CN106363666A - 一种机器人手臂重力平衡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于涂装机器人零部件技术领域的机器人手臂重力平衡装置，所述的机器人手臂重力平衡装置的电机(2)与机器人大臂(1)连接，机器人大臂(1)与机器人底座连接，所述的机器人手臂重力平衡装置的气缸(3)的缸体(4)与机器人底座连接，气缸(3)的气缸杆(5)与机器人大臂(1)活动连接，机器人大臂(1)上设置编码器(6)，编码器(6)与PLC控制部件(7)连接，所述的PLC控制部件(7)与比例阀(8)连接，比例阀(8)与气缸(3)连接，本发明所述的机器人手臂重力平衡装置，结构简单，成本低，性能可靠，能够平衡机器人大臂重力，提高了机器人的整体性能。
Description
技术领域
本发明属于涂装机器人零部件技术领域，更具体地说，是涉及一种机器人手臂重力平衡装置。
背景技术
在喷涂行业，由于喷涂工作环境污染严重，对人危害大，越来越多的企业采用机器人进行自动化喷涂作业。喷涂机器人可以通过人工手持的方式拖动喷头，系统自动记录运动轨迹，从而生成程序，再现喷涂轨迹。由于该型号机器人无需编程，操作简便，深受用户欢迎。但由于机器人大臂质量大，当机器人运动时，机器人大臂的重力产生的转矩会迫使机器人大臂旋转，产生一个转矩，不利于机构定位和人工操作，影响机器人的稳定性和可操作性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，在机器人工作时，能够根据机器人大臂转动角度变化实时提供一个反向的支持力，对机器人大臂转动时因重力产生的转矩进行抵消，平衡机器人大臂重力，使得机器人大臂转动时不再受到转矩的影响，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能的机器人手臂重力平衡装置。
使得机器人大臂在转动时不再受到转矩的影响，从而能够根据机器人大臂转动角度自动平衡机器人大臂的重力，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种机器人手臂重力平衡装置，所述的机器人手臂重力平衡装置包括机器人大臂、电机，电机与机器人大臂连接，电机设置为能够带动机器人大臂转动的结构，机器人大臂与机器人底座连接，所述的机器人手臂重力平衡装置还包括气缸，气缸的缸体与机器人底座连接，气缸的气缸杆与机器人大臂活动连接，所述的机器人大臂上设置编码器，编码器与PLC控制部件连接，所述的PLC控制部件与比例阀连接，比例阀与气缸连接。
所述的机器人手臂重力平衡装置还包括大链轮、小链轮，小链轮与电机连接，大链轮与机器人大臂侧面固定连接，大链轮通过连接块与机器人大臂连接，链条套装在大链轮和小链轮上。
所述的机器人大臂转动时，编码器设置为能够向PLC控制部件反馈机器人大臂转动角度信号的结构，PLC控制部件设置为能够根据机器人大臂转动角度信号控制比例阀调节气缸压力的结构。
所述的连接块一端与大链轮固定连接，连接块另一端与机器人大臂固定连接，机器人大臂通过连接轴与机器人底座连接。
所述机器人大臂未转动时，机器人大臂处于与地面垂直状态，机器人大臂重力G设置为不会带动机器人大臂产生转矩的结构，机器人大臂转动时，机器人大臂与地面处于小于90度夹角的结构，机器人大臂重力G设置为能够带动机器人大臂产生转矩的结构。
所述的PLC控制部件根据机器人大臂转动角度信号控制比例阀调节气缸压力时，气缸的气缸杆设置为能够伸出或收缩的结构，所述的气缸的气缸杆伸出或收缩时，气缸杆设置为能够施加与重力G方向相反、大小相等的支持力F在机器人大臂上的结构。
所述的气缸的缸体底部与气缸座连接，气缸座与机器人底座连接，气缸的气缸杆的端部与大链轮活动连接。
