋转部分转接板406通过螺钉固定在关节旋转部分转轴408上；关节固定部分壳体407通过螺钉固定在关节固定部分转接板405上；关节摩擦阻尼器固定部分409通过螺钉固定在关节固定部分壳体407上；关节B6、关节C8结构与关节A4相似。

参见图9，关节编码器401通过联轴器与关节旋转部分转轴408相连；关节旋转部分转轴408插在关节固定部分壳体407内部的轴承中，由挡圈限制轴向位移；关节B6、关节C8、关节D10内部结构与关节A4相似。

参见图10，关节摩擦阻尼器旋转部分402通过螺钉固定在关节旋转部分转轴408上，可通过螺钉调节与关节摩擦阻尼器固定部分409的接触力。

参见图11，关节臂A3***关节固定部分关节臂支架403孔中，调整到适当长度后，通过侧面紧定螺钉固定，其余关节臂与关节的固定与其相似。

参见图12，模拟末端11通过螺钉固定在关节D10的旋转部分转轴1001上，可根据目标工业机器人使用的末端的尺寸进行更换。

实施例

本发明提供的一种可调长度关节臂式示教器，底座1和关节臂A3通过之间底座旋转关节2活动式连接；关节臂A3和关节臂B5通过关节A4活动式连接；关节臂B5和关节臂C7之间通过关节B6活动式连接；关节臂C7和关节臂D9之间通过关节C8活动式连接；关节臂D9和模拟末端11之间通过关节D10活动式连接；关节臂A3***底座旋转关节旋转部分关节臂支架203孔中，通过侧面紧定螺钉固定；在关节A4中，关节编码器401通过螺钉固定在关节固定部分转接板405上，与关节旋转部分转轴408相连，用于记录关节A4旋转关节轴位姿数据；关节摩擦阻尼器旋转部分402通过螺钉固定在关节旋转部分转轴408上，可通过螺钉调节与关节摩擦阻尼器固定部分409的接触力，从而改变底座关节A4的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩，使得拖动示教变得更轻便；关节固定部分关节臂支架403通过螺钉固定在关节固定部分转接板405上；关节旋转部分关节臂支架404通过螺钉固定在关节旋转部分转接板406上；关节旋转部分转接板406通过螺钉固定在关节旋转部分转轴408上；关节固定部分壳体407通过螺钉固定在关节固定部分转接板40上；摩擦阻尼器固定部分409通过螺钉固定在关节固定部分壳体407上；关节B6、关节C8结构与关节A4相似；关节臂A3***关节固定部分关节臂支架403孔中，调整到适当长度后，通过侧面紧定螺钉固定，其余关节臂与关节的固定与其相似。模拟末端11通过螺钉固定在关节D旋转部分转轴1001上，可根据目标工业机器人使用的末端的尺寸进行更换。

本发明的具体工作过程为：

在使用前，根据目标工业机器人的结构特点，添加或减少关节臂数量，增长或缩短关节臂的长度，并根据目标工业机器人使用的末端更换示教器上的模拟末端，使得示教器适应目标工业机器人，完成示教器结构调整后，改变各关节摩擦阻尼器的松紧，调节各关节的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩，并将示教器新的结构输入计算机中待用；在使用时，通过拖动示教器，示教器记录旋转关节轴位姿数据，与计算机中示教器结构结合得到工业机器人工作时所需完成的运动轨迹，实现工业机器人速度快、精度高以及成本低的示教。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。

本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，包括底座(1)、底座旋转关节(2)、关节臂、关节以及模拟末端(11)；其中，

关节臂和关节各至少有一个，当关节臂为一个时，底座(1)通过底座旋转关节(2)活动连接在该关节臂的一端，模拟末端(11)通过关节活动连接在该关节臂的另一端；

当关节臂为多个时，底座(1)通过底座旋转关节(2)活动连接在第一个关节臂的一端，第一个关节臂的另一端通过一个关节与另一个关节臂的一端活动连接，以此类推，中间相邻两个关节臂之间通过一个关节活动连接，模拟末端(11)通过一个关节活动连接在最后一个关节臂的另一端。

2.根据权利要求1所述的一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，关节臂与关节之间通过紧定螺钉固定，松开紧定螺钉后实现对关节臂的长度调整。

3.根据权利要求1所述的一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，关节臂为多个时，根据关节臂数量，该示教器能够适应四轴、五轴、六轴、七轴工业机器人。

4.根据权利要求1所述的一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，底座旋转关节(2)包括底座旋转关节编码器(201)、底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分(202)、底座旋转关节旋转部分关节臂支架(203)、底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分(204)和底座旋转关节固定部分壳体(205)；底座旋转关节固定部分壳体(205)安装在底座(1)的一个端面上；底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分(204)固定在底座旋转关节固定部分壳体(205)上，底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分(202)固定在底座旋转关节旋转部分关节臂支架(203)上，底座旋转关节旋转部分关节臂支架(203)通过底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分(202)和底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分(204)相连，并能够通过螺钉调节底座旋转关节摩擦阻尼器旋转部分(202)与底座旋转关节摩擦阻尼器固定部分(204)的接触力，底座旋转关节竖直向上，不受示教臂自重带来的扭矩，改变阻尼就是改变拖动时的难易程度；底座旋转关节编码器(201)安装在底座(1)的另一个端面上，并与底座旋转关节旋转部分关节臂支架(203)相连，用于记录底座旋转关节(2)旋转关节轴位姿数据。

5.根据权利要求1所述的一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，每个关节上均固定有用于记录旋转关节轴位姿数据的编码器，且编码器与控制***电连接。

6.根据权利要求1所述的一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，每个关节上均设置有摩擦阻尼器，通过改变阻尼器的松紧，实现调节各关节的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩。

7.根据权利要求1所述的一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，模拟末端(11)能够根据目标工业机器人使用的末端的尺寸进行更换。

8.根据权利要求1所述的一种可调长度关节臂式示教器，其特征在于，关节包括关节编码器(401)、关节摩擦阻尼器旋转部分(402)、关节固定部分关节臂支架(403)、关节旋转部分关节臂支架(404)、关节固定部分转接板(405)、关节旋转部分转接板(406)、关节固定部分壳体(407)、关节旋转部分转轴(408)和关节摩擦阻尼器固定部分(409)；

其中，关节编码器(401)固定在关节固定部分转接板(405)的一个端面上，关节固定部分壳体(407)和关节固定部分关节臂支架(403)分别固定在关节固定部分转接板(405)的另一个端面上的两端；

关节旋转部分关节臂支架(404)固定在关节旋转部分转接板(406)的一个端面上，关节旋转部分转轴(408)固定在关节旋转部分转接板(406)的另一个端面上，且关节旋转部分关节臂支架(404)和关节旋转部分转轴(408)呈对角设置；

关节摩擦阻尼器固定部分(409)固定在关节固定部分壳体(407)上，关节摩擦阻尼器旋转部分(402)固定在关节旋转部分转轴(408)上，通过螺钉调节与关节摩擦阻尼器固定部分(409)的接触力，从而改变底座关节的阻尼扭矩以平衡不同关节臂长度情况下示教臂自重带来的扭矩；

关节编码器(401)通过联轴器与关节旋转部分转轴(408)相连，用于记录关节旋转关节轴位姿数据，关节旋转部分转轴(408)插在关节固定部分壳体(407)内部的轴承中，由挡圈限制轴向位移；关节臂***关节固定部分关节臂支架(403)孔中，调整到适当长度后，通过侧面紧定螺钉固定。

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