CN204235546U - 机械臂控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机械臂控制装置，用于控制一第一机械臂及与所述第一机械臂旋转连接的第二机械臂，包括：一第一旋转关节，设于所述第一机械臂的一端，一装设部，设于所述第一机械臂的另一端；一控制器；一电机，设于所述装设部，电性连接所述控制器，具有一驱动轴；一谐波减速器，设于所述第一旋转关节，具有一旋转轴；一编码器，设于所述第一旋转关节，电性连接所述控制器，且与所述旋转轴具有同一个轴线；所述驱动轴与所述旋转轴平行，所述电机通过所述驱动轴带动所述旋转轴旋转，所述编码器在传递过程中的累计误差，使所述电机得到反馈补偿，从而提高机械臂的运转精度。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤指一种机械手编码器的反馈控制装置。
【背景技术】
习知具有多个机械臂连接的工业机器人已在工业制造领域广泛使用，电机作为机械臂的动力源驱动机械臂的动作，而编码器作为电机控制反馈系统中的信号反馈元件，用以反馈电机的角速度，通常采用伺服驱动器与编码器组成闭环回路控制电机，使其按预定的设置运转机械臂工作时，编码器将电机的运转偏离量反馈给伺服驱动器，伺服驱动器根据偏离量控制电机达到预定的转速。
但随着技术的发展，工业机器人正朝着高速度，高精度，高可靠性的方向发展，然而现有技术中，与电机相连的编码器反馈脉冲信号给伺服驱动器，仅反馈电机自身运转的偏离量多个机械臂连接的多轴机械手，每个机械臂的动作通过电机驱动减速器运转，减速器通过轴承带动机械臂负载的运动，由于电机运转的异常变化、传动机构传递之间的间隙误差、传递的损耗、负载的变化等，使输入端动力与输出端负载之间的全部累计偏移量，不能由编码器至电机的小闭环回路控制得到补偿，即电机作为动力源传递给执行端过程中的各种损耗，无法检测反馈补偿，影响工业机器人执行端的精度。
因此，为改善上述使用中出现的问题，有必要设计一种新的机械手编码器的反馈控制装置，以克服上诉缺陷。
【实用新型内容】
针对背景技术所面临的问题，本实用新型的目的在于提供一种机械手编码器的反馈控制装置。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术手段：
一种机械臂控制装置，用于控制一第一机械臂及与所述第一机械臂旋转连接的第二机械臂，包括：一第一旋转关节，设于所述第一机械臂的一端，一装设部，设于所述第一机械臂的另一端；一控制器；一电机，设于所述装设部，电性连接所述控制器，具有一驱动轴；一谐波减速器，设于所述第一旋转关节，具有一旋转轴；一编码器，设于所述第一旋转关节， 电性连接所述控制器，且与所述旋转轴具有同一轴线；所述驱动轴与所述旋转轴平行，所述电机通过所述驱动轴带动所述旋转轴旋转。
进一步，所述第一旋转关节设于所述第一机械臂的输出端，承载所述第一机械臂的负载。
进一步，所述第二机械臂的输入端设有一第二旋转关节，所述第二旋转关节与所述第一旋转关节旋转连接。
进一步，所述第一旋转关节与所述第二旋转关节通过一滚动轴承连接，所述编码器与所述滚动轴承具有所述同一轴线。
进一步，所述编码器设有一连接片，所述连接片一端固定在所述第二旋转关节。
进一步，所述装设部的两侧分别设有一侧板，所述第二旋转关节设于所述二侧板之间。
进一步，所述装设部具有一滑槽，用以固定及调节所述电机的位置。
进一步，所述第一机械臂包括二侧板以及连接所述二侧板的一连接板，一中间隔板连接所述二侧板且与所述连接板形成一收容腔，所述电机设于所述收容腔内。
进一步，所述装设部还包括一调节片，所述调节片设有两个所述滑槽，所述调节片的两端分别活动连接所述连接板与所述中间隔板，所述电机固定于所述调节片上。
进一步，所述电机与所述谐波减速器通过同步带传动。
与现有技术相比，本实用新型将所述编码器安装在所述第一机械臂输出端的所述第一旋转关节，对所述电机输出动力到输出端输出动力之间的传递进行对比检测反馈，以检测出在所述电机与所述谐波减速器之间传递的同步带间隙，传递中的损耗，所述谐波减速器和滚动轴承之间的磨损等累计误差，使所述电机得到反馈补偿，实现高精度的反馈控制，从而提高机械臂的运转精度。
【附图说明】
图1为本实用新型机械臂控制装置的立体组合示意图；
图2为图1的局部示意图；
图3为图2的局部立体分解示意图；
图4为图3的局部立体分解示意图；
图5为本实用新型机械臂控制装置的控制示意图。
具体实施方式的附图标号说明：
六轴机械手 100 基座 10 控制器 11