所述的电机设置为固定安装在机器人底座上的结构。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的机器人手臂重力平衡装置，由于机器人大臂本身重量较大，当机器人大臂未转动时，机器人大臂处于与地面垂直的状态，这时，机器人大臂的重力G方向也处于垂直状态，重力G方向与机器人大臂中心线重合，机器人大臂不会因重力作用而产生转矩，此时气缸的气缸杆也不会工作，不会产生支持力。当机器人大臂开始工作时，电机带动机器人大臂转动，而当机器人大臂转动一定角度后，机器人大臂不再与地面垂直，这时，重力G方向不再与机器人大臂中心线重合，机器人大臂的重力G使得机器人大臂产生转矩，此时，编码器接收到机器人大臂转动的转动角度信息，并将该信息反馈给PLC控制部件，PLC控制部件根据接收到编码器的信息(即机器人大臂开始转动以及机器人大臂转动角度大小)，控制比例阀动作，比例阀控制气缸内的压力大小，从而推动气缸杆产生一个与重力G大小相等、方向相反的支持力F，从而抵消重力G产生的转矩。机器人大臂在转动时，因为转动角度大小不断变化，从而气缸的气缸杆的伸缩也不断变化，根本目的是根据机器人大臂的转动角度信息，使得机器人大臂处于转动状态时，气缸能够始终保持一个与重力G大小相等、方向相反的支持力F，使得机器人大臂在转动时不再受到转矩的影响，从而能够根据机器人大臂转动角度自动平衡机器人大臂的重力，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能。本发明所述的机器人手臂重力平衡装置，结构简单，成本低，性能可靠，在机器人工作时，能够根据机器人大臂转动角度变化实时提供一个反向的支持力，对机器人大臂转动时因重力产生的转矩进行抵消，平衡机器人大臂重力，使得机器人大臂转动时不再受到转矩的影响，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的机器人手臂重力平衡装置的结构示意图；
图2为本发明所述的机器人手臂重力平衡装置的剖面结构示意图；
图3为本发明所述的机器人手臂重力平衡装置的机器人大臂转动时的结构示意图；
图4为本发明所述的机器人手臂重力平衡装置的机器人大臂未转动时的结构示意图；
附图中标记分别为：1、机器人大臂；2、电机；3、气缸；4、缸体；5、气缸杆；6、编码器；7、PLC控制部件；8、比例阀；9、大链轮；10、小链轮；11、连接块；12、链条；13、连接轴；14、地面；15、气缸座；16、机器人大臂中心线。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1-附图4所示，本发明为一种机器人手臂重力平衡装置，所述的机器人手臂重力平衡装置包括机器人大臂1、电机2，电机2与机器人大臂1连接，电机2设置为能够带动机器人大臂1转动的结构，机器人大臂1与机器人底座连接，所述的机器人手臂重力平衡装置还包括气缸3，气缸3的缸体4与机器人底座连接，气缸3的气缸杆5与机器人大臂1活动连接，所述的机器人大臂1上设置编码器6，编码器6与PLC控制部件7连接，所述的PLC控制部件7与比例阀8连接，比例阀8与气缸3连接。上述结构，由于机器人大臂本身重量较大，当机器人大臂未转动时，机器人大臂处于与地面垂直的状态，这时，机器人大臂的重力G方向也处于垂直状态，重力G方向与机器人大臂中心线重合，机器人大臂不会因重力作用而产生转矩，此时气缸的气缸杆也不会工作，不会产生支持力。当机器人大臂开始工作时，电机带动机器人大臂转动，而当机器人大臂转动一定角度后，机器人大臂不再与地面垂直，这时，重力G方向不再与机器人大臂中心线重合，机器人大臂的重力G使得机器人大臂产生转矩，此时，编码器接收到机器人大臂转动的转动角度信息，并将该信息反馈给PLC控制部件7，PLC控制部件7根据接收到编码器的信息(即机器人大臂开始转动以及机器人大臂转动角度大小)，控制比例阀动作，比例阀控制气缸内的压力大小，从而推动气缸杆产生一个与重力G大小相等、方向相反的支持力F，从而抵消重力G产生的转矩。