CN108673479A - 工业机器人示教系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业机器人技术领域，为了解决现有的机器人在电源出现故障停电时由于机械手下摆而对机械手下方的工人造成伤害的问题，提供了一种工业机器人示教系统，包括电源和用于示教的机械手，电源对机械手进行供电，机械手包括多个依次活动连接的活动臂，其中：机械手还包括有可伸缩的支撑件，支撑件的一端活动连接在一个活动臂上，支撑件的另一端活动连接在相邻的活动臂上；支撑件在电源正常供电时可自由伸缩，支撑件在电源故障停电时处于定长状态。

Description

工业机器人示教系统

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体为一种工业机器人示教系统。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。其中，运行的程序的输入方式多采用示教方式完成输入。所谓示教，即将特定的运动路径的起点、终点、关键点坐标值及运动方式预先存储在机器人控制器中，由运动控制器根据起点、终点、关键点的坐标值，按照指定的运动方式完成运动路径规划和轨迹插补，进而驱动工业机器人的机械手按照该特定运动路径进行运动。

现目前，工业机器人的示教常采用直接示教的方式，即操作者直接拿着机械手末端移动实现示教。其中，机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成，执行机构分为手部、手臂、躯干，其中手臂作为引导手部能够准确地抓取住工件并运送到所需的位置上，手臂通常会由多个通过活动关节依次连接的活动臂构成，运作时，通过各个活动臂之间的相对运动实现手臂在不同方向上的摆动。然而，由于机械手使用的时候需要电源对它进行供电后使用，而在工业机器人工作的时候，偶尔会因为个别原因出现意外停电的情况，如电力系统负载过大导致跳闸，又或者电路老化等原因。然而，如果在发生停电时机械手抓取有货物，在停电瞬间机械手在货物重力的带动下就有可能会出现向下摆动的情况，而若此时操作者或其他工人站在了机械手的下方，而下摆的机械手就会对下方的操作者或工人造成伤害，存在有极大的安全隐患。

发明内容

本发明意在提供一种工业机器人示教系统，以解决现有的机器人在电源出现故障停电时由于机械手下摆而对机械手下方的工人造成伤害的问题。

本发明提供基础方案是：工业机器人示教系统，包括电源和用于示教的机械手，电源对机械手进行供电，机械手包括多个依次活动连接的活动臂，其中：机械手还包括有可伸缩的支撑件，支撑件的一端活动连接在一个活动臂上，支撑件的另一端活动连接在相邻的活动臂上；支撑件在电源正常供电时可自由伸缩，支撑件在电源故障停电时处于定长状态。

基础方案的工作原理：多个活动连接的活动臂可以实现机械手在多个维度上的自由摆动，在启动电源后，电源对机械手进行供电，操作者可以操作机械手进行示教；考虑到在电源出现故障停电的时候，处于工作状态的机械手在自身重力或抓取货物的重力作用下出现向下摆动的情况，此时活动臂就会向下运动，因此本方案中还在机械手上设置有支撑件，支撑件的一端连接在一个活动臂上，另一端连接在相邻的活动臂上，此时两个活动臂与中间连接的支撑件形成一个三角结构，在电源正常时，支撑件可自由伸缩，即在两个活动臂相离运动时，支撑件伸长，在两个活动臂相向运动时，支撑件缩短，因此并不会对活动臂的运动造成阻碍，而在电源出现故障停电的时候，此时支撑件处于定长状态，即支撑件不再伸缩，这种状态下，当两个活动臂有出现相离运动的趋势时，支撑件对两个活动臂施加拉力，当两个活动臂出现相向运动时，支撑件对两个活动臂施加推力，也就是说，在电源出现故障时，支撑件对两个活动臂施加的作用力使得两个活动臂保持稳定不动的状态，因此也就避免了由于机械手的电源出现故障停电从而出现安全事故的现象。

基础方案的有益效果是：与现有的示教系统中相比较，通过对示教系统中的机械手增加设置一个伸缩件，在电源故障停电时，利用支撑件对活动臂的作用力使得活动臂稳定不动，也就避免了因为电源故障停电出现的安全事故，提高了示教系统使用的安全性。

