CN110788846B - 一种节能型工业机器人及其驱动单元分时控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型工业机器人及其驱动单元分时控制方法，是在底座上设置有臂座，并通过臂座驱动单元驱动。在臂座两夹持键之间的顶端设置有大臂，并由臂座驱动单元与大臂驱动单元通过第一差动轮系运动合成驱动。在大臂的顶端设置有小臂，并由臂座驱动单元与小臂驱动单元通过第二差动轮系运动合成驱动。本发明可以通过臂座驱动单元的分时不冲突控制，使大臂驱动单元与小臂驱动单元同臂座驱动单元的输出功率叠加，从而实现负载运行需求功率与驱动单元输出功率的匹配，大臂驱动单元与小臂驱动单元均处于各自的高效率区，提高能效，同时驱动单元功率叠加，在满足工业机器人最大功率需求的条件下，减小机器人驱动单元的装机功率。

Description

一种节能型工业机器人及其驱动单元分时控制方法

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是一种节能型工业机器人及其驱动单元分时控制方法。

背景技术

工业机器人因其较大的灵活性和通用性广泛应用于工业的各个领域。如今，我国连续五年成为工业机器人全球第一大应用市场，而工业机器人是能源密集型的，在其运作过程中存在能量的不合理利用，造成能量的大量浪费。以汽车制造业为例，工业机器人消耗的电能占车身制造能耗总量的一半以上、占工厂总电能消耗的8％，白车身车间机器人消耗的电能约占车间总电能消耗的30％。在具体的制造过程中，机器人只有在负载运行过程中，驱动单元才以较高的能效运行，在空载运行过程中驱动单元的能效较低，存在大量的能量损失。同时机器人运动部分质量较大、惯性大，不易控制。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术存在的不足，提供一种节能型工业机器人及其驱动单元分时控制方法，以期在机器人空载运行，运行需求功率较小时，使用单驱动单元工作，从而使大臂驱动单元与小臂驱动单元单独工作并处于高效率区，提高能效；在机器人负载运行，运行需求功率较大时，通过臂座驱动单元的分时不冲突控制，使大臂驱动单元与小臂驱动单元同臂座驱动单元的输出功率叠加，从而实现负载运行需求功率与驱动单元输出功率的匹配，使得大臂驱动单元与小臂驱动单元俊处于高效率区，提高能效。同时驱动单元功率叠加，在满足工业机器人最大功率需求的条件下，减小了机器人驱动单元的装机功率。

本发明为解决上述问题采用如下技术方案：

本发明一种节能型工业机器人的特点是：

在底座上设置有臂座，并通过臂座驱动单元驱动；在所述臂座两夹持键之间的顶端设置有大臂，并由所述臂座驱动单元与大臂驱动单元通过第一差动轮系运动合成驱动；

所述第一差动轮系由第一中心轮、第一行星轮、第一齿圈、第一行星架构成，且所述第一差动轮系是以所述第一中心轮和第一齿圈为输入端，以所述第一行星架为输出端；

在所述大臂的顶端设置有小臂，并由臂座驱动单元与小臂驱动单元通过第二差动轮系运动合成驱动；

所述第二差动轮系由第二中心轮、第二行星轮、第二齿圈、第二行星架构成，且所述差动轮系以所述第二中心轮和第二齿圈为输入端，以第二行星架为输出端；所述臂座驱动单元、大臂驱动单元与小臂驱动单元均由一个电机与一个减速器组成；

所述臂座驱动单元设置在所述底座内部，所述臂座驱动单元的传动轴通过第一离合器与所述臂座相连，且所述第一离合器设置于所述底座内部；所述臂座驱动单元的传动轴通过第二离合器与第一斜齿轮相连，且所述第二离合器与第一斜齿轮设置于所述臂座内部；所述臂座驱动单元的传动轴通过第三离合器与第二斜齿轮相连，所述第三离合器与第二斜齿轮设置于所述臂座内部且位于所述第二离合器与第一斜齿轮的上方；

