CN103836012B - 一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法 - Google Patents
一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103836012B CN103836012B CN201410119801.XA CN201410119801A CN103836012B CN 103836012 B CN103836012 B CN 103836012B CN 201410119801 A CN201410119801 A CN 201410119801A CN 103836012 B CN103836012 B CN 103836012B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- robot
- hydraulic cylinder
- driving means
- linear joint
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 claims 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 claims 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 claims 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
本发明公开了一种机器人移动关节驱动装置，该驱动装置包括一端连接机器人部件的液压缸，为液压缸的运动提供动力的液压泵，驱动液压泵转动输出压力油的伺服电机，检测液压缸与机器人部件移动量并进行对比处理输出的检测模块与处理模块，接收处理模块输出的控制信号并根据该控制信号调整伺服电机转速的电机控制器。通过采用伺服电机驱动液压执行机构进行输出，输出功率大，可有效解决移动作业机器人需要大功率、紧凑结构的移动关节的需求。通过采用变送器与放大器的配合作用，可将液压缸与机器人部件的变化量及时的反馈并与设定值进行对比，保证位移的精确性，可靠性较高。此外，该驱动装置采用液压缸驱动机器人部件运动，结构简单，便于实现。
Description
技术领域
本发明属于机器人关节驱动技术领域，具体涉及一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法。
背景技术
目前绝大数移动机器人都是采用伺服电机作为关节的驱动元件。市场上销售的高性能伺服电机大多具有高转速、低扭矩的特点，因此必须进行适当的减速才能用来驱动机器人的各个关节。为了把驱动器的运动转化为机器人的运动，除直接驱动以外，还需要运动速度的变换等，并且还需要把驱动器的运动传递到位于不同地点的传动机构等。机器人的运动传递就是将这些运动变换和传递机构进行组合来实现的。
工业机器人技术发展的移动机器人的关节驱动主要采用以直流伺服电机为驱动源的机械传动执行机构来实现的。虽然直流伺服电机具有响应快，启动转矩大，惯量小，转动平滑等优点，但直流电机结构复杂、成本高。一些特殊用途的移动作业机器人（如输电线作业机器人）需要驱动装置的输出功率大，结构紧凑，即功率密度较大的执行元件来处理机器人的质量分布问题，目前机器人关节驱动技术无法很好地解决这一问题。
因此，鉴于以上问题，有必要提出一种结构简单，便于实现，可靠性高，输出功率大的机器人移动关节，解决特殊用途的移动作业机器人需要大功率、紧凑结构的移动关节的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种机器人移动关节驱动装置，该驱动装置采用伺服电机驱动液压执行机构进行输出，输出功率大，可有效解决移动作业机器人需要大功率、紧凑结构的移动关节的需求，且该驱动装置结构简单，便于实现，可靠性较高。
根据本发明的目的提出的一种机器人移动关节驱动装置，用于驱动机器人部件沿导轨直线移动，包括：
液压缸：液压缸的一端连接机器人部件，带动机器人部件往复直线运动；
液压泵：为液压缸的运动提供动力，所述液压泵与所述液压缸两腔间连接有液压油路；
伺服电机：驱动液压泵转动输出压力油；
检测模块：用于检测所述液压缸内部的活塞、活塞杆以及机器人部件的移动量；
处理模块：接收所述检测模块的检测信号并与设定的参考信号做对比，后输出控制信号；
电机控制器：所述电机控制器与所述处理模块电连接，接收所述处理模块输出的控制信号并调整所述伺服电机的转速，继而控制所述液压泵的输出流量。
优选的，所述检测模块为传感器。
优选的，所述处理模块为变送器与放大器，所述变送器接收所述传感器的检测信号并转变为一个反馈电压信号，并将反馈电压信号与变送器内部设定的参考信号做对比形成误差信号，误差信号通过放大器被放大。
优选的，所述液压缸为双杆液压缸。
优选的，所述液压泵为双向容积泵。
优选的，所述液压缸的活塞、活塞杆以及机器人部件上均设置有传感器，每个所述传感器上对应的电连接有变送器与放大器。
优选的，所述传感器为位移传感器。
优选的，所述机器人部件与所述液压缸间连接有缓冲器。
优选的，所述驱动装置还包括蓄能器与平衡阀。
一种机器人移动关节驱动方法，采用权利要求所述的机器人移动关节驱动装置，具体步骤如下：
（一）、移动关节运动：液压缸活塞与活塞杆带动机器人部件移动；
（二）、经传感器测量活塞、活塞杆与机器人部件的移动量并反馈给变送器；
（三）、变送器将该移动量转变为一个反馈电压信号，并将该反馈电压信号与设定的参考信号即参考电压作对比形成误差，并将该误差信号通过放大器进行放大；
