CN110662633A - 机器人的旋转补充轴线 - Google Patents

Abstract

一种机器人系统和方法，包括具有一条或多条运动轴线的机器人，并且机器人可以被耦合到补充轴线单元，补充轴线单元被构造成使机器人围绕补充轴线旋转地位移。机器人可以被耦合到补充轴线单元的台单元的可旋转轮部。轮部可以可操作地耦合到具有马达的驱动单元，该马达为轮部，并且因此为机器人，围绕补充轴线单元的补充轴线的旋转位移提供旋转功率。机器人系统还可以包括一个或多个控制器，控制器可以被配置成动态地控制或协调机器人围绕机器人的一条或多条轴线同时运动，并且轮部，并且因此机器人，围绕补充轴线旋转位移。

Description

机器人的旋转补充轴线

技术领域

本申请的实施例大体涉及用于操纵机器人装备的系统和方法。更特别地但非排他地，本申请的实施例涉及多轴机器人系统。

背景技术

工业机器人通常被构形以及被编程，以围绕机器人的一条或多条轴线进行操纵，并且另外可以围绕机器人的一到六条轴线运动。这种可操纵性可以包括机器人沿着一个或多个路径和/或点运动，使得机器人可以被定位在工件上的不同位置处执行作业。机器人可以在各种不同类型的工件上执行各种不同类型的作业，包括例如汽车工件，包括但不限于车辆主体的组装或未组装部或车辆的其他部件。例如，由这样的机器人执行的这样的作业可以包括但不限于对工件进行物理和/或外观改变的包括其他类型的作业在内的涂漆、研磨、抛光、去毛刺、焊接和/或它们的组合等。由机器人对工件的这种作业的示例可以进一步包括但不限于诸如例如通过机器人或者与机器人耦合的其他设备或者工具从一个或多个位置拾取并运动工件来使工件运动。

然而，生产中的工业机器人的实施方式可能受到机器人的固定作业范围的限制。现有增加作业范围的解决方案已经包括使用轨道系统。然而，这样的途径可能受限制，例如包括归因于可能涉及机器人将被实施的工作空间的类型的各种约束，和/或可能通过这样的途径来获得附加范围尺寸的类型等其他约束。而且，这样的途径通常牵涉增加机器人系统的复杂性和占地面积的尺寸。

发明内容

本申请的实施例的一个方面是具有一个或多个运动轴线和补充轴线单元的机器人，补充轴线单元具有台单元和塔壳体。台单元可以附接到塔壳体并且包括可以构造成耦合到机器人的轮部。附加地，至少当机器人耦合到轮部时，轮部可以围绕补充轴线并且至少相对于塔壳体选择性地可旋转地位移。进一步地，补充轴线可以不同于机器人的一条或多条轴线。

本申请的一个实施例的另一个方面是一种机器人系统，该机器人系统包括具有台单元和塔壳体的补充轴线单元，该台单元具有轮部，轮部能够围绕补充轴线并且至少相对于塔壳体选择性地旋转位移。机器人可以具有一条或多条运动轴线，诸如例如具有六个自由度的六轴线机器人。进一步，机器人可以耦合到轮部，并且可以随着轮部围绕补充轴线的可旋转位移而选择性地可旋转位移。附加地，补充轴线不同于机器人的一条或多条轴线。机器人系统可以进一步包括至少一个控制器，该控制器被配置成同时协调(1)机器人围绕一条或多条轴线的运动，以及(2)机器人围绕补充轴线的可旋转位移。

本申请的一个实施例的另一个方面是一种方法，该方法包括使机器人围绕机器人的一条或多条轴线位移，以及使机器人围绕补充轴线单元的补充轴线可旋转地位移，补充轴线不同于机器人的一条或多条轴线。该方法还可以包括从一个或多个控制器传输用于机器人围绕机器人的一条或多条轴线位移的主要指令，以及从一个或多个控制器传输用于机器人围绕补充轴线单元的补充轴线位移的次要指令。