优选方案一：作为基础方案的优选，伸缩件包括固定杆和滑动杆，固定杆的一端活动连接在一个活动臂上，固定杆的另一端设置有滑槽，滑动杆的一端滑动连接在滑槽内，滑动杆的另一端活动连接在另一个活动臂上，在电源正常供电时滑动杆可在滑槽内自由滑动，在电源故障停电时，滑动杆固定在滑槽内。有益效果：采用固定杆和滑动杆的配合，实现了支撑件的可伸缩，当滑动杆滑入滑槽时，支撑件缩短，在滑动杆滑出滑槽时，支撑杆伸长，结构紧凑。

优选方案二：作为优选方案一的优选，滑动杆上沿径向设置有定位孔，多个定位孔沿轴向设置在滑动杆上，固定杆的内壁上开设有安装槽，安装槽内设置有定位杆，定位杆在电源故障停电时伸出安装槽内插入一个定位孔内。有益效果：安装槽内设置有定位杆后，利用定位杆跟定位孔的配合，在电源故障时，安装槽内的定位杆伸出安装槽并插入一个定位孔中，此时滑动杆也就被固定在了固定杆内，从而实现对活动臂的支撑。

优选方案三：作为优选方案二的优选，定位杆的连接端通过弹性件与固定杆的内壁连接，安装槽内设置有与电源连通的电磁铁，连接端设置有铁制贴片。有益效果：利用电磁铁与铁制铁片的配合，在电源正常供电时，此时电磁铁具有磁性，吸附定位杆连接端上的铁制贴片，定位杆此时位于安装槽内，滑动杆可以在滑槽中自由滑动，而在电源故障停地时，此时电磁铁不再带有磁性，定位杆在弹性件的作用下对推出安装槽，从而插入滑动杆上的定位孔中，固定滑动杆，操作简单。

优选方案四：作为优选方案三的优选，弹性件为压簧。有益效果：选择常见的压簧作为弹性件，在需要更换弹性件时，可以随意更换，方便弹性件的更换。

优选方案五：作为优选方案三的优选，定位杆可插入定位孔的一端为楔形端。有益效果：将定位杆插入定位孔的一端设置为楔形端，利用楔形端的斜面进行导向，便于定位杆插入定位孔。

附图说明

图1为本发明工业机器人示教系统实施例的主视图；

图2为图1中伸缩件的剖视图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图1中制动机构中气囊的结构示意图；

图5为图1中机械手的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：第二活动臂21、第一活动臂23、支撑件30、制动机构40、出气管41、滑动杆31、固定杆33、定位孔311、滑槽330、定位杆331、安装槽337、电磁铁335、第一气腔410、常开电磁阀430、第二气腔450、夹持块91、弧形腔92、通道93、吸盘94、第二气囊95、波纹管96。

如图1所示的工业机器人示教系统，包括电源(图中未画出)和用于示教的机械手，电源对机械手进行供电，机械手包括三个依次活动连接的活动臂，三个活动臂包括与机械手底座连接的第一活动臂23、与第一活动臂23连接的第二活动臂21以及与连接在第二活动臂21上的第三活动臂，机械手还包括有可伸缩的支撑件30，支撑件30的上端活动连接在第二活动臂21上，支撑件30的下端活动连接在第一活动臂23上；支撑件30在电源正常供电时可自由伸缩，支撑件30在电源故障停电时处于定长状态；具体的，本实施例中，如图2所示，伸缩件包括下端的固定杆33和上端的滑动杆31，固定杆33的下端活动连接在第一活动臂23上，固定杆33的上端设置有滑槽330，滑动杆31的下端滑动连接在滑槽330内，滑动杆31的上端活动连接在第二活动臂21上，而为了实现在电源正常供电时滑动杆31可在滑槽330内自由滑动，在电源故障停电时，滑动杆31会固定在滑槽330内，本实施例中滑动杆31上沿径向设置有定位孔311，四个定位孔311沿轴向设置在滑动杆31上，固定杆33左侧的内壁上开设有安装槽337，安装槽337内设置有定位杆331，定位杆331在电源故障停电时伸出安装槽337内插入一个定位孔311内，如图3所示，为了方便定位杆331插入定位孔311中，又将定位杆331的右端设置成了楔形端，定位杆331的左端则通过弹性件与固定杆33的内壁连接，本实施例中的弹性件选择有压簧，安装槽337内设置有与电源连通的电磁铁335，定位杆331的左端设置有铁制贴片，这样一来，在电源故障停电时，电磁铁335不再吸附定位杆331，定位杆331在压簧的作用下弹出安装槽337，从而插入定位孔311内。