（四）、电机控制器接收该误差信号并作为控制输出信号输出给伺服电机；
（五）、伺服电机接收电机控制器的命令信号，调整伺服电机的转速，继而影响液压泵的流量，该流量与液压缸中的活塞运动速度成正比，通过驱动活塞运动带动机器人部件往复移动。
与现有技术相比，本发明公开的机器人移动关节驱动装置及驱动方法的优点是：
1、该驱动装置通过采用伺服电机驱动液压执行机构进行输出，输出功率大，可有效解决特殊用途的移动作业机器人需要大功率、紧凑结构的移动关节的需求。
2、通过采用变送器与放大器的配合作用，可将机器人部件与活塞及活塞杆的变化量及时的进行反馈并与设定值进行对比，有效调整机器人部件的移动量，保证移动位移的精确性，可靠性较高。
此外，该驱动装置采用液压缸驱动机器人部件运动，结构简单，便于实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种机器人移动关节驱动装置的结构示意图。
图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：
1、液压缸 2、液压泵 3、伺服电机 4、电机控制器 5、机器人部件 6、蓄能器7、平衡阀 8、单向阀 9、顺序阀 10、变送器 11、放大器 12、缓冲器
具体实施方式
当前，移动机器人的关节驱动主要采用以直流伺服电机为驱动源的机械传动执行机构来实现的，但直流电机结构复杂、成本高。一些特殊用途的移动作业机器人（如输电线作业机器人）需要驱动装置的输出功率大，结构紧凑，即功率密度较大的执行元件来处理机器人的质量分布问题，目前机器人关节驱动技术无法很好地解决这一问题。
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法，该驱动装置采用伺服电机驱动液压执行机构进行输出，输出功率大，可有效解决特殊用途的移动作业机器人需要大功率、紧凑结构的移动关节的需求，且该驱动装置结构简单，便于实现，可靠性较高。
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，如图所示，一种机器人移动关节驱动装置，包括：
液压缸1：液压缸1的一端连接机器人部件5，带动机器人部件5往复运动，实现移动关节的前后移动。
液压泵2：液压泵2为液压缸1的运动提供动力，液压泵2与液压缸1的两腔间连接有液压油路，通过液压泵向液压缸内进油、回油实现液压缸活塞的往复移动。
伺服电机3：驱动液压泵2转动输出压力油。液压泵2是液压系统的动力元件，主要靠发动机或电动机驱动，从液压油箱中吸入油液，形成压力油排出。液压泵的输出流量可通过调节伺服电机的转速进行调整，通过输出流量的不同控制机器人部件的移动量。
检测模块：用于检测液压缸1中活塞、活塞杆与机器人部件5的移动量。其中检测模块为传感器，主要用于监测液压缸与机器人部件的移动变化，并将该检测信号传递出去。传感器具体可为位移传感器。其中，液压缸的活塞与活塞杆，以及机器人部件上均设置有传感器，每个传感器上对应的电连接有变送器与放大器。保证液压缸各处与机器人部件的运动同步。
处理模块：接收检测模块的检测信号并与设定的参考信号做对比，后输出控制信号；处理模块包括变送器10与放大器11，变送器10接收传感器的检测信号并转变为一个反馈电压信号，并将反馈电压信号与变送器内部设定的参考信号做对比形成误差信号，误差信号通过放大器11被放大。
电机控制器4：电机控制器与处理模块电连接，接收处理模块输出的控制信号并根据信号内容调整伺服电机3的转速，继而控制液压泵2的输出流量，使得液压缸及机器人部件的移动量与设定的参考量相一致。
其中，液压缸为双杆液压缸，可实现机器人部件等速的往复运动。此外，液压缸还可采用单杆液压缸等，凡可驱动机器人部件实现往复运动的液压缸均可使用，具体类型不做限制。
液压泵可为双向容积泵等，具体类型可根据使用需要而定，在此不做限制。
机器人部件5与液压缸1间连接有缓冲器12。通过设置缓冲器以避免活塞移动速度较快导致机器人移动关节的快速变化，保证移动关节运行的稳定性。缓冲器可为伸缩弹簧。
驱动装置还包括蓄能器6与平衡阀7。平衡阀设置于连接两条液压油路的支路上，平衡阀为串联设置的两组，每组包括并联设置的单向阀8与顺序阀9。通过设置蓄能器以保证液压系统运行的稳定性。通过设置平衡阀以调节液压缸两端液压油路的压力差与流量差，或通过分流的方法达到流量的平衡，提高液压系统运行的稳定性。
一种机器人移动关节驱动方法，采用机器人移动关节驱动装置，具体步骤如下：
（一）、移动关节运动：液压缸活塞与活塞杆带动机器人部件移动；
（二）、经传感器测量活塞、活塞杆与机器人部件的移动量并反馈给变送器；
（三）、变送器将该移动量转变为一个反馈电压信号，并将该反馈电压信号与设定的参考信号即参考电压作对比形成误差，并将该误差信号通过放大器进行放大；
（四）、电机控制器接收该误差信号并作为控制输出信号输出给伺服电机；
（五）、伺服电机接收电机控制器的命令信号，调整伺服电机的转速，继而影响液压泵的流量，该流量与液压缸中的活塞运动速度成正比，通过驱动活塞运动带动机器人部件往复移动。
本发明公开了一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法，该驱动装置包括一端连接机器人部件并带动机器人部件往复运动的液压缸，为液压缸的运动提供动力的液压泵，驱动液压泵转动输出压力油的伺服电机，检测液压缸与机器人部件移动量并进行对比处理输出的检测模块与处理模块，接收处理模块输出的控制信号并根据该控制信号调整伺服电机转速的电机控制器。通过采用伺服电机驱动液压执行机构进行输出，输出功率大，可有效解决特殊用途的移动作业机器人需要大功率、紧凑结构的移动关节的需求。