附图说明

本文的描述参考了附图，其中贯穿数个视图，相同的附图标记表示相同的部分。

图1图示了根据本申请的一个图示实施例的具有机器人和补充轴线单元的示例性机器人系统的正面透视图。

图2图示了根据本申请的一个图示实施例的示例性补充轴线单元的正面透视图。

图3图示了根据本申请的一个实施例的示例性补充轴线单元的塔壳体的示例性正面透视图。

图4图示了根据本申请的一个图示实施例的台单元的正面透视图。

图5图示了根据本申请的一个图示实施例的驱动单元的透视图。

图6图示了根据本申请的一个图示实施例的具有补充轴线单元的机器人系统的一个示例性实施例的一部的局部剖视图。

图7A图示了根据本申请的一个图示实施例的补充轴线单元的局部分解侧视图。

图7B图示了在图7A中所示的一个补充轴线单元的一部分的嵌入的局部透视图。

图8A图示了根据本申请的一个图示实施例的补充轴线单元的局部分解侧视图。

图8B图示了在图8A中所示的一个补充轴线单元的一部分的嵌入的局部透视图。

图9图示了根据本申请的一个实施例的补充轴线单元的侧视透视局部分解图。

图10图示了根据本申请的一个实施例的具有补充轴线单元的机器人系统的一个示例性实施方式的示意图。

图11和12图示了一个示例性机器人系统的相对侧视图，该机器人系统包括补充轴线单元，该补充轴线单元对安装在旋转传送器上的工件进行涂漆。

图13和14分别图示了一个示例性机器人系统的俯视透视图和侧视透视图，该机器人系统包括一对机器人，每个机器人都耦合到各安装在支撑件顶上的补充轴线单元。

图15和16分别图示了一个机器人系统的侧视透视图和侧视图，该机器人系统具有定位在工作区域的相对侧上的两组机器人，其中每个机器人被安装到支撑件顶上的补充轴线单元。

图17和18分别图示了一个机器人系统的俯视透视图和侧视透视图，该机器人系统具有定位在工作区域的相对侧上的两组机器人和一对延伸到天花板的机器人，其中六个机器人中的每一个被安装到补充轴线单元。

当结合附图阅读时，将更好地理解前面的概述以及本申请的某些实施例的以下详细描述。为了说明本申请的目的，在附图中示出了某些实施例。然而，应理解的是，本申请不限于附图中所示的布置和手段。进一步地，相应的附图中的相同附图标记指示相同或相当的部分。附加地，附图并未按比例绘制，并且为了便于说明，某些部分的比例被扩大了。

具体实施方式

在附图中，图示出了结构和方法，该结构和方法与下面提供的详细描述一起描述了与第七轴机器人系统有关的系统和方法的多方面。在前面的描述中使用的某些术语是为了方便，而不旨在限制。词语诸如“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”、“第一”和“第二”指明在所参考的图中的方向。这样的术语包括上文特别标注的词语、它们的衍生词以及类似的进口词语。附加地，除非特别指出，词语“一”和“一个”被定义为包括一个或多个所引用的项目。此外，应注意的是，单个部件可以被设计成多个部件，或者多个部件可以被设计为单个部件。短语“中的至少一个”后跟两个以上项目的列表，诸如“A、B或C”，意指A、B或C中的任何单独一个，以及它们的任何组合。

图1图示了根据本申请的一个图示实施例的具有机器人102和补充轴线单元104的示例性机器人系统100的正面透视侧视图。机器人102可以是单轴机器人或多轴机器人。例如，根据某些实施例，机器人102是具有六个自由度的六轴机器人。这种机器人的示例可以包括但不限于来自密歇根州奥本山的ABB公司(ABB,Inc.of Auburn Hills,Michigan)的IRB5500机器人。尽管本申请的某些实施例在本文中是根据六轴机器人来讨论的，但是具有其他数目的轴线或自由度的机器人也可以利用于本申请的机器人系统100，并且此外，与补充轴线单元104一起使用。

根据某些实施例，并且如下面关于图10所讨论的，机器人102可以包括具有一个或多个控制器的控制系统和/或与可以与控制系统电通信。例如，根据某些实施例，机器人102可以包括和/或被电耦合到一个或多个控制器，该控制器可以是或者可以不是分立的处理单元，诸如例如单个控制器或任何数目的控制器。控制器可以采取各种不同的形式，并且可以被配置成施行程序指令以执行与操作机器人102相关联的任务，并且此外，操作机器人102以执行各种功能，诸如例如但不限于本文所描述的任务。在一种形式中，控制器是基于微处理器的，并且程序指令是以存储在一个或多个存储器中的软件的形式。然而，备选地设想，一个或多个控制器和施行的程序指令由此可以是软件、固件和硬件(包括状态机)的任何组合的形式，并且可以反映分立设备和/或集成电路的输出，分立设备和/或集成电路可以共同位于特别位置或跨多于一个位置分布，包括被配置成实现与基于处理器的控制器相同或类似的结果的任何数字和/或模拟设备，基于处理器的控制器施行基于软件或固件的指令。

根据某些实施例，机器人102可以包括安装到机器人102的腕部109的末端执行器106。在一种形式中，末端执行器106是工具和/或被安装到工具上。根据这样的实施例，机器人102可操作以将执行器106和/或工具定位在机器人102的伸展作业范围或工作空间内的位置处，伸展作业范围或工作空间适应机器人102在工件上执行作业。例如，根据某些实施例，末端执行器106可以是工具或可以耦合到工具，该工具是涂漆或涂层喷涂设备或工具。机器人102的腕部109可以耦合到一个或多个臂108a、108b。例如，根据图示的实施例，一个或多个臂108a、108b包括可操作地耦合到第二臂108b的第一臂108a，使得第一臂108a可以相对于第二臂108b运动，并且反之亦然。进一步，根据某些实施例，臂108a、108b可以被定位在机器人102的腕部109与机器人基座单元110之间。