第一机械臂 20 侧板 21 连接板 22
第一旋转关节 23 装设部 24 中间隔板 25
收容腔 26 调节片 27 配合孔 271
滑槽 272 第二机械臂 30 第二旋转关节 31
第三机械臂 40 滚动轴承 50 电机 60
驱动轴 61 谐波减速器 70 旋转轴 71
同步带 80 编码器 90 中心轴 91
连接片 92
【具体实施方式】
为便于更好的理解本实用新型的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
请参阅图1，本实用新型的机械臂控制装置应用于多轴机械手，为便于说明，以六轴机械手100的两个机械臂为例进行详细说明，所述六轴机械手100包括，一基座10，一第一机械臂20旋转连接于所述基座10，一第二机械臂30，旋转连接于所述第一机械臂20，一第三机械臂40，旋转连接于所述第二机械臂30，所述第一机械臂20、第二机械臂30、第三机械臂40分别通过各自的电机带动，并有各自的编码器检测其输出端的旋转角速度，转化为脉冲信号，反馈给各自的控制器，所述控制器控制调节电机的旋转，以达到对每一机械臂的高精度控制。
请参阅图2和图4，所述第一机械臂20成呈中空的框架结构，具有相互平行的二侧板21及连接两个所述侧板21的一连接板22。一第一旋转关节23，设于两个所述侧板21的一端，一装设部24，设于所述侧板21的另一端。所述二侧板21之间还设有一中间隔板25，所述中间隔板25位于所述连接板22的上方，且两者之间形成一收容腔26，所述收容腔26形成于所述装设部24内。所述装设部24包括一调节片27，所述调节片27上设有一配合孔271，所述配合孔271的上下两端分别设有一滑槽272，所述连接板22与所述中间隔板25分别固定连接多个螺钉(未图示)，螺钉通过所述滑槽272使所述调节片27可左右活动。
请参阅图3和图4，所述第二机械臂30大致呈U型，具有一第二旋转关节31，所述第二旋转关节31呈圆筒状，设于所述第二机械臂30的一端，所述第一机械臂20和所述第二机械臂30通过所述第一旋转关节23与所述第二旋转关节31之间的一对滚动轴承50旋转连接，以使所述第二机械臂30相对于所述第一机械臂20旋转。
请参阅图2和图4，一电机60，收容于所述收容腔26内，具有一驱动轴61，所述驱动 轴61穿过所述配合孔271使其与所述调节片27固定，所述调节片27与所述电机60还另外通过螺钉使两者进一步固定连接，所述调节片27左右活动用以调节所述电机60的位置。
请参阅图2和图4，一谐波减速器70，设于所述第一旋转关节23，具有一旋转轴71，所述旋转轴71与所述驱动轴61平行且于所述六轴机械手100的同一侧向外凸伸，也即所述谐波减速器70与所述电机60之间的传动是平行传动，所述驱动轴61与所述谐波减速器70通过一同步带80传动。所述谐波减速器70上安装一个所述滚动轴承50，所述滚动轴承50与谐波减速器70同轴。在其它实施例，所述驱动轴61与所述谐波减速器70也可以是平行轴之间的齿轮传动等其它传动方式。
请参阅图3和图4，一编码器90，设于所述第一旋转关节23，所述编码器90与所述第一旋转关节23之间通过所述滚动轴承50固定连接，且所述编码器90与所述滚动轴承50同轴设置，所述编码器90可以是增量型编码器，也可以是绝对型编码器，所述编码器90具有一中心轴91，所述中心轴91与所述旋转轴71具有同一轴线。一连接片92，一端固定连接于所述中心轴91，另一端固定连接于所述第二机械臂30上(如图2)。
请参阅图2和图5，一控制器11，电性连接所述电机60与所述编码器90，所述控制器11可以设于所述六轴机械手100上，也可设于所述六轴机械手100外围设备中。
请参阅图2和图5，所述第一机械臂20运行时，由所述控制器11发送一初始脉冲信号给所述电机60，所述电机60根据接收到的初始脉冲信号旋转，所述电机60通过同步带驱动所述谐波减速器70旋转，所述谐波减速器70安装于所述第一机械臂20的输出端，所述谐波减速器70通过所述滚动轴承50带动所述第二机械臂30旋转，上述为所述第一机械臂20的基础传动线路，如图5中的实线线路。
请参阅图2和图5，所述编码器90检测出所谐波减速器70带动所述第二机械臂30旋转的角速度并转化为一个次级脉冲信号，反馈给所述控制器11，所述控制器11对发送给所述电机60的所述初始脉冲信号与所述编码器90反馈的所述次级脉冲信号进行对比，并根据对比反馈的信号差值，发送加速或减速的补偿脉冲信号给所述电机60，使所述电机60提供的动力达到所述第一机械臂20要求输出的准确位置，从而实现高精度的定位，上述为所述第一机械臂20的反馈补偿线路，如图5中的虚线线路，该反馈补偿线路实现了所述第一机械臂20从动力输入到输出之间的全闭环控制。