三个活动连接的活动臂可以实现机械手在多个维度上的自由摆动，在启动电源后，电源对机械手进行供电，操作者可以操作机械手进行示教；在电源出现故障停电时，处于工作状态的机械手在自身重力或抓取货物的重力作用下出现向下摆动的情况，此时活动臂就会向下运动，而由于支撑件30的上端连接在第二活动臂21上，下端连接在第一活动臂23上，此时第一活动臂23、第二活动臂21以及中间的支撑件30形成一个三角结构，在电源正常时，支撑件30可自由伸缩，即在第一活动臂23、第二活动臂21相离运动时，支撑件30伸长，在第一活动臂23、第二活动臂21相向运动时，支撑件30缩短，因此并不会对第一活动臂23、第二活动臂21的运动造成阻碍，而在电源出现故障停电的时候，此时支撑件30处于定长状态，即支撑件30不再伸缩，这种状态下，当第一活动臂23、第二活动臂21有出现相离运动的趋势时，支撑件30对两个活动臂施加拉力，当第一活动臂23、第二活动臂21出现相向运动时，支撑件30对第一活动臂23、第二活动臂21施加推力，也就是说，在电源出现故障时，支撑件30对第一活动臂23、第二活动臂21施加的作用力使得两个活动臂保持稳定不动的状态，因此也就避免了由于机械手的电源出现故障停电从而出现安全事故的现象。

上述过程中，本实施例中采用了固定杆33和滑动杆31的配合以实现支撑件30的可伸缩，具体的，当滑动杆31滑入滑槽330时，支撑件30缩短，在滑动杆31滑出滑槽330时，支撑杆伸长，在电源故障时，安装槽337内的定位杆331伸出安装槽337并插入一个定位孔311中，此时滑动杆31也就被固定在了固定杆33内，从而实现对活动臂的支撑；再有，利用电磁铁335与铁制铁片的配合，在电源正常供电时，此时电磁铁335具有磁性，吸附定位杆331连接端上的铁制贴片，定位杆331此时位于安装槽337内，滑动杆31可以在滑槽330中自由滑动，而在电源故障停地时，此时电磁铁335不再带有磁性，定位杆331在弹性件的作用下对推出安装槽337，从而插入滑动杆31上的定位孔311中。

进一步，本实施例中，机械手上还设置有制动机构40，制动机构40与机械手的电源连通，制动机构40在电源故障停电时可对活动臂反向施力并发出警报音，具体的，本实施例中的制动机构40包括第一气囊跟连接在第一气囊上的出气管41，第一气囊安装在第一活动臂23与第二活动臂21的夹角处，在第一气囊的上端设置有出气口，出气口连通出气管41，出气管41沿着机械手设置，且出气管41的出气端设置在机械手顶部，即机械手设置夹爪的一端；

为了实现制动机构40的报警，在出气管41的出气端设置有哨子，如此一来，出气管41在出气的时候会使得哨子内的空气振动，哨子发声，发出警示音；为了实现制动机构40在电源故障停电时可对活动臂反向施力，如图4所示，本实施例中第一气囊包括第一气腔410和第二气腔450，第一气腔410靠近第二活动臂21，第二气腔450靠近第一活动臂23，第一气腔410与第二气腔450之间设置有由电源供电的常开电磁阀430，在常开电磁阀430开启时第一气腔410与第二气腔450连通。