机器人基座单元110牢固地耦合到补充轴线单元104。例如，根据某些实施例，机器人基座单元110耦合到或包括足部单元112，足部单元112可以被安装或以其他方式耦合到补充轴线单元104。根据某些实施例，足部单元112可以以各种不同的方式直接或间接地耦合到机器人102和/或补充轴线单元104，包括例如通过使用一个或多个机械紧固件，机械紧固件包括但不限于，螺栓、螺钉、销和夹具、以及其他机械紧固件。然而，足部单元112可以以各种不同的方式耦合到机器人102和/或补充轴线单元104。附加地，根据某些实施例，足部单元112可以是机器人102或补充轴线单元104的一部分，而不是分立的部件。此外，机器人102、足部单元112和/或补充轴线单元104可被配置成适应机器人102相对于补充轴线单元104以各种不同的取向耦合或安装到补充轴线单元104。例如，根据某些实施例，足部单元112可以从机器人102延伸并且被配置成用于将机器人102安装到一个或多个大体竖直的、水平的和/或倾斜的侧壁114a、114b、114c、114d的部分(图3)和/或补充轴线单元104的塔壳体118的上壁116a或下壁116b。此外，根据某些实施例，机器人102、足部单元112和/或补充轴线单元104可被配置成适应机器人102相对于补充轴线单元104的各种取向的安装。

图2图示了根据本申请的一个图示实施例的示例性补充轴线单元104的正面透视图。补充轴线单元104可以包括塔壳体118、台单元120和驱动单元122。塔壳体118的侧壁114a、114b、114c、114d，上壁116a、116b可大致限定塔壳体118的内区126，塔壳体118的内区126可容纳驱动单元122的至少一部分。此外，塔壳体118的壁114a-d、116a、116b可以以多种不同的方式配置，并且包括更少的或附加的壁。此外，塔壳体118可以被配置成具有各种形状和尺寸。例如，如由至少图2和图3所示，根据某些实施例，塔壳体118可以具有大致矩形或正方形形状。然而，如至少在图7A至图9中所示，塔壳体118和/或某些壁114a-d、116a、116b可以具有其他形状和/或取向。

如至少在图3所示，塔壳体118的壁114b、114d中的一个或多个壁可以包括与内区126连通的开口或孔127。这样的孔127可以具有各种不同的形状和尺寸，这些不同的形状和尺寸被设置为可以用于或适应一个或多个功能。例如，根据某些实施例，塔壳体118的后侧壁114d可以包括开口或孔127，该开口或孔127的尺寸被设置为提供到塔壳体118的内区126的外部通路。其他开口或孔127，诸如例如定位于图示的塔壳体118的相对侧壁114a、114c上的那些开口或孔127的尺寸可以被设置为适应电缆的通道、提供用于到/来自内区126通道或空气循环的通风口、和/或在补充轴线单元104和/或机器人系统100的安装和/或维护期间连同其他装备使用。根据其他实施例，孔127可以被一个或多个可移除面板覆盖。根据某些实施例，这样的面板可以利用于连同塔壳体118的其他方面，以使得塔壳体118能够大致具有防爆构形。

塔壳体118的尺寸可以基于各种考虑，诸如例如包括其他考虑在内的机器人102的尺寸、作业范围的尺寸和/或由机器人102执行的功能等。例如，如至少图2和图3所示，根据图示实施例，所描绘的塔壳体118可以具有1400毫米(mm)的高度(如图1中的“H”方向所指示)、700毫米(mm)的深度(如图1中的“D”方向所指示)、1000毫米(mm)的宽度(如图1中的“W”方向所指示)。然而，补充轴线单元104可以具有各种其他尺寸以及形状，包括其他形状、尺寸和构形在内包括例如大致正方形、椭圆形、圆形、梯形、多边形、非圆形和/或它们的任何组合。

参考图1、图2和图4，根据图示实施例，台单元120包括轮部128和固定部130。补充轴线单元104的台单元120可以以各种方式耦合或安装到塔壳体118。例如，根据某些实施例，通过使用至少一个或多个机械紧固件(诸如例如包括其他紧固件在内的螺栓、螺钉、销和/或夹具)，台单元120的一部分(诸如例如固定部130)可以牢固地耦合到塔壳体118。根据这样的实施例，在补充轴线单元104的操作期间，台单元120的固定部130可以至少相对于塔壳体118保持在相对静止的位置。而且，如下文所讨论，在补充轴线单元104的操作期间，在轮部128的选择性旋转期间，固定部130的位置可以大致保持相对静止。