机器人大臂在转动时，因为转动角度大小不断变化，从而气缸的气缸杆的伸缩也不断变化，根本目的是根据机器人大臂的转动角度信息，使得机器人大臂处于转动状态时，气缸能够始终保持一个与重力G大小相等、方向相反的支持力F，使得机器人大臂在转动时不再受到转矩的影响，从而能够根据机器人大臂转动角度自动平衡机器人大臂的重力，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能。本发明所述的机器人手臂重力平衡装置，结构简单，成本低，在机器人工作时，能够根据机器人大臂转动角度变化实时提供一个反向的支持力，对机器人大臂转动时因重力产生的转矩进行抵消，平衡机器人大臂重力，使得机器人大臂转动时不再受到转矩的影响，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能。
所述的机器人手臂重力平衡装置还包括大链轮9、小链轮10，小链轮10与电机2连接，大链轮9与机器人大臂1侧面固定连接，大链轮9通过连接块11与机器人大臂1连接，链条12套装在大链轮9和小链轮10上，电机与能够控制电机启停的PLC控制部件7连接，这样，机器人大臂需要转动时，PLC控制部件7控制电机转动，电机带动小链轮转动，小链轮产生的转动力经过链条传递到大链轮，大链轮带动机器人大臂转动，而机器人大臂转动，编码器就会感应到机器人大臂的转动角度信息(机器人大臂开始转动及机器人大臂实时转动角度大小)，将信息反馈到PLC控制部件7，PLC控制部件7再控制比例阀。
所述的机器人大臂1转动时，编码器6设置为能够向PLC控制部件7反馈机器人大臂1转动角度信号的结构，PLC控制部件7设置为能够根据机器人大臂1转动角度信号控制比例阀8调节气缸3压力的结构。这样，PLC控制部件7根据机器人大臂1转动角度信号控制比例阀8调节气缸3压力时，当机器人大臂转动时，随着转动角度增大，气缸的气缸杆持续收缩，同时提供一个与重力G大小相等、方向相反的支持力F，从而对机器人大臂转动时因重力产生的转矩进行抵消，平衡机器人大臂的重力，有效提高机器人大臂工作时稳定性。
所述的连接块11一端与大链轮9固定连接，连接块11另一端与机器人大臂1固定连接，机器人大臂1通过连接轴13与机器人底座连接。连接块实现大链轮和机器人大臂的连接，大链轮转动时及时带动机器人大臂转动。
所述机器人大臂1未转动时，机器人大臂1处于与地面14垂直状态，机器人大臂1重力G设置为不会带动机器人大臂1产生转矩的结构，机器人大臂1转动时，机器人大臂1与地面14处于小于90度夹角的结构(当机器人大臂逆时针转动时，机器人大臂左侧面与地面之间的夹角从90度逐渐减小，当机器人大臂顺时针转动时，机器人大臂右侧面与地面之间的夹角从90度逐渐减小)，机器人大臂1重力G设置为能够带动机器人大臂1产生转矩的结构。
所述的PLC控制部件7根据机器人大臂1转动角度信号控制比例阀8调节气缸3压力时，气缸3的气缸杆5设置为能够伸出或收缩的结构，所述的气缸3的气缸杆5伸出或收缩时，气缸杆5设置为能够施加与重力G方向相反、大小相等的支持力F在机器人大臂1上的结构，支持力F抵消重力G，平衡重力。
所述的气缸3的缸体4底部与气缸座15连接，气缸座15与机器人底座连接，气缸3的气缸杆4的端部与大链轮9活动连接。
所述的电机2设置为固定安装在机器人底座上的结构。
本发明所述的机器人手臂重力平衡装置，由于机器人大臂本身重量较大，当机器人大臂未转动时，机器人大臂处于与地面垂直的状态，这时，机器人大臂的重力G方向也处于垂直状态，重力G方向与机器人大臂中心线重合，机器人大臂不会因重力作用而产生转矩，此时气缸的气缸杆也不会工作，不会产生支持力。当机器人大臂开始工作时，电机带动机器人大臂转动，而当机器人大臂转动一定角度后，机器人大臂不再与地面垂直，这时，重力G方向不再与机器人大臂中心线重合，机器人大臂的重力G使得机器人大臂产生转矩，此时，编码器接收到机器人大臂转动的转动角度信息，并将该信息反馈给PLC控制部件，PLC控制部件根据接收到编码器的信息(即机器人大臂开始转动以及机器人大臂转动角度大小)，控制比例阀动作，比例阀控制气缸内的压力大小，从而推动气缸杆产生一个与重力G大小相等、方向相反的支持力F，从而抵消重力G产生的转矩。