CN110181505A - 机器人的减速机确定的方法及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人的减速机确定的方法及机器人。方法包括以下步骤：向连接机器人的第一连杆和驱动部之间的转动副施加驱动力，以使机器人的第二连杆转动以进行模拟作业；根据驱动部与第二连杆在预设方向的相对转角，确定驱动部与第二连杆之间的扭矩拟合函数；根据扭矩拟合函数确定机器人所需的实际减速机的型号。通过向驱动部与第一连杆之间的转动副施加驱动力来建立第二连杆与驱动部之间的扭矩拟合函数，从而确定出实际需要的减速机型号，采用该方法能够给机器人装配合适的减速机，有效地提高了机器人的定位精度，提高了用户的使用感受。

Description

机器人的减速机确定的方法及机器人

技术领域

本发明涉及机器人设备技术领域，具体而言，涉及一种机器人的减速机确定的方法及机 器人。

背景技术

目前，现有技术中，六轴机器人的前三关节传动方式都为电机加齿轮加减速机的结构， 由于减速机具有一定程度的柔性，机器人在运动过程中，减速、加速、连杆自重以及负载的 变化都会使机器人的末端产生弹性变形，进而影响机器人的定位精度的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机器人的减速机确定的方法及机器人，以解决现有技术 中机器人的定位精度低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机器人的减速机确定的方法， 方法包括以下步骤：向连接机器人的第一连杆和驱动部之间的转动副施加驱动力，以使机器 人的第二连杆转动以进行模拟作业；根据驱动部与第二连杆在预设方向的相对转角，确定驱 动部与第二连杆之间的扭矩拟合函数；根据扭矩拟合函数确定机器人所需的实际减速机的型 号。

进一步地，预设方向为Z轴方向。

进一步地，扭矩拟合函数可通过以下公式获得：N＝K*β；其中，N为驱动部与第二连杆 之间的扭矩；K为连接驱动部与第二连杆之间的扭簧的扭转刚度系数；β为驱动部与第二连 杆在Z轴方向的相对转角。

进一步地，驱动部为转子结构。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括：底座；第一连杆，第一连杆的第一 端与底座相连接；刚性转子，刚性转子的第一端通过第一转动副与第一连杆相连接；第二连 杆，刚性转子的第二端通过第二转动副与第二连杆相连接。

进一步地，第一转动副为铰链结构。

进一步地，第二转动副为铰链结构。

进一步地，可向第一转动副施加驱动力，以使第二连杆转动以进行模拟作业。

进一步地，刚性转子与第二连杆之间设置有扭簧。

应用本发明的技术方案，通过向驱动部与第一连杆之间的转动副施加驱动力来建立第二 连杆与驱动部之间的扭矩拟合函数，从而确定出实际需要的减速机型号，采用该方法能够给 机器人装配合适的减速机，有效地提高了机器人的定位精度，提高了用户的使用感受。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的机器人的减速机确定的方法的实施例的流程示意图；

图2示出了根据本发明的机器人关节的驱动力示意图；

图3示出了根据本发明的机器人的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、底座；

20、第一连杆；

30、刚性转子；

40、第二连杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申 请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图 包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其 指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用 于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适 当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的 那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖 不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于 清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品 或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在…… 上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位 置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用 或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方” 或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或 构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。 该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相 对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施 方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应 当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实 施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层 和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1和图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种机器人的减速机确定的方法， 该方法包括以下步骤：向连接机器人的第一连杆和驱动部之间的转动副施加驱动力，以使机 器人的第二连杆转动以进行模拟作业。根据驱动部与第二连杆在预设方向的相对转角，确定 驱动部与第二连杆之间的扭矩拟合函数。根据扭矩拟合函数确定机器人所需的实际减速机的 型号。

在本实施例中，通过向驱动部与第一连杆之间的转动副施加驱动力来建立第二连杆与驱 动部之间的扭矩拟合函数，从而确定出实际需要的减速机型号，采用该方法能够给机器人装 配合适的减速机，有效地提高了机器人的定位精度，提高了用户的使用感受。其中，在图1 中，连杆1表示第一连杆，连杆2表示第二连杆，转动副1表示第一转动副，转动副2表示 第二转动副。