台单元120可以包括延伸通过轮部128和固定部130的开口132，并且开口132与塔壳体118的一个或多个开口或孔127对齐，从而与塔壳体118的内区126流体连通。此外，台单元120的开口132以及塔壳体118的相应的开口或孔127的尺寸可以被设置为适应一个或多个气动、液压和/或电连接的通道或者用于使工具从壳体200的内区126穿过开口132，到机器人102和/或安装在机器人102上的工具。此外，根据某些实施例，开口132的至少一部分可以由足部单元112、机器人102和/或另一盖或面板覆盖，以便至少试图防止污染物进入塔壳体110的内区126和/或至少试图维持补充轴线单元104的防爆构形。

轮部128被构造成耦合到机器人102。此外，机器人102可以牢固地安装到轮部128，诸如例如通过包括其他链接在内的一个或多个机械紧固件，机械紧固件可以使连接耦合到机器人或耦合到机器人102的一部分的足部单元112连接到轮部128。根据某些实施例，轮部128可以包括诸如例如支撑托架的支撑件134，支撑件134可以有助于将机器人102和/或足部单元112附接到轮部128。备选地，根据某些实施例，轮部128可以是机器人102的足部单元112的一部分。根据某些实施例，支撑件134的尺寸可以被设置为与足部单元112配合接合，诸如例如支撑件134和足部单元112之一或两者的一部分被配合地接纳在足部单元112的支撑件134的另一个支撑件中，以至少可以暂时地保持足部单元112与支撑件134接合的方式。附加地或备选地，支撑件134和足部单元112之一或两者可以具有匹配的或配合孔或螺栓的方式，该方式适应接纳一个或多个机械紧固件，一个或多个机械紧固件可以有助于将足部单元112和/或机器人102安装到轮部128。

轮部128枢转地或可旋转地耦合到固定部130，使得轮部128的角位置、并且因此耦合到轮部128的机器人102、至少相对于固定部130和/或塔壳体118是可调整的。此外，根据某些实施例，轮部128可以相对于固定部130和/或补充轴线单元104围绕诸如例如轮中心轴线136的补充轴线可旋转，补充轴线可以共享或不共享(平行于或不平行于)开口132的中心轴线138。根据某些实施例，机器人102被在一位置处可操作地紧固到轮部128，在该位置上，机器人102的中心轴线可以大致沿着中心轮子轴线延伸136，或与中心轮子轴线136共享相同位置，或者备选地可以偏离中心轮子轴线136。轮部128相对于固定部130的角位置可以被选择性地旋转的程度可以针对不同的实施例而变化。例如，根据某些实施例，台单元120可被构造成适应轮部128相对于固定部130的至多或者少于360度的完整旋转。轮部128(以及因此机器人102)的这种选择性旋转可以为机器人102的运动提供补充轴线，并且从而相对于安装在固定表面的相同机器人102的作业范围，扩大机器人102的作业范围。此外，例如，补充轴线单元104的选择性操作可以调整机器人102的角位置，由此除了由机器人自身提供的轴线之外，为机器人102添加运动轴线。更特别地，对于具有六轴线构形的机器人，诸如例如前面提到的ABB公司的IRB5500机器人，由补充轴线单元104提供的附加轴线可以允许六轴线机器人104围绕七轴线操纵，或被操纵。

轮部128可以以各种不同的方式选择性地旋转位移。例如，根据某些实施例，轮部128可以直接或间接地耦合到驱动单元122，该驱动单元122被配置成提供在台单元120的轮部128的旋转位移中利用的功率，并且因此提供用于机器人102旋转的功率。驱动单元122可以具有各种不同的配置。例如，如图5中所示，根据某些实施例，驱动单元122可以包括诸如例如电动马达的马达140，电动马达包括但不限于AC供电电动马达，该电动马达被耦合到齿轮箱142。此外，例如，根据本教导的一个方面，马达140可以是永磁体三相AC马达，永磁体三相AC马达被构造成在整个速度范围内相对平稳地运行。附加地，当补充轴线单元104未被致动时，诸如在正常操作停止或紧急停止期间，马达140可以配备有用于将马达140锁定在固定位置的制动器。此外，根据某些实施例，马达140和/或驱动单元122可被构造成在潜在的爆炸性环境中操作。

根据某些实施例，以其他方式耦合到马达140的可旋转的输出部件的马达140的输出轴或耦合元件耦合到齿轮箱142的入口齿轮。齿轮箱142可以被构造成为由马达140提供的旋转功率提供速度和扭矩转换。此外，齿轮箱142可以被构造成以下述方式减少由马达140输出的旋转速度，该方式提供可利用于使台单元120的轮部128旋转地位移的扭矩，并且由此调整轮部128和机器人102的相对角度取向，以便为机器人102的运动提供补充轴线。例如，根据某些实施例，齿轮箱142的齿轮齿数比包括其他齿轮齿数比在内可以是但不限于大约为171：1。附加地，根据某些实施例，齿轮箱142可以被容纳在能够牢固地耦合到马达140的至少一部分的主体144中。例如，根据某些实施例，齿轮箱142的主体144可以通过使用机械紧固件紧固到马达140的马达壳体的输出轴大致向外延伸的一端。

