CN1683123A - 机器人关节减速器柔性的双环检测机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人关节减速器柔性的双环检测机构，由角度检测***、信号处理***和机械机构三部分组成。在电机转动轴和减速器的输出端安装转角检测传感器(如光电轴角编码器或者电位器)以测量电机转动轴的转角和关节的转角，二者的测量信息都反馈到信号处理***中，构成双环检测***，能够有效、准确的检测到关节处减速器的柔性传动误差。

Description

机器人关节减速器柔性的双环检测机构
所属技术领域：
本发明为机器人关节减速器柔性误差检测机构，属于机器人技术和自动化领域，可以有效的检测机器人关节减速器传动***中的机械柔性误差。
背景技术：
目前，在机器人的关节中普遍使用减速器如谐波减速器、齿轮减速器等，用来将电机的高转速、低转动力矩运动转化为低速度、高转动力矩运动，然后驱动关节运动。但是，减速器传动***存在一个显著的机械柔性误差的问题。理论上，减速器的输入和输出之比为其减速比。但是实际上任何物体在受到外力的时候总会产生程度不同的变形，所以当减速器的输出端承受一定的扭矩的时候，减速器的实际输出总是与理论输出有所偏差，并不是完全等于输入除以减速比，这个偏差我们称其为减速器的机械柔性误差。
当前，机器人控制***大都采用轴角编码器或者电位器等检测器件来检测关节转动的角度，这些传感器件或者安装在电机转动端，或者安装在减速器的输出端。这种单环检测***的一个明显缺点就是无法定量检测出减速器的柔性误差。当减速器的柔性误差很大的时候，***对运动的控制就会受到影响。
发明内容：
为了检测减速器传动***的柔性误差，为控制***提供有益的参考信息，本发明提出了一种基于双环的减速器柔性误差检测机构。
本发明采用的技术方案是：整个***包括角度检测***、信号处理***和机械机构三部分。其中角度检测***由电机转角检测传感器和减速器输出端转角检测传感器以及接口电路组成；信号处理***由信号采集及处理计算机和相应的软件组成；机械机构部分用于***整体的支撑，以及保证传感器件安装的正确性。
其主要技术方案为：电机的转动轴与减速器的输入部分相连，减速器的输出部分与要驱动的部件固连。在电机的转动轴上安装角度检测传感器，用来检测电机的转动角度。安装时，电机的转动轴与电机轴上安装的传感器的转动轴之间需要满足一定的同轴度要求。安装时须遵循以下原则：传感器的非转动部分安装在与电机上或者与固定电机部件没有相对转动的部件上，它的转动轴与电机的转动轴或者与转动轴固连的部件相连；或者是传感器的转动轴安装在电机上或者与固定电机部件没有相对转动的部件上，非转动部分与电机的转动轴或者与转动轴固连的部件相连。同时，在减速器的输出端上安装角度检测传感器，安装要求和在电机转动轴上安装传感器的要求类似，即安装好的传感器必须能够测量减速器输出端相对于输入端的转动角度。
然后将传感器的输出信号经接口电路，(如是模拟信号须进行A/D转换)，传输到信号处理计算机中。安装在电机轴上的传感器所测量的角度信息没有包含柔性误差因素，而安装在减速器输出端的传感器所测量的角度信息包含有柔性误差因素，所以从二者的信息中可以得到柔性误差的信息。
本发明的有益效果是：
1.能够有效的检测关节柔性误差，检测可靠性强。
2.有利于关节运动的准确控制。将检测到的误差信息反馈到控制计算机中，通过算法的调节可以提高对机器人运动的控制速度和精度。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是具体应用实例机械结构示意图(剖面图)
图2是应用实例机械机构的整体图
图3是光电轴角编码器实物图
图4是电位器尺寸示意图
图5是双环检测***的示意图
图1中：1.电位器固定端2.电位器3.挠性连轴器4.减速器输出端5.轴承6.减速器输入端7.谐波减速器8.光电轴角编码器9.电机
具体实施方式：
该装置的实施方案如下：
第一步：如图1中所示，电机⑨的转动端通过同步传动带与减速器输入端⑥相连，以驱动关节运动。光电轴角编码器⑧安装在电机的转轴上。谐波减速器⑦的输出端④通过轴承⑤实现与电位器固定端①的相对转动，根据在技术方案中提出的传感器安装准则，电位器②与电位器固定端固连，电位器的转动轴通过挠性连轴器③与减速器输出端相连，这样就可以保证电位器可以测量减速器输出端的相对转角。电位器与减速器输出轴的同轴度主要依靠电位器固定座的定位部分的加工精度实现。
第二步：安装在电机轴上的光电轴角编码器与安装在减速器输出端上的电位器的测量信号经接口电路同时传输到信号处理计算机中，通过对二者信号的差值的分析，就可以计算出减速器的柔性误差的大小。

Claims (3)

1.一种机器人关节减速器柔性的双环检测机构，其特征在于：它包括角度检测***、信号处理***和机械机构三部分，其中角度检测***由测量角度的传感器件和接口电路组成；信号处理***由信号采集及处理计算机和相应软件组成；机械机构的作用是支撑整体和保证传感器件的正确安装。
2.如权利要求1所述的一种机器人关节减速器柔性的双环检测机构，其特征在于：在电机转动轴上安装角度检测传感器如光电轴角编码器，以测量电机转动轴的转动角度，同时在减速器的输出端上安装角度检测传感器如电位器，以测量减速器的输出转角，二者共同构成一个双环的关节传动误差检测***，二者的测量值可以反映关节柔性误差的信息。
3.如权利要求1、2所述的一种机器人关节减速器柔性的双环检测机构，其特征在于：安装在电机转动轴和减速器输出端的角度测量传感器(如光电轴角编码器和电位器)的类型和安装位置可以有多种选择和组合，根据具体情况可以灵活选定，如在电机转动轴和减速器输出端都安装光电轴角编码器；在电机转动轴和减速器的输出端都安装电位器；在电机的转动轴安装光电轴角编码器，在减速器的输出端安装电位器；在电机的转动轴安装电位器，在减速器的输出端安装光电轴角编码器等。
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