所述臂座的夹持键外侧设置有所述大臂驱动单元，在所述大臂驱动单元的传动轴上，并处于所述臂座的夹持键内侧设置有第一中心轮，所述第一中心轮与设置在所述第一行星架一端上的第一行星轮啮合，所述第一行星轮与所述第一齿圈的内齿圈啮合；所述第一齿圈的外齿圈与所述第一斜齿轮啮合；

所述第一行星架上还装有第一齿轮，且所述第一齿轮与所述第一中心轮、第一齿圈同轴心；所述第一齿轮与设置在所述大臂下端内侧上的第二齿轮啮合；所述第二齿轮的传动轴与所述大臂固连；

所述臂座的另一夹持键外侧设置有所述小臂驱动单元，在所述小臂驱动单元的传动轴上，并处于所述臂座的另一夹持键内侧设置有第二中心轮，所述第二中心轮与设置在所述第二行星架一端上的第二行星轮啮合，所述第二行星轮与所述第二齿圈的内齿圈啮合；所述第二齿圈的外齿圈与所述第二斜齿轮啮合；

所述第二行星架上还装有第三齿轮，且所述第三齿轮与所述第二中心轮、第二齿圈同轴心；所述第三齿轮与设置在所述大臂下端另一内侧上的第四齿轮啮合；所述第四齿轮同轴安装有第一同步轮，且所述第一同步轮与所述第二齿轮同轴心；所述第一同步轮与第二同步轮通过同步带传动，所述第二同步轮固连于所述小臂的下端。

本发明所述的一种节能型工业机器人的特点也在于：

无负载时，所述第一离合器结合，第二离合器、第三离合器分断；所述臂座驱动单元以转动角速度ω_1a,1驱动臂座以转动角速度ω_1a,1转动；

所述第一中心轮、第一行星轮、第一齿圈、第一行星架构成定轴轮系转动；

所述大臂驱动单元以转动角速度ω_1b,1驱动第一中心轮转动，并带动第一行星轮转动，使得所述第一行星轮通过第一行星架驱动第一齿轮转动，并带动第二齿轮转动，所述第二齿轮带动大臂以转动角速度ω_3a,1转动，且大臂的转动角速度ω_3a,1与大臂驱动单元的转动角速度ω_1b,1满足式(1)：

式(1)中：Z_5a为第一中心轮的齿数，

为第一齿圈内齿圈的齿数，Z_5e为第一齿轮的齿数，Z_5g为第二齿轮的齿数；

所述第二中心轮、第二行星轮、第二齿圈、第二行星架构成定轴轮系转动；

所述小臂驱动单元驱动以转动角速度ω_1c,1驱动第二中心轮转动，并带动第二行星轮转动，所述第二行星轮通过第二行星架驱动第三齿轮转动，并带动第四齿轮转动，使得所述第四齿轮带动第一同步轮转动，并通过同步带带动第二同步轮转动，所述第二同步轮带动小臂以转动角速度ω_3b,1转动，且小臂的转动角速度ω_3b,1与小臂驱动单元的转动角速度ω_1c,1满足式(2)：

式(2)中：Z_6a为第二中心轮的齿数，

为第二齿圈内齿圈的齿数，Z_6e为第三齿轮的齿数，Z_6g为第四齿轮的齿数，Z_7a为第一同步轮的齿数，Z_7c为第二同步轮的齿数；

有负载时，所述第一离合器结合，第二离合器、第三离合器分断；所述臂座驱动单元以转动角速度ω_1a,2驱动臂座以转动角速度ω_1a,2转动；

或者，所述第一离合器、第三离合器分断，第二离合器结合；所述臂座驱动单元与大臂驱动单元在第一差动轮系上实现功率叠加；

所述臂座驱动单元通过第二离合器以转动角速度ω_1a,3驱动第一斜齿轮转动，并带动第一齿圈转动；

所述大臂驱动单元以转动角速度ω_1b,2驱动第一中心轮转动，所述第一中心轮与第一齿圈的输入经第一差动轮系合成驱动第一行星架转动，所述第一行星架驱动第一齿轮转动，并带动第二齿轮转动，使得所述第二齿轮带动大臂以转动角速度ω_3a,2转动，且大臂的转动角速度ω_3a,2与大臂驱动单元的转动角速度ω_1b,2、臂座驱动单元的转动角速度ω_1a,3满足式(3)：