齿轮箱142可操作地耦合到驱动单元122的驱动器构件146，驱动单元122的驱动器构件146可以直接或间接地选择性地驱动台单元120的轮部128的旋转。附加地，根据某些实施例，驱动单元122还可以包括一个或多个输入盘148、150和输入板152，输入盘148、150和输入板152可以有助于驱动器构件146与马达140的同步。此外，如下文至少关于图7A-8B所讨论的，驱动器构件146可以或可以不与驱动单元122的诸如例如马达140、齿轮箱142、输入盘148、150和/或输入板152的其他部件一起被容纳在塔壳体118的内区126内。

图6图示了机器人系统100的一部分的示意图，其中为清楚起见已经排除了塔壳体118。如图示，根据某些实施例，驱动器构件146是包括其他类型或形式的传输部件在内的行星齿轮，行星齿轮与台单元120的轮部128的从动构件154直接或间接地进行接口，从动构件154诸如例如是包括其他类型或形式的功率传输部件在内的齿轮。例如，根据其他实施例，驱动器构件146和从动构件154可以包括两个或更多配合齿轮、在传输旋转力的过程中利用带或链条的两个或更多链轮和/或滑轮。根据某些实施例，从动构件154可以相对于台单元120的轮部128紧固在相对静止的位置，并且此外可以随轮部128相对于台单元120的固定部130旋转。例如，根据某些实施例，从动构件154可以通过使用包括其他的附接方式在内的一个或多个机械紧固件、焊接附件、和/或紧配合或干涉配合，在相对固定的位置处直接或间接地紧固到轮部128。

根据某些实施例，从动构件154的内孔的尺寸可以被设置为适应从动构件154围绕轴承156(例如旋转轴承)的外表面放置或安装和/或从动构件154被放置或安装到围绕轴承156的外表面。根据这样的实施例，回转轴承156的内座圈可相对于台单元120固定和/或可集成于固定部130。因此，驱动单元122可以由此驱动轮部128的运动，并且因此通过驱动器构件146提供旋转力来驱动机器人102，该旋转力经由驱动器构件146与从动构件146之间的可旋转接合或连接而传输到轮部128。根据某些实施例，其中驱动器构件146和从动构件154是齿轮，从动构件154和驱动器构件146可以具有包括其他齿轮齿数比在内的、大约4.24比1的齿轮齿数比，并且可能的齿隙在安装时和/或在维护期间被调整。

如图示的实施例中所示，根据某些实施例，驱动器构件146可以延伸超出塔壳体118的内区126，以便定位成在塔壳体118的内区126外部接合驱动器构件146。备选地，根据某些实施例，驱动器构件146和从动构件154可以被设置在塔壳体118的内区126内。根据某些实施例，这样的配置可以帮助塔壳体118被配置用于防爆保护，塔壳体118可以延伸到驱动器构件146和从动构件154，这也可以帮助保护驱动器构件146和从动构件154免受来自可能存在于工作区域的污染物。

图7A和图7B图示了根据本申请的另一个图示实施例的、补充轴线单元104的局部分解侧视图和嵌入局部透视图。如图示，驱动器构件146是行星齿轮，行星齿轮接合从动构件154的外齿轮齿，诸如例如回转齿轮的外齿轮齿。此外，根据图示的实施例，驱动器构件146和从动构件154两者均被设置在塔壳体118'的内区126中。根据这样的实施例，塔壳体118'和/或密封件的一个或多个面板可以被定位成以便可以以下述方式密封塔壳体118'的内区126，该方式可以有助于塔壳体118'被配置成防爆保护。

图8A和图8B图示了根据本申请的另一个图示实施例的、补充轴线单元104”的局部分解侧视图和嵌入的局部透视图。根据图8A和图8B中所描绘的实施例，驱动器构件146和从动构件154两者均被定位在塔壳体118”的内区126的外部、并且在台单元120的至少一部分的后面。附加地，至少如图8B所示，根据这样的实施例，驱动器构件146是行星齿轮，行星齿轮接合从动构件154的内齿轮齿，诸如例如回转齿轮的内齿。

图9图示了根据本申请的另一个实施例的、补充轴线单元114”'的侧面透视局部分解图。如图所示，补充轴线单元114”'的塔壳体118”'包括定位在塔壳体118”'的内区126外部的套环单元158。套环单元158可以包括具有多个侧壁162a-d的框架部160，侧壁162a-d大致限定套环单元158的内部段166。套环单元158还可以包括后壁164，后壁164大致定位于塔壳体118”'的内区126与套环单元158的内部段166之间。此外，后壁164可以包括一个或多个开口168，开口168适应与塔壳体118”'的内区126流体连通的内部段166。附加地，根据某些实施例，套环单元158还可以包括在套环单元158的、与后壁164的位置相对的一侧上的前壁。根据某些实施例，前壁可以由台单元120的一部分提供，诸如例如由台单元120的固定部130提供。此外，根据这样的实施例，固定部130的尺寸可以相对于套环单元158而被设置，以便至少有助于套环单元158和/或塔壳体118”'具有防爆保护。如图9中所示，套环单元158的内部段166的尺寸可以被设置为适应放置驱动器构件146和从动构件154。

