CN111300433A - 基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置。包括机器人、机器人控制器、末端执行器、六维力传感器及拖动把手，其中末端执行器设置于机器人的执行端，拖动把手通过六维力传感器设置于机器人或末端执行器上，六维力传感器用于在拖动拖动把手进行示教运动的过程中采集拖动把手的受力信息；机器人控制器对六维力传感器采集的拖动把手的受力信息进行分析运算，获取焊接工艺师拖动进行运动时的示教意图；机器人控制器根据焊接工艺师拖动拖动把手进行运动时的示教意图生成机器人运动指令，并根据运动指令控制机器人进行运动。本发明可较为准确地感知焊接工艺师手部作用力，实现焊接示教过程中灵活准确的拖动示教。

Description

基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置。

背景技术

对应于机器人弧焊应用，尤接是在狭小的空间进行空间曲线精密操作，需要很多经验和保证焊接工艺角度。

目前，传统工业机器人的示教工作有通过示教盒操作，离线编程，在线编程，机器人视觉、焊缝跟踪和拖拽示教等方式。考虑到焊接工件的多样性、复杂性和安全性，人工拖拽示教的方式更加有优越性。

在专利文献1(申请公布号CN 108789363 A,申请公布日2018.11.13)公开的一种基于力传感器的直接拖动示教系统及方法，记载的技术中，六维力传感器用于在医生拖动末端执行器进行运动的过程中采集末端执行器的受力信息；工控机对六维力传感器采集的末端执行器的受力信息进行重力补偿，获取医生拖动末端执行器进行运动时的外力信息；工控机根据医生拖动末端执行器进行运动时的外力信息生成机器人运动指令，机器人控制器根据运动指令控制机器人进行运动。

在焊接应用过程中不同于牙科医生做手术，焊接机器人末端执行器是焊枪，首先，机器人的末端执行器焊枪一般有送丝机连接的送丝线缆，所以末端执行器焊枪不但含有重力负载的重力载荷，还有送丝系统的送丝电缆的弹性力载荷和送丝系统的阻尼载荷。其次，专利文献1的方式一台机器人需要一个力传感器，因为六维力传感器串联于机器人和末端执行器之间的构型限制，不能一个力传感器对应于多个机器人。最后，机器人弧焊应用工作范围，奇异解较多，不适用于重力补偿。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，该装置在机器人末端并联加装多维力传感器传达焊接工艺师的示教意图，引导机器人末端执行器焊枪运动并通过多维力传感器的手感让机器人控制器理解焊接工艺师的示教意图，可较为准确地感知焊接工艺师手部作用力，实现焊接示教过程中灵活准确的拖动示教。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，包括机器人、机器人控制器、末端执行器、六维力传感器及拖动把手，其中末端执行器设置于机器人的执行端，所述拖动把手设置于所述机器人或所述末端执行器上，所述拖动把手与所述机器人或所述末端执行器之间设有六维力传感器，所述六维力传感器用于在焊接工艺师拖动所述拖动把手进行示教运动的过程中采集所述拖动把手的受力信息；所述机器人控制器对所述六维力传感器采集的所述拖动把手的受力信息进行分析运算，获取焊接工艺师拖动进行运动时的示教意图；所述机器人控制器根据焊接工艺师拖动拖动把手进行运动时的示教意图生成机器人运动指令，并根据运动指令控制所述机器人进行运动，让所述末端执行器的工作端按照焊接工艺师拖动示教意图进行运动。

所述六维力传感器通过连接件可拆卸地安装在所述机器人或所述末端执行器上。

所述连接件包括连接螺钉、下连接件及上连接件，其中下连接件和上连接件对接于所述机器人或所述末端执行器的外侧、且通过连接螺钉固定连接，所述六维力传感器连接在所述上连接件上。

所述拖动把手上设有与所述机器人控制器通讯的按钮组件，所述按钮组件通过无线或有线电缆把焊接工艺师拖动拖动把手进行运动时的示教意图的数据传输给所述机器人控制器。

所述按钮组件包括确认按钮、取消按钮及灵敏度调节按钮，其中灵敏度调节按钮用于控制焊接工艺师拖动拖动把手进行运动时的示教意图手灵敏度；所述确认按钮和取消按钮能让焊接工艺师拖动拖动把手进行运动时的示教意图快捷在线存储和后悔从来。

所述确认按钮、取消按钮及灵敏度调节按钮设置于所述拖动把手的侧面。

所述按钮组件还包括安全按钮，所述安全按钮可以感知焊接工艺师拖动拖动把手进行运动时的示教意图手感力度；当出现安全问题，焊接工艺师通过紧握或松弛所述安全按钮使所述机器人安全暂停。