式(3)中：Z_8a为第一斜齿轮的齿数，

为第一齿圈外齿圈的齿数；

或者，所述第一离合器、第二离合器分断，第三离合器结合；所述臂座驱动单元与小臂驱动单元在第二差动轮系上实现功率叠加；

所述臂座驱动单元通过第三离合器以转动角速度ω_1a,4驱动第二斜齿轮，并带动第二齿圈转动；

所述小臂驱动单元以转动角速度ω_1c,2驱动第二中心轮，所述第二中心轮与第二齿圈的输入经第二差动轮系合成驱动第二行星架转动，所述第二行星架驱动第三齿轮转动，并带动第四齿轮转动，使得所述第四齿轮带动第一同步轮转动，并通过同步带带动第二同步轮转动，所述第二同步轮带动小臂以转动角速度ω_3b,2转动，且小臂的转动角速度ω_3b,2与小臂驱动单元的转动角速度ω_1c,2、臂座驱动单元的转动角速度ω_1a,4满足式(4)：

式(4)中：Z_8b为第二斜齿轮的齿数，

为第二齿圈外齿圈的齿数。

本发明一种节能型工业机器人的驱动单元分时控制方法的特点是按如下步骤进行：

S1：判断机器人有无负载，若无负载，转至S2；若有负载，跳转至S3；

S2：第一离合器结合，第二离合器、第三离合器分断；臂座驱动单元直接控制臂座；大臂驱动单元控制大臂且满足式(1)；所述小臂驱动单元控制小臂且满足式(2)；

S3：判断是否控制臂座，若是转至S4；若不是跳转至S5；

S4：第一离合器结合，第二离合器、第三离合器分断；臂座驱动单元控制臂座移至指定位置，并跳转至S8；

S5：判断是否控制大臂，若是转至S6；若不是跳转至S7；

S6：第一离合器、第三离合器分断，第二离合器结合；臂座驱动单元与大臂驱动单元通过第一差动轮系共同控制大臂移至指定位置且满足式(3)，跳转至S8；

S7：第一离合器、第二离合器分断，第三离合器结合；臂座驱动单元与小臂驱动单元通过第二差动轮系共同控制小臂移至指定位置且满足式(4)；

S8：判断机器人是否工作完成，若完成则结束，若未完成转至S1。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明工业机器人在无负载运行时，用于完成机器人运行的需求功率较小，大臂驱动单元与小臂驱动单元单独工作并处于高效率区，提高了能效；有负载运行时，用于完成机器人运行的需求功率较大，通过臂座驱动单元的分时不冲突控制，使大臂驱动单元与小臂驱动单元同臂座驱动单元的输出功率叠加，从而实现了负载运行需求功率与驱动单元输出功率的匹配，大臂驱动单元与小臂驱动单元处于高效率区，提高了能效，同时驱动单元功率叠加，在满足工业机器人最大功率需求的条件下，减小了机器人驱动单元的装机功率。

附图说明：

图1为本发明节能型工业机器人机械结构示意图；

图2为本发明节能型工业机器人的驱动单元分时控制方法流程图；

图中标号：1a臂座驱动单元，1b大臂驱动单元，1c小臂驱动单元，2a底座，2b臂座，3a大臂，3b小臂，5a第一中心轮，5b第一行星轮，5c第一齿圈，5d第一行星架，5e第一齿轮，5g第二齿轮，6a第二中心轮，6b第二行星轮，6c第二齿圈，6d第二行星架，6e第三齿轮，6g第四齿轮，7a第一同步轮，7b同步带，7c第二同步轮，8a第一斜齿轮，8b第二斜齿轮，9a第一离合器，9b第二离合器，9c第三离合器。