虽然本文描绘的实施例图示了包括与单个机器人102一起使用的补充轴线单元104的机器人系统100，但是机器人系统100的其他配置可以包括多个机器人102以及附加的和/或其他配置或者补充轴线单元104的附加的和/或其他配置。此外，本申请的实施的机器人系统100可以被利用于与运动线连接，诸如例如沿着传送器系统位移的工件，并且可以将机器人102的伸展作业范围或工作空间延伸到适应机器人102被定位成在被传送的工件上的不同位置执行任务或作业。附加地，例如，根据某些实施例，其中机器人102被使用在涂漆操作中，使用具有补充轴线单元104的机器人102可以帮助机器人102到达各种位置，使得机器人102被定位涂漆工件的内部表面、外部表面或两者。在这种配置中，本申请的机器人系统100可以替代两个或更多的传统机器人。附加地，在走停生产线中，本申请的机器人系统100的灵活性允许更大或更多的作业范围，并且因此允许更大或更多的伸展，这也可以增加效率，同时还减少总体占用面积。

图10图示了具有补充轴线单元104并且被定位在工作区带170内的机器人系统100的一个示例性实施方式的示意图。根据图示的示例，机器人102是具有六个自由度的六轴机器人，诸如例如来自ABB公司的IRB5500机器人，使得补充轴线单元104提供用于机器人102的操作和/或运动的第七轴线。机器人系统100在控制区域174中可以包括一个或多个控制器172。控制器172可以被配置成提供多种功能，包括例如被利用于向机器人102选择性地递送电力和/或控制机器人102的运动和/或操作补充轴线单元104。根据某些实施例，除了控制机器人102的运动之外，控制器172还可以控制驱动单元122的操作，并且从而控制台单元120的轮部128的旋转运动和机器人102至少相对于补充轴线单元104的相关联的旋转位置。此外，控制器172可以被配置成动态地控制机器人102本身的运动以及机器人102所安装到的轮部128的运动，从而作为集成单元动态地控制机器人102和补充轴线单元104。附加地，至少根据某些实施例，机器人102和补充轴线单元104的这种动态控制可以基于存储在可由控制器172访问或者与控制器172电连通的控制器172、其他计算机、和/或存储器的非瞬态计算机可读介质中的一个或多个模型。进一步，如前所述，根据某些实施例，控制器172可以包括用于存储和执行计算机可读指令的非瞬态计算机可读介质和处理器。

根据本教导的一个方面，控制器172被配置成对机器人102和补充轴线单元104作为一个集成整体而动态地控制。在这样的配置中，控制器172可以包括组合的机器人102和补充轴线单元104的可用的运动范围的模型，控制器172可以根据该模型确定组合的机器人102和补充轴线单元104的运动，包括例如机器人102、以及补充轴线单元104的与在工件上执行某些被识别的任务相关联的运动。机器人系统100还可以包括示教器176，示教器176可以提供用户接口，该用户接口被配置成用户向控制器172输入指令，以用于补充轴线单元104、机器人102和/或末端执行器106的协调动作。机器人系统100还可以包括处理柜180，处理柜180可以提供与机器人系统100的各种部件的操作有关的控制、功率和/或指令，包括例如用于操作某些方面的机器人102或耦合到机器人102或用于与机器人102的操作相关的部件的某些方面的操作的指令。例如，根据某些实施例，处理柜180可以被用于向/为了末端执行器106和/或净化单元180、182提供控制、功率和/或指令，净化单元180、182可以至少被利用于试图最小化在工作区带170的至少某些部分中存在的可燃气体。此外，根据某些实施例，机器人系统100可以包括附加驱动器或从奥本山的ABB公司可用的Cartridge Bell系统(Cartridge Bell System，CBS)184，它可被利用于在涂漆应用中操作机器人系统100。CBS184可以位于各种位置，诸如例如在附加驱动器或CBS 184在其中可操作地设置的、包括其他位置在内的作业区带170(如图所描绘)或控制区域174。