通过采用变送器与放大器的配合作用，可将机器人部件与活塞及活塞杆的变化量及时的进行反馈并与设定值进行对比，有效调整机器人部件的移动量，保证移动位移的精确性，可靠性较高。
此外，该驱动装置采用液压缸驱动机器人部件运动，结构简单，便于实现。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种机器人移动关节驱动装置，用于驱动机器人部件沿导轨直线移动，其特征在于，包括：
液压缸：液压缸的一端连接机器人部件，带动机器人部件往复直线运动；
液压泵：为液压缸的运动提供动力，所述液压泵与所述液压缸两腔间连接有液压油路；
伺服电机：驱动液压泵转动输出压力油；
检测模块：用于检测所述液压缸内部的活塞、活塞杆以及机器人部件的移动量；
处理模块：接收所述检测模块的检测信号并与设定的参考信号做对比，后输出控制信号；
电机控制器：所述电机控制器与所述处理模块电连接，接收所述处理模块输出的控制信号并调整所述伺服电机的转速，继而控制所述液压泵的输出流量，使得液压缸及机器人部件的移动量与设定的参考量相一致，保证液压缸各处与机器人部件的运动同步。
2.如权利要求1所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述检测模块为传感器。
3.如权利要求2所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述处理模块为变送器与放大器，所述变送器接收所述传感器的检测信号并转变为一个反馈电压信号，并将反馈电压信号与变送器内部设定的参考信号做对比形成误差信号，误差信号通过放大器被放大。
4.如权利要求1所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述液压缸为双杆液压缸。
5.如权利要求1所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述液压泵为双向容积泵。
6.如权利要求3所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述液压缸的活塞、活塞杆以及机器人部件上均设置有传感器，每个所述传感器上对应的电连接有变送器与放大器。
7.如权利要求2所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述传感器为位移传感器。
8.如权利要求1所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述机器人部件与所述液压缸间连接有缓冲器。
9.如权利要求1所述的机器人移动关节驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括蓄能器与平衡阀。
10.一种机器人移动关节驱动方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的机器人移动关节驱动装置，具体步骤如下：
(一)、移动关节运动：液压缸活塞与活塞杆带动机器人部件移动；
(二)、经传感器测量活塞、活塞杆与机器人部件的移动量并反馈给变送器；
(三)、变送器将该移动量转变为一个反馈电压信号，并将该反馈电压信号与设定的参考信号即参考电压作对比形成误差，并将该误差信号通过放大器进行放大；
(四)、电机控制器接收该误差信号并作为控制输出信号输出给伺服电机；
(五)、伺服电机接收电机控制器的命令信号，调整伺服电机的转速，继而影响液压泵的流量，该流量与液压缸中的活塞运动速度成正比，通过驱动活塞运动带动机器人部件往复移动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410119801.XA CN103836012B (zh) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | 一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410119801.XA CN103836012B (zh) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | 一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103836012A CN103836012A (zh) | 2014-06-04 |
| CN103836012B true CN103836012B (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=50799820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410119801.XA Expired - Fee Related CN103836012B (zh) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | 一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103836012B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112297034A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-02 | 安徽省六安恒源机械有限公司 | 一种抓臂式清污机机器人液压控制系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101203681A (zh) * | 2005-03-31 | 2008-06-18 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 使用流体缸的促动器及其控制方法 |