具体实施方式

参见图1，本实施例中的一种节能型工业机器人，是在底座2a上设置有臂座2b，并通过臂座驱动单元1a驱动；在臂座2b两夹持键之间的顶端设置有大臂3a，并由臂座驱动单元1a与大臂驱动单元1b通过第一差动轮系运动合成驱动；

第一差动轮系由第一中心轮5a、第一行星轮5b、第一齿圈5c、第一行星架5d构成，且第一差动轮系是以第一中心轮5a和第一齿圈5c为输入端，以第一行星架5d为输出端；

在大臂3a的顶端设置有小臂3b，并由臂座驱动单元1a与小臂驱动单元1c通过第二差动轮系运动合成驱动；

第二差动轮系由第二中心轮6a、第二行星轮6b、第二齿圈6c、第二行星架6d构成，且差动轮系以第二中心轮6a和第二齿圈6c为输入端，以第二行星架6d为输出端；臂座驱动单元1a、大臂驱动单元1b与小臂驱动单元1c均由一个电机与一个减速器组成；

臂座驱动单元1a设置在底座2a内部，臂座驱动单元1a的传动轴通过第一离合器9a与臂座2b相连，且第一离合器9a设置于底座2a内部；臂座驱动单元1a的传动轴通过第二离合器9b与第一斜齿轮8a相连，且第二离合器9b与第一斜齿轮8a设置于臂座2b内部；臂座驱动单元1a的传动轴通过第三离合器9c与第二斜齿轮8b相连，第三离合器9c与第二斜齿轮8b设置于臂座2b内部且位于第二离合器9b与第一斜齿轮8a的上方；

臂座2b的夹持键外侧设置有大臂驱动单元1b，在大臂驱动单元1b的传动轴上，并处于臂座2b的夹持键内侧设置有第一中心轮5a，第一中心轮5a与设置在第一行星架5d一端上的第一行星轮5b啮合，第一行星轮5b与第一齿圈5c的内齿圈啮合；第一齿圈5c的外齿圈与第一斜齿轮8a啮合；

第一行星架5d上还装有第一齿轮5e，且第一齿轮5e与第一中心轮5a、第一齿圈5c同轴心；第一齿轮5e与设置在大臂3a下端内侧上的第二齿轮5g啮合；第二齿轮5g的传动轴与大臂3a固连；

臂座2b的另一夹持键外侧设置有小臂驱动单元1c，在小臂驱动单元1c的传动轴上，并处于臂座2b的另一夹持键内侧设置有第二中心轮6a，第二中心轮6a与设置在第二行星架6d一端上的第二行星轮6b啮合，第二行星轮6b与第二齿圈6c的内齿圈啮合；第二齿圈6c的外齿圈与第二斜齿轮8b啮合；

第二行星架6d上还装有第三齿轮6e，且第三齿轮6e与第二中心轮6a、第二齿圈6c同轴心；第三齿轮6e与设置在大臂3a下端另一内侧上的第四齿轮6g啮合；第四齿轮6g同轴安装有第一同步轮7a，且第一同步轮7a与第二齿轮5g同轴心；第一同步轮7a与第二同步轮7c通过同步带7b传动，第二同步轮7c固连于小臂3b的下端。

具体实施中，无负载时，用于完成工业机器人运行的需求功率较小，以往的工业机器人驱动单元装机功率与需求功率不匹配，造成驱动单元工作效率低；此节能型工业机器人大臂驱动单元1b与小臂驱动单元1c装机功率与无负载大臂与小臂运行时的需求功率相匹配，无负载时单独工作并处于高效率区；第一离合器9a结合，第二离合器9b、第三离合器9c分断；臂座驱动单元1a以转动角速度ω_1a,1驱动臂座2b以转动角速度ω_1a,1转动；