参考图11和图12，根据某些实施例，机器人系统100可以被利用于对沿着工作空间187中的旋转传送器188位移的工件186进行涂漆。在所描绘的实施例中，机器人系统100包括安装到补充轴线单元104的多轴机器人102，补充轴线单元104添加机器人102的运动(或用于机器人102的运动)的附加轴线。例如，如前所讨论，根据某些实施例，机器人102可以是六轴机器人102。根据这样的实施例，通过将机器人可操作地紧固到补充轴线单元104的轮部128，台单元120的轮部128的相关联的运动可以有助于机器人102围绕第七轴线操纵或操控。包括第七轴线可以允许机器人102到达工件的传统上不能由单个机器人访问的部分。例如，在所描绘的实施例中，工件186是轿车，轿车的整体可以由单个六轴机器人102涂漆，该六轴机器人102也可经由包括的补充轴线单元104而相对于第七轴线位移。根据这样的实施例，通过使六轴机器人102可操作地耦合到补充轴线单元104，机器人102可被操纵到机器人102的位置。根据这样的实施例，机器人102的末端执行器106可被定位以涂漆轿车工件186的外部和内部，包括例如包括工件186的其他部分在内的车门、发动机罩、行李箱和盖子。

图13和图14分别图示了一个示例性机器人系统100的俯视和侧视透视图，示例性机器人系统100包括一对机器人102，每个机器人都耦合到补充轴线单元104，补充轴线单元104被各自安装在支撑件190的顶上。根据所描绘的示例性实施例，机器人系统100被配置成对设置在工作区域194中的工件192的外部进行涂漆。根据某些实施例，其中机器人102是六轴机器人，通过将每个机器人102可操作地安装到补充轴线单元104而提供的第七轴线可以允许图13和图14中所描绘的系统100完全地涂漆具有最大长度约为5500毫米和长度约为1900毫米的工件的外部。相比之下，没有补充轴线单元104的类似放置的机器人102通常大致限于涂漆最大长度约为4500毫米的工件。

图15和图16分别图示了机器人系统100侧面透视图和侧视图，机器人系统100具有定位于工作区域196的相对侧上的两组机器人102，其中每个机器人102被安装到补充轴线单元104，补充轴线单元104安装到支撑件190的顶上。如前所讨论，根据某些图示的实施例，机器人102被安装到补充轴线单元104的台单元120的可旋转轮部128。根据图15和图16中所描绘的示例性实施例，相邻补充轴线单元104的轮部128的中心可以在沿着工件198通过工作区域196的行进方向分离距离X(如图16中的“X”所指示)。相邻轮部128的中心之间的距离可以变化。例如，根据某些实施例，沿着工件198通过工作区域196的行进方向，相邻轮部128的中心之间的距离可以是大约1500毫米。根据这样的配置，在作业区域196的每一侧上均被安装到补充轴线单元104的两组两个机器人102可以达到具有大约5500毫米长度的工件198的外部的整个长度。相比之下，以固定安装布置(例如，没有补充轴线单元104)设置在相同位置中的四个类似的机器人102大致将被限于涂漆具有最大长度约为4500毫米的类似工件的外部。

图17和图18分别图示了机器人系统100俯视和侧视透视图，机器人系统100具有定位于工作区域的相对侧上的两组机器人102，以及延伸到天花板的一对机器人102，其中六个机器人102中的每一个机器人被安装到补充轴线单元104。根据这样的实施例，四个侧机器人102被紧固到安装在支撑件1400上的补充轴线单元104，并且可以访问工作区域中的工件200，并且可以被编程成与两个天花板上安装的机器人102在工件200上一起工作。根据这样的实施例，至少一些(如果不是全部的话)机器人102可以是六轴机器人，使得包括的补充轴线单元104可以允许机器人102被操纵或以其他方式围绕第七轴线调整，即由机器人102的归因于补充轴线单元104的台单元120的轮部128的旋转的位移所提供的轴线。这样的实施例可以增强机器人系统100的灵活性，以便允许更容易地访问工件200内部中的区，这些区经由固定安装机器人所准许的运动通常将难以到达。

虽然本发明已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例进行描述，但是应理解的是，本发明不限制于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖包括在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同布置，该范围将被赋予最宽泛的解释以便在法律所允许下涵盖所有这样的修改和等同结构。此外应理解，虽然使用词语优选的、优选地、或在以上描述中优选的指示如此描述的特征可以是更期望的，但它可以不是必需的，并且缺少这些词语的任何实施例可以认为落入本发明的范围，该范围由所附的权利要求限定。在阅读权利要求时，当词语诸如“一”、“一个”、“至少一个”和“至少一部分”在使用时，其意旨不是将权利要求限定到仅一个项目，除非在权利要求中特别相反地规定。进一步，当语言“至少一部分”和/或“一部分”被使用时，项目可以包括一部分和/或整个项目，除非特别相反地规定。

Claims (22)

1.一种机器人系统，包括：

机器人，具有一条或多条运动的轴线；以及

补充轴线单元，具有台单元和塔壳体，所述台单元附接到所述塔壳体并且具有轮部，所述轮部被构造成被耦合到所述机器人，至少当所述机器人被耦合到所述轮部时，所述轮部进一步围绕补充轴线、并且至少相对于所述塔壳体而能够选择性地可旋转地位移，所述补充轴线不同于所述机器人的一条或多条所述轴线。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其中所述台单元进一步包括可旋转地耦合到所述轮部的固定部，所述固定部被紧固到所述塔壳体、并且相对于所述塔壳体保持相对静止的位置。

