CN106737587A - 一种delta机器人动平衡的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Delta机器人动平衡的装置及方法，所述装置包括Delta机器人、支架、振动分析仪、平衡块。将不同质量的平衡块安装于不同I型通孔的不同位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，记录其振动值，与不安装平衡块时的Delta机器人振动值对比，筛选出Delta机器人在所述工作轨迹和工作节拍下振动值小于不安装平衡块时的振动值，并且从筛选后的数据中确定出振动值最小时的平衡块质量以及平衡块的位置，从而将Delta机器人末端执行器质心调整到合适位置，达到动平衡的目的。该Delta机器人动平衡的装置及方法有利于抑制Delta机器人工作时振动，提高定位精度，延长相关零部件的使用寿命。

Description

一种DELTA机器人动平衡的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种动平衡的装置和方法，尤其是一种DLETA机器人动平衡的装置和方法。
背景技术
Delta机器人是并联机器人中最典型的一种形式，具有3个平移自由度。它最初由瑞士洛桑联邦理工学院EPFL的Clavel在二十世纪八十年代提出，因其固定平台和末端动平台的几何形状皆呈三角形而得名。当初设想并研制的初衷，是希望通过一种相对较小的机构，实现对轻质物件的抓取和放置。
随着科技的进步，如今，Delta机器人已经发展成为自动化生产及智能制造的核心工业装备，广泛应用于食品、药品及电子等行业。但在实际生产作业的过程中，Delta机器人的高速运行不可避免的会产生较大振动，这种振动直接影响机器人性能，降低定位精度，缩短使用寿命。因此，要想办法加以抑制，尽可能削弱，将不利影响降至最低。
如图3的现有的动平衡校正装置示意图所示，现有的技术方案是通过增加配重块101和受电弓102来进行力矩的平衡，从而达到减少振动的效果，其缺点在于：引入了附加机构，系统的复杂程度增加，同时也增加了制造成本；生产作业时，噪声明显增大。
发明内容
本发明针对上述存在的问题，提供一种Delta机器人动平衡的装置和方法。该装置和方法不增加系统的复杂程度，在Delta机器人既定工作轨迹和工作节拍的情况下测试，通过平衡块位置的调整，获得末端执行器合适的质心位置，从而达到削弱Delta机器人工作时振动的目的。
为了实现本发明的目的，本发明提供一种Delta机器人动平衡的装置，其中包括有Delta机器人、支架、振动分析仪、平衡块；
Delta机器人包括基板、三组臂机构和末端执行器。每一组臂机构包括一根主动臂、一台主动臂驱动电机、一对相互平行布置的从动臂；所述末端执行器具有圆周方向均布的三个辐板，每个辐板中部设计有用于安装平衡块的通孔，从动臂一端通过球关节与所述主动臂铰接，另一端通过球关节与所述末端执行器铰接；
基板固定于支架顶端，所述Delta机器人置于支架内部；
振动分析仪具有一个探测头，所述探测头吸附于所述支架上；
平衡块通过所述通孔固定于末端执行器上。
优选的实施方式，所述通孔为I型通孔，所述平衡块可以固定在所述I型通孔内的任意位置。
优选的实施方式，平衡块的重量规格有0.5kg、1kg、1.5kg、2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg及5kg。
对应该Delta机器人动平衡调节的装置，相应有一种Delta机器人动平衡方法，将不同质量的平衡块安装于不同I型通孔的不同位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，分别记录其振动值，筛选出Delta机器人在所述工作轨迹和工作节拍下，振动值小于不安装平衡块时振动值的数据，并从筛选结果中确定振动值最小的数据；
按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
优选的实施方式，该Delta机器人动平衡的方法可以按照以下步骤进行：
步骤一：Delta机器人在不安装平衡块的情况下以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录振动值；
步骤二：根据平衡块在I型通孔中的调整距离，确定三个I型通孔中的平衡块安装位置；
步骤三：选择一重量规格平衡块；
步骤四：选择一安装位置,将平衡块安装固定在所述位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录其振动值；
步骤五：重复执行步骤四，直至所有安装位置测试完毕，执行步骤六；
步骤六：更换不同规格的平衡块，执行步骤三，直至所有规格的平衡块测试完毕，执行步骤七；
步骤七：分析记录数据，与不安装平衡块时的Delta机器人振动值对比，筛选出振动值小于不安装平衡块时的振动值数据，并从筛选数据中确定振动值最小的数据，执行步骤八；
步骤八：按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，在所述的工作轨迹和工作节拍下，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
优选的实施方式，该Delta机器人动平衡的方法可以按照以下步骤进行：
步骤一：Delta机器人在不安装平衡块的情况下以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录振动情况；
步骤二：根据平衡块在I型通孔中的调整距离，确定三个I型通孔中的平衡块安装位置；
步骤三：选择一安装位置；
步骤四：选择一重量规格平衡块,将平衡块安装固定在所述位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录其振动值；
步骤五：重复执行步骤四，直至所有规格重量的平衡块测试完毕，执行步骤六；
步骤六：更换不同规格的平衡块，执行步骤三，直至所有安装位置测试完毕，执行步骤七；
步骤七：分析记录数据，与不安装平衡块时的Delta机器人振动值对比，筛选出振动值小于不安装平衡块时的振动值数据，并从筛选数据中确定振动值最小的数据，执行步骤八；
步骤8：按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，在所述的工作轨迹和工作节拍下，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