第一中心轮5a、第一行星轮5b、第一齿圈5c、第一行星架5d构成定轴轮系转动；

大臂驱动单元1b以转动角速度ω_1b,1驱动第一中心轮5a转动，并带动第一行星轮5b转动，使得第一行星轮5b通过第一行星架5d驱动第一齿轮5e转动，并带动第二齿轮5g转动，第二齿轮5g带动大臂3a以转动角速度ω_3a,1转动，且大臂3a的转动角速度ω_3a,1与大臂驱动单元1b的转动角速度ω_1b,1满足式(1)：

式1中：Z_5a为第一中心轮5a的齿数，

为第一齿圈5c内齿圈的齿数，Z_5e为第一齿轮5e的齿数，Z_5g为第二齿轮5g的齿数；

第二中心轮6a、第二行星轮6b、第二齿圈6c、第二行星架6d构成定轴轮系转动；

小臂驱动单元1c驱动以转动角速度ω_1c,1驱动第二中心轮6a转动，并带动第二行星轮6b转动，第二行星轮6b通过第二行星架6d驱动第三齿轮6e转动，并带动第四齿轮6g转动，使得第四齿轮6g带动第一同步轮7a转动，并通过同步带7b带动第二同步轮7c转动，第二同步轮7c带动小臂3b以转动角速度ω_3b,1转动，且小臂3b的转动角速度ω_3b,1与小臂驱动单元1c的转动角速度ω_1c,1满足式(2)：

式2中：Z_6a为第二中心轮6a的齿数，

为第二齿圈6c内齿圈的齿数，Z_6e为第三齿轮6e的齿数，Z_6g为第四齿轮6g的齿数，Z_7a为第一同步轮7a的齿数，Z_7c为第二同步轮7c的齿数；

有负载时，用于完成工业机器人运行的需求功率较大，大臂驱动单元1b与小臂驱动单元1c分别通过第一差动轮系与第二差动轮系实现同臂座驱动单元1a的输出功率叠加，使得需求功率与输出功率相匹配，大臂驱动单元1b与小臂驱动单元1c处于高效率区；第一离合器9a结合，第二离合器9b、第三离合器9c分断；臂座驱动单元1a以转动角速度ω_1a,2驱动臂座2b以转动角速度ω_1a,2转动；

或者，第一离合器9a、第三离合器9c分断，第二离合器9b结合；臂座驱动单元1a与大臂驱动单元1b在第一差动轮系上实现功率叠加；

臂座驱动单元1a通过第二离合器9b以转动角速度ω_1a,3驱动第一斜齿轮8a转动，并带动第一齿圈5c转动；

大臂驱动单元1b以转动角速度ω_1b,2驱动第一中心轮5a转动，第一中心轮5a与第一齿圈5c的输入经第一差动轮系合成驱动第一行星架5d转动，第一行星架5d驱动第一齿轮5e转动，并带动第二齿轮5g转动，使得第二齿轮5g带动大臂3a以转动角速度ω_3a,2转动，且大臂3a的转动角速度ω_3a,2与大臂驱动单元1b的转动角速度ω_1b,2、臂座驱动单元1a的转动角速度ω_1a,3满足式(3)：

式3中：Z_8a为第一斜齿轮8a的齿数，

为第一齿圈5c外齿圈的齿数；

或者，第一离合器9a、第二离合器9b分断，第三离合器9c结合；臂座驱动单元1a与小臂驱动单元1c在第二差动轮系上实现功率叠加；

臂座驱动单元1a通过第三离合器9c以转动角速度ω_1a,4驱动第二斜齿轮8b，并带动第二齿圈6c转动；

小臂驱动单元1c以转动角速度ω_1c,2驱动第二中心轮6a，第二中心轮6a与第二齿圈6c的输入经第二差动轮系合成驱动第二行星架6d转动，第二行星架6d驱动第三齿轮6e转动，并带动第四齿轮6g转动，使得第四齿轮6g带动第一同步轮7a转动，并通过同步带7b带动第二同步轮7c转动，第二同步轮7c带动小臂3b以转动角速度ω_3b,2转动，且小臂3b的转动角速度ω_3b,2与小臂驱动单元1c的转动角速度ω_1c,2、臂座驱动单元1a的转动角速度ω_1a,4满足式(4)：