3.根据权利要求1所述的机器人系统，进一步包括驱动单元，所述驱动单元具有驱动器构件和从动构件，所述从动构件附接到所述轮部的至少一部分。

4.根据权利要求3所述的机器人系统，其中所述驱动器构件是行星齿轮，并且所述从动构件是回转齿轮，并且其中所述驱动单元进一步包括马达，所述马达被构造成为至少所述驱动器构件、所述从动构件、所述轮部和所述机器人的选择性旋转位移提供旋转功率。

5.根据权利要求3或4所述的机器人系统，其中所述驱动构件和所述从动构件被容纳在所述塔壳体的内区内，并且其中所述塔壳体进一步具有防爆配置。

6.根据前述任一项权利要求所述的机器人系统，其中所述机器人的一条或多条所述轴线包括六条轴线。

7.根据前述任一项权利要求所述的机器人系统，其中所述机器人进一步包括末端执行器，所述末端执行器是涂漆或涂层喷涂设备。

8.根据前述任一项权利要求所述的机器人系统，其中所述机器人系统进一步包括一个或多个控制器，所述控制器被配置成同时协调(1)所述机器人围绕一条或多条所述轴线的运动，和(2)所述轮部围绕所述补充轴线的运动。

9.根据权利要求1-4和6-8中的任一项所述的机器人系统，其中所述驱动构件和所述从动构件中的一个或两者的至少一部分被容纳在所述塔壳体的内区的外部。

10.一种机器人系统，包括：

补充轴线单元，具有台单元和塔壳体，所述台单元具有轮部，所述轮部能够围绕补充轴线、并且至少相对于所述塔壳体选择性地旋转地位移，

机器人，具有一条或多条运动的轴线，所述机器人被耦合到所述轮部，并且随着所述轮部围绕所述补充轴线的所述可旋转位移而选择性地可旋转地位移，所述补充轴线不同于所述机器人的一条或多条所述轴线；以及

至少一个控制器，被配置成同时协调(1)所述机器人围绕一条或多条所述轴线的运动，和(2)所述机器人围绕所述补充轴线可旋转的位移。

11.根据权利要求10所述的机器人系统，其中所述台单元进一步包括可旋转地耦合到所述轮部的固定部，所述固定部被安装到所述塔壳体、并且相对于所述塔壳体保持相对静止的位置。

12.根据权利要求10或11所述的机器人系统，进一步包括驱动单元，所述驱动单元具有驱动器构件和从动构件，所述从动构件附接到所述轮部的至少一部分。

13.根据权利要求12所述的机器人系统，其中所述驱动器构件是行星齿轮，并且所述从动构件是回转齿轮，并且其中所述驱动单元进一步包括马达，所述马达被构造成为至少所述驱动器构件、所述从动构件、所述轮部和所述机器人的选择性旋转提供旋转功率。

14.根据权利要求12或13所述的机器人系统，其中所述驱动器构件和所述从动构件被容纳在所述塔壳体的内区内，并且其中所述塔壳体进一步具有防爆配置。

15.根据权利要求12或13中的任一项所述的机器人系统，其中所述驱动构件和所述从动构件中的一个或两者的至少一部分被容纳在所述塔壳体的内区的外部。

16.根据权利要求10-15中的任一项所述的机器人系统，其中所述机器人的一条或多条所述轴线包括六条轴线。

17.根据权利要求10-16中的任一项所述的机器人系统，其中所述机器人进一步包括末端执行器，所述末端执行器是涂漆或涂层喷涂设备。

18.一种方法，包括：

使机器人围绕所述机器人的一条或多条轴线位移；以及

使所述机器人围绕补充轴线单元的补充轴线旋转地位移，所述补充轴线不同于所述机器人的一条或多条所述轴线。

19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括以下步骤：

从一个或多个控制器传输用于所述机器人围绕所述机器人的一条或多条轴线位移的主要指令；以及

从所述一个或多个控制器传输用于所述机器人围绕所述补充轴线单元的所述补充轴线位移的次要指令。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述传输用于所述补充轴线的所述机器人位移的所述次要指令的步骤包括：

将所述次要指令传输到所述补充轴线单元的马达；

响应于收到所传输的次要指令，操作所述补充轴线单元的所述马达，操作所述马达提供旋转功率；以及

经由所述旋转功率的至少一部分，使所述补充轴线单元的轮部围绕所述补充轴线旋转，所述机器人被耦合到所述轮部。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的方法，进一步包括步骤：从耦合到所述机器人的工具在工件的内表面和外表面中的至少一个上喷涂涂层。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述工件是汽车工件。

Images