使用时，通过万向节连接的三个活动连接的活动臂可以实现机械手在多个维度上的自由摆动，在接通电源后，操作者可以操作机械手进行教学；在电源出现故障停电的时候，机械手会向下摆动，即此时第一活动臂23和第二活动臂21会向下摆动，而在这个过程中，第一活动臂23与第二活动臂21的夹角会减小，因此，第一气囊就会受力被压缩，而由于停电后常开电磁阀430处于关闭状态，此时原本连通的第一气腔410和第二气腔450不再连通，即使第一气囊受力被压缩，第一气腔410内的气体也就不能在流入到第二气腔450中，第一气腔410内的气压增大，对活动臂施加反向的作用力，起到缓冲的作用，第二活动臂21向下摆动的速度得以减慢，即第二活动臂21向下摆动的运动得到了缓冲；同时，由于第一气囊连通有出气管41，第一气囊在被压缩后，第一气囊内的部分气体会经过第一气囊上开设的出气口流入到出气管41中，然后从出气管41的出气端喷出，从而与下降的机械手形成逆向喷射，施加给机械手顶部一个反向的推力，进一步阻碍机械手的下降，机械手的下摆运动得到了缓冲，下摆的速度减小，使得操作者有充足的时间远离机械手附近，也就避免了由于机械手的电源出现故障停电从而出现安全事故的现象，而且哨子在此过程中发生警报音，操作者在听到警报音后可以在第一时间离开机械手附近。

优选的，如图5所示，本实施例中的机械手上的包括两块夹持块91，两块夹持块91相对的一侧开设有半圆形的弧形腔92，两块夹持块91对合时弧形腔92形成夹持重物的圆形腔，夹持块91弧形腔92处开设有通道93，通道93内设有朝向弧形腔92内的吸盘94，通道93内远离弧形腔92的一侧设有与吸盘94固接的第二气囊95，第二气囊95与通道93内壁粘接，第二气囊95远离吸盘94的一侧与第二气腔450之间设有波纹管96，第二气腔450与波纹管96的连接处设置有薄膜。

在机械手夹持有物品时，物品被夹持在两块夹持块91对合形成的圆形腔内时，若此时发生故障停电，由于第二气囊95远离吸盘94的一侧与第二气腔4500之间设有波纹管96，第二气腔4500在受到两个活动壁的挤压后，第二气腔4500内的空气就会冲破薄膜从而通过波纹管96进入第二气囊95内使第二气囊95发生膨胀，又因为吸盘94与第二气囊95固接，膨胀的第二气囊95会推动吸盘94向外，吸盘94朝向弧形腔92内，所以吸盘94会瞬间被推动到圆形腔内与重物贴合，从而达到对重物的吸引作用，避免因故障断电而使得机械手不能再继续夹持物品使得物品下落砸伤工人。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.工业机器人示教系统，包括电源和用于示教的机械手，所述电源对所述机械手进行供电，所述机械手包括多个依次活动连接的活动臂，其特征在于：所述机械手还包括有可伸缩的支撑件，所述支撑件的一端活动连接在一个活动臂上，所述支撑件的另一端活动连接在相邻的活动臂上；所述支撑件在所述电源正常供电时可自由伸缩，所述支撑件在所述电源故障停电时处于定长状态。

2.根据权利要求1所述的工业机器人示教系统，其特征在于：所述伸缩件包括固定杆和滑动杆，所述固定杆的一端活动连接在一个活动臂上，所述固定杆的另一端设置有滑槽，所述滑动杆的一端滑动连接在所述滑槽内，所述滑动杆的另一端活动连接在另一个活动臂上，在所述电源正常供电时所述滑动杆可在所述滑槽内自由滑动，在所述电源故障停电时，所述滑动杆固定在所述滑槽内。

3.根据权利要求2所述的工业机器人示教系统，其特征在于：所述滑动杆上沿径向设置有定位孔，多个所述定位孔沿轴向设置在所述滑动杆上，所述固定杆的内壁上开设有安装槽，所述安装槽内设置有定位杆，所述定位杆在所述电源故障停电时伸出所述安装槽内插入一个定位孔内。

4.根据权利要求3所述的工业机器人示教系统，其特征在于：所述定位杆的连接端通过弹性件与所述固定杆的内壁连接，所述安装槽内设置有与所述电源连通的电磁铁，所述连接端设置有铁制贴片。

5.根据权利要求4所述的工业机器人示教系统，其特征在于：所述弹性件为压簧。

6.根据权利要求4所述的工业机器人示教系统，其特征在于：所述定位杆可插入所述定位孔的一端为楔形端。