式4中：Z_8b为第二斜齿轮8b的齿数，

为第二齿圈6c外齿圈的齿数；

具体实施中，参见图2，是按如下步骤进行：

S1：判断机器人有无负载，若无负载，转至S2；若有负载，跳转至S3；

S2：第一离合器9a结合，第二离合器9b、第三离合器9c分断；臂座驱动单元1a直接控制臂座2b；大臂驱动单元1b控制大臂3a且满足式(1)；小臂驱动单元1c控制小臂3b且满足式(2)；

S3：判断是否控制臂座2b，若是转至S4；若不是跳转至S5；

S4：第一离合器9a结合，第二离合器9b、第三离合器9c分断；臂座驱动单元1a控制臂座2b移至指定位置，并跳转至S8；

S5：判断是否控制大臂3a，若是转至S6；若不是跳转至S7；

S6：第一离合器9a、第三离合器9c分断，第二离合器9b结合；臂座驱动单元1a与大臂驱动单元1b通过第一差动轮系共同控制大臂3a移至指定位置且满足式(3)，跳转至S8；

S7：第一离合器9a、第二离合器9b分断，第三离合器9c结合；臂座驱动单元1a与小臂驱动单元1c通过第二差动轮系共同控制小臂3b移至指定位置且满足式(4)；

S8：判断机器人是否工作完成，若完成则结束，若未完成转至S1。

Claims (3)

1.一种节能型工业机器人，其特征是：

在底座(2a)上设置有臂座(2b)，并通过臂座驱动单元(1a)驱动；在所述臂座(2b)两夹持键之间的顶端设置有大臂(3a)，并由所述臂座驱动单元(1a)与大臂驱动单元(1b)通过第一差动轮系运动合成驱动；

所述第一差动轮系由第一中心轮(5a)、第一行星轮(5b)、第一齿圈(5c)、第一行星架(5d)构成，且所述第一差动轮系是以所述第一中心轮(5a)和第一齿圈(5c)为输入端，以所述第一行星架(5d)为输出端；

在所述大臂(3a)的顶端设置有小臂(3b)，并由臂座驱动单元(1a)与小臂驱动单元(1c)通过第二差动轮系运动合成驱动；

所述第二差动轮系由第二中心轮(6a)、第二行星轮(6b)、第二齿圈(6c)、第二行星架(6d)构成，且所述差动轮系以所述第二中心轮(6a)和第二齿圈(6c)为输入端，以第二行星架(6d)为输出端；所述臂座驱动单元(1a)、大臂驱动单元(1b)与小臂驱动单元(1c)均由一个电机与一个减速器组成；

所述臂座驱动单元(1a)设置在所述底座(2a)内部，所述臂座驱动单元(1a)的传动轴通过第一离合器(9a)与所述臂座(2b)相连，且所述第一离合器(9a)设置于所述底座(2a)内部；所述臂座驱动单元(1a)的传动轴通过第二离合器(9b)与第一斜齿轮(8a)相连，且所述第二离合器(9b)与第一斜齿轮(8a)设置于所述臂座(2b)内部；所述臂座驱动单元(1a)的传动轴通过第三离合器(9c)与第二斜齿轮(8b)相连，所述第三离合器(9c)与第二斜齿轮(8b)设置于所述臂座(2b)内部且位于所述第二离合器(9b)与第一斜齿轮(8a)的上方；

所述臂座(2b)的夹持键外侧设置有所述大臂驱动单元(1b)，在所述大臂驱动单元(1b)的传动轴上，并处于所述臂座(2b)的夹持键内侧设置有第一中心轮(5a)，所述第一中心轮(5a)与设置在所述第一行星架(5d)一端上的第一行星轮(5b)啮合，所述第一行星轮(5b)与所述第一齿圈(5c)的内齿圈啮合；所述第一齿圈(5c)的外齿圈与所述第一斜齿轮(8a)啮合；