较优的实施方式，所述I型通孔长度在12～18毫米之间，平衡块在所述I型通孔中每次试验的调整距离为6毫米。
该Delta机器人动平衡的装置和方法，通过加装平衡块及调整平衡块的安装位置，改变Delta机器人末端执行器的质心，以达到削弱Delta机器人工作时的振动，延长相关零部件使用寿命的目的。
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，下面将对实施例及现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述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，在没有付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的图。
图1是Delta机器人的结构示意图；
图2是Delta机器人球关节的结构示意图；
图3是现有Delta机器人动平衡装置的示意图；
图4是本发明实施例Delta机器人动平衡装置的结构示意图；
图5是本发明实施例1Delta机器人动平衡方法的流程示意图；
图6是本发明实施例2Delta机器人动平衡方法的流程示意图；
图7是本发明实施例的末端执行器结构示意图；
图8是本发明实施例的数据记录表格。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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部分的实施例，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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开的一种Delta机器人动平衡装置，包括Delta机器人、支架204、平衡块210。
Delta机器人的基本结构如图1所示，其中包括基板201，三组臂机构和末端执行器203。每一组臂机构包括一根主动臂202、一台主动臂驱动电机207、一对相互平行布置的从动臂208；电机207安装在基板201上，输出轴与主动臂202的一端连接；所述末端执行器具有三个辐板，每个辐板均有用于安装平衡块210的I型通孔209，从动臂208一端与所述主动臂202通过球关节连接，另一端则与所述末端执行器203连接；三组臂机构结构一致，末端执行器203任一位置均与基板201平行。
从动臂208与主动臂202及末端执行器203的连接方式都为铰接，能构成铰接的连接件有很多种，例如万向节、球关节、虎克铰及关节轴承等，考虑到Delta机器人实际运动情况，从动臂208与主动臂202及末端执行器203之间存在空间的偏转，因而，本实施例中采用的为球关节211，其结构示意图如图2所示，球关节由关节头10和关节窝11构成，Delta机器人运动时，关节头10固定不动，关节窝11既可绕关节头10的轴线±360°运动，又可分别绕相互垂直的另外两轴线作±60°的摆动。本实施例中，主动臂202与从动臂208的连接如图1的局部放大图所示，关节头10固定在主动臂202的末端，关节窝11一端套在关节头10上，另一端与从动臂208连接；从动臂208与末端执行器203的连接如图1的局部放大图所示，关节头10固定在末端执行器上，关节窝11一端套在关节头10上，一端与从动臂208连接。
本实施例中，Delta机器人动平衡的装置如图4所示，支架204一般采用桁架结构，由多根方通联接而成。为了提高支架204的稳定性，在立柱和横梁间安装有加强肋。
所述基板201安装于支架204顶端，所述Delta机器人位于支架204内部，所述振动分析仪206具有一个探测头205，所述探测头205吸附于所述支架204的立柱上；
平衡块210通过所述I型通孔209安装于末端执行器上。
通孔形状有多种，为了使得平衡块210能连续调整位置，通孔209的形状设计为I型。
所述平衡块210具有多种固定规格，分别为0.5kg、1kg、1.5kg、2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg及5kg。
对应于该Delta机器人动平衡的装置，相应的有一种Delta机器人动平衡的方法，其特征在于：将不同规格的平衡块安装于不同I型通孔的不同位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，记录其振动情况，并与不安装平衡块时Delta机器人的振动情况对比，筛选出Delta机器人在所述工作轨迹和工作节拍下振动情况最为理想的平衡块质量以及平衡块的位置，从而达到Delta机器人动平衡的目的。
图7为末端执行器的俯视图，该实施例的I型通孔209长度为15毫米，平衡块210的调整距离为6毫米。
在具体实施中，可以有两种实施方法：
图5示出了实施方法一的工作流程图，该Delta机器人动平衡的方法可以按照以下步骤进行：
S101：Delta机器人在不安装平衡块的情况下以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录振动值；
S102：根据平衡块在I型通孔中的调整距离，确定三个I型通孔中的平衡块安装位置，如图7所示的安装位置序号所示；
S103：选择一重量规格平衡块；
S104：选择一安装位置,将平衡块安装固定在所述位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录其振动值；
S105：重复执行S104，直至所有安装位置测试完毕，执行S106；
S106：更换不同规格的平衡块，执行S103，直至所有规格的平衡块测试完毕，执行S107；
S107：分析记录数据，与不安装平衡块时的Delta机器人振动值对比，筛选出振动值小于不安装平衡块时的振动值数据，并从筛选数据中确定振动值最小的数据，执行S108；
S108：按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，在所述的工作轨迹和工作节拍下，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
图6示出了实施方法二的工作流程图，该Delta机器人动平衡的方法可以按照以下步骤进行：