在本实施例中，预设方向为Z轴方向。扭矩拟合函数可通过以下公式获得：N＝K*β。其 中，N为驱动部与第二连杆之间的扭矩，K为连接驱动部与第二连杆之间的扭簧的扭转刚度系 数，β为驱动部与第二连杆在Z轴方向的相对转角，。优选地，驱动部为转子结构。这样设置 能够使得该方法实现起来更加简单、方便且数据可靠。

如图3所示，根据本发明的另一方面，提供了一种机器人。该机器人包括底座10、第一 连杆20、刚性转子30和第二连杆40。第一连杆20的第一端与底座10相连接。刚性转子30的第一端通过第一转动副与第一连杆20相连接。刚性转子30的第二端通过第二转动副与第二连杆40相连接。该机器人的结构简单，操作方便。其中，第一转动副为铰链结构。第二转动副为铰链结构。可向第一转动副施加驱动力，以使第二连杆40转动以进行模拟作业。刚性转子30与第二连杆40之间设置有扭簧。采用该机器人可以用来模拟实际中机器人所需的减速机实际型号。

具体地，该方法建立了考虑减速机扭转刚度的机器人动力学模型，使仿真模型更加接近 实际情况，由于采用了考虑了减速机刚度，能够得到更加准确的机器人关节驱动力，为机器 人的电机和减速机的选型提供更加准确的数据，能够在机器人初始设计阶段提供动刚度数据。

通过在关节副之间增加刚性转子和力矩的方式建立柔性铰链模型。其中，实际机器人关 节连接方式为：第一连杆与减速机固定端连接，第二连杆与减速机输出端连接，电机安装在 第一连杆或第二连杆上，电机轴与减速机输入端相连。模拟作业中，可在机器人第一连杆和 第二连杆之间加入一个转子，其中第一连杆和转子之间为转动副，转子和第二连杆之间也为 转动副，在第一连杆和转子之间的转动副上加上驱动力，在转子和第二连杆之间定义扭矩。 定义扭矩为函数即可，函数定义为K*AZ(MARKER_1，MARKER_2)*RTOD，其中K为减速 机扭转刚度系数，AZ(MARKER_1,MARKER_2)*RTOD为转子和第二连杆在Z方向的相对转 角。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描 述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。 进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他 实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可 以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员 来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等 同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人的减速机确定的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

向连接机器人的第一连杆和驱动部之间的转动副施加驱动力，以使所述机器人的第二连杆转动以进行模拟作业；

根据所述驱动部与所述第二连杆在预设方向的相对转角，确定所述驱动部与所述第二连杆之间的扭矩拟合函数；

根据所述扭矩拟合函数确定所述机器人所需的实际减速机的型号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设方向为Z轴方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扭矩拟合函数可通过以下公式获得：

N＝K*β；

其中，N为所述驱动部与所述第二连杆之间的扭矩；

K为连接所述驱动部与所述第二连杆之间的扭簧的扭转刚度系数；

β为所述驱动部与所述第二连杆在Z轴方向的相对转角。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动部为转子结构。

5.一种机器人，其特征在于，包括：

底座(10)；

第一连杆(20)，所述第一连杆(20)的第一端与所述底座(10)相连接；

刚性转子(30)，所述刚性转子(30)的第一端通过第一转动副与所述第一连杆(20)相连接；

第二连杆(40)，所述刚性转子(30)的第二端通过第二转动副与所述第二连杆(40)相连接。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述第一转动副为铰链结构。

7.根据权利要求5或6所述的机器人，其特征在于，所述第二转动副为铰链结构。

8.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，可向所述第一转动副施加驱动力，以使所述第二连杆(40)转动以进行模拟作业。

9.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述刚性转子(30)与所述第二连杆(40)之间设置有扭簧。