所述第一行星架(5d)上还装有第一齿轮(5e)，且所述第一齿轮(5e)与所述第一中心轮(5a)、第一齿圈(5c)同轴心；所述第一齿轮(5e)与设置在所述大臂(3a)下端内侧上的第二齿轮(5g)啮合；所述第二齿轮(5g)的传动轴与所述大臂(3a)固连；

所述臂座(2b)的另一夹持键外侧设置有所述小臂驱动单元(1c)，在所述小臂驱动单元(1c)的传动轴上，并处于所述臂座(2b)的另一夹持键内侧设置有第二中心轮(6a)，所述第二中心轮(6a)与设置在所述第二行星架(6d)一端上的第二行星轮(6b)啮合，所述第二行星轮(6b)与所述第二齿圈(6c)的内齿圈啮合；所述第二齿圈(6c)的外齿圈与所述第二斜齿轮(8b)啮合；

所述第二行星架(6d)上还装有第三齿轮(6e)，且所述第三齿轮(6e)与所述第二中心轮(6a)、第二齿圈(6c)同轴心；所述第三齿轮(6e)与设置在所述大臂(3a)下端另一内侧上的第四齿轮(6g)啮合；所述第四齿轮(6g)同轴安装有第一同步轮(7a)，且所述第一同步轮(7a)与所述第二齿轮(5g)同轴心；所述第一同步轮(7a)与第二同步轮(7c)通过同步带(7b)传动，所述第二同步轮(7c)固连于所述小臂(3b)的下端。

2.根据权利要求1所述的一种节能型工业机器人，其特征在于：

无负载时，所述第一离合器(9a)结合，第二离合器(9b)、第三离合器(9c)分断；所述臂座驱动单元(1a)以转动角速度ω_1a,1驱动臂座(2b)以转动角速度ω_1a,1转动；

所述第一中心轮(5a)、第一行星轮(5b)、第一齿圈(5c)、第一行星架(5d)构成定轴轮系转动；

所述大臂驱动单元(1b)以转动角速度ω_1b,1驱动第一中心轮(5a)转动，并带动第一行星轮(5b)转动，使得所述第一行星轮(5b)通过第一行星架(5d)驱动第一齿轮(5e)转动，并带动第二齿轮(5g)转动，所述第二齿轮(5g)带动大臂(3a)以转动角速度ω_3a,1转动，且大臂(3a)的转动角速度ω_3a,1与大臂驱动单元(1b)的转动角速度ω_1b,1满足式(1)：

式(1)中：Z_5a为第一中心轮(5a)的齿数，

为第一齿圈(5c)内齿圈的齿数，Z_5e为第一齿轮(5e)的齿数，Z_5g为第二齿轮(5g)的齿数；

所述第二中心轮(6a)、第二行星轮(6b)、第二齿圈(6c)、第二行星架(6d)构成定轴轮系转动；

所述小臂驱动单元(1c)驱动以转动角速度ω_1c,1驱动第二中心轮(6a)转动，并带动第二行星轮(6b)转动，所述第二行星轮(6b)通过第二行星架(6d)驱动第三齿轮(6e)转动，并带动第四齿轮(6g)转动，使得所述第四齿轮(6g)带动第一同步轮(7a)转动，并通过同步带(7b)带动第二同步轮(7c)转动，所述第二同步轮(7c)带动小臂(3b)以转动角速度ω_3b,1转动，且小臂(3b)的转动角速度ω_3b,1与小臂驱动单元(1c)的转动角速度ω_1c,1满足式(2)：

式(2)中：Z_6a为第二中心轮(6a)的齿数，

为第二齿圈(6c)内齿圈的齿数，Z_6e为第三齿轮(6e)的齿数，Z_6g为第四齿轮(6g)的齿数，Z_7a为第一同步轮(7a)的齿数，Z_7c为第二同步轮(7c)的齿数；

有负载时，所述第一离合器(9a)结合，第二离合器(9b)、第三离合器(9c)分断；所述臂座驱动单元(1a)以转动角速度ω_1a,2驱动臂座(2b)以转动角速度ω_1a,2转动；