综上所述，本实用新型机械臂控制装置具有下列有益效果：
(1)本实用新型将所述编码器90安装在所述第一机械臂20输出端的所述第一旋转关节23，对所述电机60输出动力到输出端输出动力之间的传递进行对比检测反馈，以检测出在所述电机60与所述谐波减速器70之间传递的同步带间隙，传递中的损耗，所述谐波减速器70和滚动轴承50之间的磨损等累计误差，使所述电机60得到反馈补偿，实现高精度的 反馈控制，从而提高机械臂的运转精度。
(2)所述电机60的所述驱动轴61与所述谐波减速器70的所述旋转轴71之间使用所述同步带80平行传动，传动比精确，结构简单，调整方便。
(3)通过从所述控制器11、到所述电机60、再至所述第一机械臂20的输出端以及安装在输出端的所述编码器90，共同形成封闭的控制回路，达到反馈控制补偿的目的，实现机械臂从动力输入到输出之间的全闭环控制，从而实现机械臂的高精度，高可靠性运转。
上详细说明仅为本实用新型之较佳实施例的说明，非因此局限本实用新型的专利范围，所以，凡运用本创作说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本实用新型的专利范围内。
Claims (10)
1.一种机械臂控制装置，用于控制一第一机械臂及与所述第一机械臂旋转连接的第二机械臂，其特征在于，包括：
一第一旋转关节，设于所述第一机械臂的一端，一装设部，设于所述第一机械臂的另一端；
一控制器；
一电机，设于所述装设部，电性连接所述控制器，具有一驱动轴；
一谐波减速器，设于所述第一旋转关节，具有一旋转轴；
一编码器，设于所述第一旋转关节，电性连接所述控制器，且与所述旋转轴具有同一轴线；
所述驱动轴与所述旋转轴平行，所述电机通过所述驱动轴带动所述旋转轴旋转。
2.如权利要求1所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述第一旋转关节设于所述第一机械臂的输出端，承载所述第一机械臂的负载。
3.如权利要求1所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述第二机械臂的输入端设有一第二旋转关节，所述第二旋转关节与所述第一旋转关节旋转连接。
4.如权利要求3所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述第一旋转关节与所述第二旋转关节通过一滚动轴承连接，所述编码器与所述滚动轴承具有所述同一轴线。
5.如权利要求4所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述编码器设有一连接片，所述连接片一端固定在所述第二旋转关节。
6.如权利要求3所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述装设部的两侧分别设有一侧板，所述第二旋转关节设于所述二侧板之间。
7.如权利要求1所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述装设部具有一滑槽，用以固定及调节所述电机的位置。
8.如权利要求7所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述第一机械臂包括二侧板以及连接所述二侧板的一连接板，一中间隔板连接所述二侧板且与所述连接板形成一收容腔，所述电机设于所述收容腔内。
9.如权利要求8所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述装设部还包括一调节片，所述调节片设有两个所述滑槽，所述调节片的两端分别活动连接所述连接板与所述中间隔板，所述电机固定于所述调节片上。
10.如权利要求1所述的机械臂控制装置，其特征在于：所述电机与所述谐波减速器通过同步带传动。
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| CN105328697A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-17 | 深圳职业技术学院 | 一种模块化六自由度机械手及其控制方法 |
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