机器人大臂在转动时，因为转动角度大小不断变化，从而气缸的气缸杆的伸缩也不断变化，根本目的是根据机器人大臂的转动角度信息，使得机器人大臂处于转动状态时，气缸能够始终保持一个与重力G大小相等、方向相反的支持力F，使得机器人大臂在转动时不再受到转矩的影响，从而能够根据机器人大臂转动角度自动平衡机器人大臂的重力，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能。本发明所述的机器人手臂重力平衡装置，结构简单，成本低，性能可靠，在机器人工作时，能够根据机器人大臂转动角度变化实时提供一个反向的支持力，对机器人大臂转动时因重力产生的转矩进行抵消，平衡机器人大臂重力，使得机器人大臂转动时不再受到转矩的影响，提升机器人的稳定性和可操作性，有利于机器人进行准确定位和可靠操作，提高了机器人的整体性能。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种机器人手臂重力平衡装置，所述的机器人手臂重力平衡装置包括机器人大臂(1)、电机(2)，电机(2)与机器人大臂(1)连接，电机(2)设置为能够带动机器人大臂(1)转动的结构，机器人大臂(1)与机器人底座连接，其特征在于：所述的机器人手臂重力平衡装置还包括气缸(3)，气缸(3)的缸体(4)与机器人底座连接，气缸(3)的气缸杆(5)与机器人大臂(1)活动连接，所述的机器人大臂(1)上设置编码器(6)，编码器(6)与PLC控制部件(7)连接，所述的PLC控制部件(7)与比例阀(8)连接，比例阀(8)与气缸(3)连接。
2.根据权利要求1所述的机器人手臂重力平衡装置，其特征在于：所述的机器人手臂重力平衡装置还包括大链轮(9)、小链轮(10)，小链轮(10)与电机(2)连接，大链轮(9)与机器人大臂(1)侧面固定连接，大链轮(9)通过连接块(11)与机器人大臂(1)连接，链条(12)套装在大链轮(9)和小链轮(10)上。
3.根据权利要求1所述的机器人手臂重力平衡装置，其特征在于：所述的机器人大臂(1)转动时，编码器(6)设置为能够向PLC控制部件(7)反馈机器人大臂(1)转动角度信号的结构，PLC控制部件(7)设置为能够根据机器人大臂(1)转动角度信号控制比例阀(8)调节气缸(3)压力的结构。
4.根据权利要求2所述的机器人手臂重力平衡装置，其特征在于：所述的连接块(11)一端与大链轮(9)固定连接，连接块(11)另一端与机器人大臂(1)固定连接，机器人大臂(1)通过连接轴(13)与机器人底座连接。
5.根据权利要求3所述的机器人手臂重力平衡装置，其特征在于：所述机器人大臂(1)未转动时，机器人大臂(1)处于与地面(14)垂直状态，机器人大臂(1)重力G设置为不会带动机器人大臂(1)产生转矩的结构，机器人大臂(1)转动时，机器人大臂(1)与地面(14)处于小于90度夹角的结构，机器人大臂(1)重力G设置为能够带动机器人大臂(1)产生转矩的结构。
6.根据权利要求3所述的机器人手臂重力平衡装置，其特征在于：所述的PLC控制部件(7)根据机器人大臂(1)转动角度信号控制比例阀(8)调节气缸(3)压力时，气缸(3)的气缸杆(5)设置为能够伸出或收缩的结构，所述的气缸(3)的气缸杆(5)伸出或收缩时，气缸杆(5)设置为能够施加与重力G方向相反、大小相等的支持力F在机器人大臂(1)上的结构。
7.根据权利要求2所述的机器人手臂重力平衡装置，其特征在于：所述的气缸(3)的缸体(4)底部与气缸座(15)连接，气缸座(15)与机器人底座连接，气缸(3)的气缸杆(4)的端部与大链轮(9)活动连接。
8.根据权利要求1所述的机器人手臂重力平衡装置，其特征在于：所述的电机(2)设置为固定安装在机器人底座上的结构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170201 |