或者，所述第一离合器(9a)、第三离合器(9c)分断，第二离合器(9b)结合；所述臂座驱动单元(1a)与大臂驱动单元(1b)在第一差动轮系上实现功率叠加；

所述臂座驱动单元(1a)通过第二离合器(9b)以转动角速度ω_1a,3驱动第一斜齿轮(8a)转动，并带动第一齿圈(5c)转动；

所述大臂驱动单元(1b)以转动角速度ω_1b,2驱动第一中心轮(5a)转动，所述第一中心轮(5a)与第一齿圈(5c)的输入经第一差动轮系合成驱动第一行星架(5d)转动，所述第一行星架(5d)驱动第一齿轮(5e)转动，并带动第二齿轮(5g)转动，使得所述第二齿轮(5g)带动大臂(3a)以转动角速度ω_3a,2转动，且大臂(3a)的转动角速度ω_3a,2与大臂驱动单元(1b)的转动角速度ω_1b,2、臂座驱动单元(1a)的转动角速度ω_1a,3满足式(3)：

式(3)中：Z_8a为第一斜齿轮(8a)的齿数，

为第一齿圈(5c)外齿圈的齿数；

或者，所述第一离合器(9a)、第二离合器(9b)分断，第三离合器(9c)结合；所述臂座驱动单元(1a)与小臂驱动单元(1c)在第二差动轮系上实现功率叠加；

所述臂座驱动单元(1a)通过第三离合器(9c)以转动角速度ω_1a,4驱动第二斜齿轮(8b)，并带动第二齿圈(6c)转动；

所述小臂驱动单元(1c)以转动角速度ω_1c,2驱动第二中心轮(6a)，所述第二中心轮(6a)与第二齿圈(6c)的输入经第二差动轮系合成驱动第二行星架(6d)转动，所述第二行星架(6d)驱动第三齿轮(6e)转动，并带动第四齿轮(6g)转动，使得所述第四齿轮(6g)带动第一同步轮(7a)转动，并通过同步带(7b)带动第二同步轮(7c)转动，所述第二同步轮(7c)带动小臂(3b)以转动角速度ω_3b,2转动，且小臂(3b)的转动角速度ω_3b,2与小臂驱动单元(1c)的转动角速度ω_1c,2、臂座驱动单元(1a)的转动角速度ω_1a,4满足式(4)：

式(4)中：Z_8b为第二斜齿轮(8b)的齿数，

为第二齿圈(6c)外齿圈的齿数。

3.根据权利要求2所述的一种节能型工业机器人的驱动单元分时控制方法，其特征是按如下步骤进行：

S1：判断机器人有无负载，若无负载，转至S2；若有负载，跳转至S3；

S2：第一离合器(9a)结合，第二离合器(9b)、第三离合器(9c)分断；臂座驱动单元(1a)直接控制臂座(2b)；大臂驱动单元(1b)控制大臂(3a)且满足式(1)；所述小臂驱动单元(1c)控制小臂(3b)且满足式(2)；

S3：判断是否控制臂座(2b)，若是转至S4；若不是跳转至S5；

S4：第一离合器(9a)结合，第二离合器(9b)、第三离合器(9c)分断；臂座驱动单元(1a)控制臂座(2b)移至指定位置，并跳转至S8；

S5：判断是否控制大臂(3a)，若是转至S6；若不是跳转至S7；

S6：第一离合器(9a)、第三离合器(9c)分断，第二离合器(9b)结合；臂座驱动单元(1a)与大臂驱动单元(1b)通过第一差动轮系共同控制大臂(3a)移至指定位置且满足式(3)，跳转至S8；

S7：第一离合器(9a)、第二离合器(9b)分断，第三离合器(9c)结合；臂座驱动单元(1a)与小臂驱动单元(1c)通过第二差动轮系共同控制小臂(3b)移至指定位置且满足式(4)；

S8：判断机器人是否工作完成，若完成则结束，若未完成转至S1。

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