S201：Delta机器人在不安装平衡块的情况下以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录振动情况；
S202：根据平衡块在I型通孔中的调整距离，确定三个I型通孔中的平衡块安装位置，如图7所示的安装位置序号所示；
S203：选择一安装位置；
S204：选择一重量规格平衡块,将平衡块安装固定在所述位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录其振动值；
S205：重复执行S204，直至所有规格重量的平衡块测试完毕，执行S206；
S206：更换不同规格的平衡块，执行S203，直至所有安装位置测试完毕，执行S207；
S207：分析记录数据，与不安装平衡块时的Delta机器人振动值对比，筛选出振动值小于不安装平衡块时的振动值数据，并从筛选数据中确定振动值最小的数据，执行S208；
S208：按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，在所述的工作轨迹和工作节拍下，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
如图8所示测试数据记录表格。与不安装平衡块时的Delta机器人振动数据对比，筛选出振动值小于不安装平衡块时振动值的数据，并确定出振动值最小时的平衡块安装位置和重量规格，在所述的工作轨迹和工作节拍下，安装该重量规格的平衡块在所述位置，Delta机器人动平衡状态最为良好。
本领域普通技术人员为了理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤，可以通过程序指令相关的硬件来完成。该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的Delta机器人动平衡的装置和方法进行了详细介绍，应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。另外，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种Delta机器人动平衡的装置，其特征在于，包括有Delta机器人、支架、振动分析仪、平衡块；
Delta机器人包括基板、三组臂机构和末端执行器。每一组臂机构包括一根主动臂、一台主动臂驱动电机、一对相互平行布置的从动臂；所述末端执行器具有圆周方向均布的三个辐板，每个辐板中部设计有用于安装平衡块的通孔，从动臂一端通过球关节与所述主动臂铰接，另一端通过球关节与所述末端执行器铰接；
所述基板固定于支架顶端，所述Delta机器人置于支架内部；
所述振动分析仪具有一个探测头，所述探测头吸附于所述支架上；
所述平衡块通过所述通孔固定于末端执行器上。
2.如权利要求1所述的Delta机器人动平衡装置，其特征在于，所述通孔为I型通孔，所述平衡块可以固定在所述I型通孔内的任意位置。
3.如权利要求1所述的Delta机器人动平衡装置，其特征在于：平衡块的重量规格有0.5kg、1kg、1.5kg、2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg及5kg。
4.一种Delta机器人动平衡方法，其特征在于，将不同质量的平衡块安装于不同I型通孔的不同位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，分别记录其振动值，筛选出Delta机器人在所述工作轨迹和工作节拍下，振动值小于不安装平衡块时振动值的数据，并从筛选结果中确定振动值最小的数据；
按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
5.如权利要求4所述的动平衡方法，其特征在于，所述方法可以按照以下步骤进行：
步骤一：Delta机器人在不安装平衡块的情况下以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录振动值；
步骤二：根据平衡块在I型通孔中的调整距离，确定三个I型通孔中的平衡块安装位置；
步骤三：选择一重量规格平衡块；
步骤四：选择一安装位置,将平衡块安装固定在所述位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录其振动值；
步骤五：重复执行步骤四，直至所有安装位置测试完毕，执行步骤六；
步骤六：更换不同规格的平衡块，执行步骤三，直至所有规格的平衡块测试完毕，执行步骤七；
步骤七：分析记录数据，与不安装平衡块时的Delta机器人振动值对比，筛选出振动值小于不安装平衡块时的振动值数据，并从筛选数据中确定振动值最小的数据，执行步骤八；
步骤八：按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，在所述的工作轨迹和工作节拍下，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
6.如权利要求4所述的动平衡方法，其特征在于，所述方法可以按照以下步骤进行：
步骤一：Delta机器人在不安装平衡块的情况下以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录振动情况；
步骤二：根据平衡块在I型通孔中的调整距离，确定三个I型通孔中的平衡块安装位置；
步骤三：选择一安装位置；
步骤四：选择一重量规格平衡块,将平衡块安装固定在所述位置上，Delta机器人以工作轨迹和工作节拍运行，通过振动分析仪记录其振动值；
步骤五：重复执行步骤四，直至所有规格重量的平衡块测试完毕，执行步骤六；
步骤六：更换不同规格的平衡块，执行步骤三，直至所有安装位置测试完毕，执行步骤七；
步骤七：分析记录数据，与不安装平衡块时的Delta机器人振动值对比，筛选出振动值小于不安装平衡块时的振动值数据，并从筛选数据中确定振动值最小的数据，执行步骤八；
步骤8：按照所述数据对应的平衡块重量规格和安装位置进行平衡块的安装固定，在所述的工作轨迹和工作节拍下，所述Delta机器人动平衡振动值最小。
7.如权利要求5～6所述的Delta机器人动平衡方法，其特征在于，所述I型通孔长度在12～18毫米之间，平衡块在所述I型通孔中每次试验的调整距离为6毫米。
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