所述安全按钮设置于所述拖动把手下方。

本发明的优点及有益效果是：本发明在机器人末端并联加装多维力传感器传达焊接工艺师的示教意图的目的

机器人的末端执行器焊枪一般有送丝机连接的送丝线缆，所以末端执行器焊枪不但含有重力负载的重力载荷，还有送丝系统的送丝电缆的弹性力载荷和送丝系统的阻尼载荷。在机器人末端并联加装多维力传感器传达焊接工艺师的示教意图，引导机器人末端执行器焊枪运动并通过多维力传感器的手感让机器人控制器理解焊接工艺师的示教意图，提高焊接示教的效率，提高其使用便利性，节省成本。

本发明通过一个力传感器可以对应于多台机器人示教，因为六维力传感器和末端执行器并联于机器人的构型，可以一个力传感器对应于多个机器人。可以成为产品推广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中I处放大图；

图3为本发明局部爆炸图；

图4为图3中II处放大图。

图中：1为机器人，2为机器人控制器，3为末端执行器，4为连接螺钉，5为下连接件，6为上连接件，7为六维力传感器，8为拖动把手，9为安全按钮，10为确认按钮，11为取消按钮，12为灵敏度调节按钮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，包括机器人1、机器人控制器2、末端执行器3、六维力传感器7及拖动把手8，其中末端执行器3设置于机器人1的执行端，拖动把手8设置于机器人1或末端执行器3上，拖动把手8与机器人1或末端执行器3之间设有六维力传感器7，六维力传感器7用于在焊接工艺师拖动拖动把手8进行示教运动的过程中采集拖动把手8的受力信息；机器人控制器2对六维力传感器7采集的拖动把手8的受力信息进行分析运算，获取焊接工艺师拖动进行运动时的示教意图；机器人控制器2根据焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图生成机器人运动指令，并根据运动指令控制机器人1进行运动，让末端执行器3的工作端按照焊接工艺师拖动示教意图进行运动。

本发明的实施例中，拖动把手8设置于机器人1上，六维力传感器7设置于拖动把手8和机器人1之间，六维力传感器7通过连接件可拆卸地安装在机器人1上。

如图3-4所示，连接件包括连接螺钉4、下连接件5及上连接件6，其中下连接件5和上连接件6对接于机器人1的外侧、且通过连接螺钉4固定连接，六维力传感器7连接在上连接件6上。

拖动把手8上设有与机器人控制器2通讯的按钮组件，按钮组件通过无线或有线电缆把焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图的数据传输给机器人控制器2。

如图2所示，按钮组件包括确认按钮10、取消按钮11及灵敏度调节按钮12，确认按钮10、取消按钮11及灵敏度调节按钮12设置于拖动把手8的侧面。其中灵敏度调节按钮12用于控制焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图手灵敏度；确认按钮10和取消按钮11能让焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图快捷在线存储和后悔从来。

按钮组件还包括安全按钮9，安全按钮9设置于拖动把手8下方，安全按钮9可以感知焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图手感力度；当出现安全问题，焊接工艺师通过紧握或松弛安全按钮9使机器人1安全暂停。

本发明的工作原理是：

本发明适用于机器人弧焊行业中，六维力传感器7用于在焊接工艺师拖动部件拖动把手8进行示教运动的过程中采集拖动把手8受力信息；机器人控制器2对六维力传感器7采集焊接工艺师拖动的拖动把手8的受力信息进行分析运算，获取集焊接工艺师拖动进行运动时的示教意图；机器人控制器2根据焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图生成机器人运动指令，机器人控制器2根据运动指令机器人1进行运动，让末端执行器3的工作端按照焊接工艺师拖动示教意图进行运动。本发明将六维力传感器7和末端执行器3并联于机器人1的构型传达焊接工艺师拖动的示教意图，引导机器人运动并通过补偿消除末端执行器3重力、送丝系统的送丝电缆的弹性力载荷和送丝系统的阻尼载荷的影响，可较为准确地感知焊接工艺师让末端执行器3的末端按照焊接工艺师拖动示教意图进行运动，实现焊接示教过程中灵活准确的拖动示教。