| CN201179900Y (zh) * | 2008-03-26 | 2009-01-14 | 西北工业大学 | 跳跃机器人动力系统 |
| CN102935641A (zh) * | 2011-08-15 | 2013-02-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于水下液压机械手的伺服阀箱 |
| CN203239660U (zh) * | 2013-04-19 | 2013-10-16 | 燕山大学 | 一种高集成性液压驱动单元结构 |
| CN203856787U (zh) * | 2014-03-27 | 2014-10-01 | 昆山市工业技术研究院有限责任公司 | 一种机器人移动关节驱动装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960000575B1 (ko) * | 1993-05-13 | 1996-01-09 | 삼성중공업주식회사 | 유공압 실린더의 완충제어방법 및 그 장치 |
-
2014
- 2014-03-27 CN CN201410119801.XA patent/CN103836012B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101203681A (zh) * | 2005-03-31 | 2008-06-18 | 独立行政法人科学技术振兴机构 | 使用流体缸的促动器及其控制方法 |
| CN201179900Y (zh) * | 2008-03-26 | 2009-01-14 | 西北工业大学 | 跳跃机器人动力系统 |
| CN102935641A (zh) * | 2011-08-15 | 2013-02-20 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种用于水下液压机械手的伺服阀箱 |
| CN203239660U (zh) * | 2013-04-19 | 2013-10-16 | 燕山大学 | 一种高集成性液压驱动单元结构 |
| CN203856787U (zh) * | 2014-03-27 | 2014-10-01 | 昆山市工业技术研究院有限责任公司 | 一种机器人移动关节驱动装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103836012A (zh) | 2014-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102183918B (zh) | 伺服数控折弯机的控制系统 | |
| CN203528598U (zh) | 一种多轴分组转向装置及多轴车辆 | |
| CN203856787U (zh) | 一种机器人移动关节驱动装置 | |
| CN203791144U (zh) | 一种自动点胶机 | |
| CN101344102B (zh) | 含有柱塞式双出杆气液缸的气液联控位置和速度伺服控制装置 | |
| CN102358019B (zh) | 一种双伺服控制系统及包括该系统的节能注塑机 | |
| CN205404094U (zh) | 新型等速驱动轴扭转疲劳试验台 | |
| CN103671293B (zh) | 密炼机上顶栓油缸液压控制方法及装置 | |
| CN204831777U (zh) | 一种阀门执行装置的寿命试验机 | |
| CN103836012B (zh) | 一种机器人移动关节驱动装置及驱动方法 | |
| CN203879827U (zh) | 一种伺服驱动液压系统 | |
| EP2682231A1 (en) | Reciprocating servo control device for mainshaft of honing machine | |
| CN104422617A (zh) | 一种采用交流伺服系统进行液体压力生成的方法及装置 | |
| CN203614472U (zh) | 密炼机上顶栓油缸液压控制装置 | |
| CN103867504B (zh) | 一种机器人转动关节驱动装置及驱动方法 | |
| CN205977915U (zh) | 一种电液混合伺服系统 | |
| CN202067113U (zh) | 伺服数控折弯机的控制系统 | |
| CN203856786U (zh) | 一种机器人转动关节驱动装置 | |
| CN205298098U (zh) | 一种压力机液压系统的力伺服控制装置 | |
| CN202742592U (zh) | 橡胶注射成型硫化机的伺服控制系统 | |
| CN203281485U (zh) | 一种适用于led封装设备固晶机的点胶臂结构 | |
| CN202853917U (zh) | 一种高精度液压千斤顶检定装置 | |
| CN203685776U (zh) | 钢管校直机数控电液比例系统 | |
| CN209012512U (zh) | 一种大型球阀开度精确控制系统 | |
| CN206690607U (zh) | 油压机用的多泵合流伺服控制系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170111 |