连接螺钉4、连接下件5、连接上件6、拖动把手8、安全按钮9、确认按钮10、取消按钮11、灵敏度调节按钮12及六维力传感器7为一独立产品，示教完一台机器人后，可以指教其台机器人，一个力传感器可以对应于多台机器人示教，因为六维力传感器7和末端执行器3并联于机器人的构型，可以一个力传感器对应于多个机器人，可以成为产品推广。连接螺钉4、连接下件5和连接上件6机械的连接方式不限于螺钉，例如电磁吸附、肘夹、摩擦自锁等任意机械行业能想到的方式。

拖动把手8可以通过无线把焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图的数据传输给机器人控制器2，也可以通过有线缆把焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图的数据传输给机器人控制器2，尤其将把焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图的数据传输给机器人控制器2系统SIO模块或者用户UIO模块。

安全按钮9可以感知焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图手感力度，当出现安全问题，焊接工艺师过度紧握拖动把手8和安全按钮9时候，机器人安全暂停。安全按钮9也可以感知焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图手感力度，当出现安全问题，焊接工艺师松弛拖动把手8和安全按钮9时候，机器人安全暂停。

灵敏度调节按钮12，控制焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图手灵敏度，灵敏度调节按钮12按压力度较大可以提高焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图手速度，提高空行程示教效率；灵敏度调节按钮12轻度按压较大可以降低焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图手速度并提高运动精度。

确认按钮10和取消按钮11，能让焊接工艺师拖动拖动把手8进行运动时的示教意图快捷在线存储和后悔从来，提高应用的便利性。

本发明在机器人末端并联加装多维力传感器传达焊接工艺师的示教意图，引导机器人末端执行器焊枪运动并通过多维力传感器的手感让机器人控制器理解焊接工艺师的示教意图，提高焊接示教的效率，提高其使用便利性，节省成本。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，包括机器人(1)、机器人控制器(2)、末端执行器(3)、六维力传感器(7)及拖动把手(8)，其中末端执行器(3)设置于机器人(1)的执行端，所述拖动把手(8)设置于所述机器人(1)或所述末端执行器(3)上，所述拖动把手(8)与所述机器人(1)或所述末端执行器(3)之间设有六维力传感器(7)，所述六维力传感器(7)用于在焊接工艺师拖动所述拖动把手(8)进行示教运动的过程中采集所述拖动把手(8)的受力信息；所述机器人控制器(2)对所述六维力传感器(7)采集的所述拖动把手(8)的受力信息进行分析运算，获取焊接工艺师拖动进行运动时的示教意图；所述机器人控制器(2)根据焊接工艺师拖动拖动把手(8)进行运动时的示教意图生成机器人运动指令，并根据运动指令控制所述机器人(1)进行运动，让所述末端执行器(3)的工作端按照焊接工艺师拖动示教意图进行运动。

2.根据权利要求1所述的基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，所述六维力传感器(7)通过连接件可拆卸地安装在所述机器人(1)或所述末端执行器(3)上。

3.根据权利要求2所述的基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，所述连接件包括连接螺钉(4)、下连接件(5)及上连接件(6)，其中下连接件(5)和上连接件(6)对接于所述机器人(1)或所述末端执行器(3)的外侧、且通过连接螺钉(4)固定连接，所述六维力传感器(7)连接在所述上连接件(6)上。

4.根据权利要求1所述的基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，所述拖动把手(8)上设有与所述机器人控制器(2)通讯的按钮组件，所述按钮组件通过无线或有线电缆把焊接工艺师拖动拖动把手(8)进行运动时的示教意图的数据传输给所述机器人控制器(2)。

5.根据权利要求4所述的基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，所述按钮组件包括确认按钮(10)、取消按钮(11)及灵敏度调节按钮(12)，其中灵敏度调节按钮(12)用于控制焊接工艺师拖动拖动把手(8)进行运动时的示教意图手灵敏度；所述确认按钮(10)和取消按钮(11)能让焊接工艺师拖动拖动把手(8)进行运动时的示教意图快捷在线存储和后悔从来。

6.根据权利要求5所述的基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，所述确认按钮(10)、取消按钮(11)及灵敏度调节按钮(12)设置于所述拖动把手(8)的侧面。

7.根据权利要求5所述的基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，所述按钮组件还包括安全按钮(9)，所述安全按钮(9)可以感知焊接工艺师拖动拖动把手(8)进行运动时的示教意图手感力度；当出现安全问题，焊接工艺师通过紧握或松弛所述安全按钮(9)使所述机器人(1)安全暂停。

8.根据权利要求7所述的基于六维力传感器的机器人拖拽示教装置，其特征在于，所述安全按钮(9)设置于所述拖动把手(8)下方。

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