CN206230526U - 机器人、机器人本体及机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人控制领域，公开了一种机器人、机器人本体及机器人控制系统，机器人包括：控制系统、机器人本体与线缆组件；机器人本体包括第一连接器、带有N条复合线缆的管线包与N个伺服电机组件；伺服电机组件包括：电机本体、纯数字接口的伺服反馈编码器与电机连接器；电机本体、伺服反馈编码器均与电机连接器电性连接；管线包中的N条复合线缆一一对应的与N个伺服电机组件的电机连接器电性连接，且均与第一连接器电性连接；控制系统包括：N个伺服驱动器、第二连接器；各伺服驱动器均与第二连接器电性连接；线缆组件一端连接第一连接器，另一端连接第二连接器。这样，节约了器件的使用，节省了布线空间，机器人抗干扰能力强。

Description

机器人、机器人本体及机器人控制系统

技术领域

本实用新型涉及机器人控制领域，特别涉及一种机器人、机器人本体及机器人控制系统。

背景技术

随着科学技术及网络技术的发展，自动化在现代工业中的表现越来越突出，促使着机器人领域发生着翻天覆地的变化。目前，越来越多的工厂开始选择用机器人上料代替人工进行生产作业，这样不仅提高了生产效率，降低了成本，也保证了人身安全。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺陷：

在现有技术中，机器人本体与控制系统之间的通信协议为：采用传统的模拟量(如，正弦增量)信号来传送编码器信息，这就使得机器人本体中，伺服电机组件需要有两个出线：一根电机动力线缆和一根编码器线缆。两根线缆出线对机器人本体的空间需求较大，间接影响了整机成本，并且伺服电机组件需要设有两个连接器，对伺服电机组件本身的空间要求较高。

此外，模拟量的信号传输会因为环境干扰而衰减，如电机动力电缆产生的电磁干扰等，很可能出现因为干扰过大而导致性能下降的情况，因而在实际操作时，必须使用多重屏蔽的编码器电缆和电机电缆。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人、机器人本体及机器人控制系统，使得机器人本体中伺服电机组件只有一根出线，节约了器件的使用，节省了机器人本体的布线空间，减少了布线工作。并且，机器人本体与控制系统之间采用纯数字化的通信协议，抗干扰能力较强，可靠性较高，机器人本体、控制系统可以只设有一个连接器，降低了机器人的制造成本。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种机器人，包括：控制系统、机器人本体以及线缆组件；

机器人本体包括第一连接器、带有N条复合线缆的管线包以及N个伺服电机组件；其中，N为自然数；伺服电机组件包括：电机本体、纯数字接口的伺服反馈编码器以及电机连接器；电机本体以及伺服反馈编码器均与电机连接器电性连接；

管线包中的N条复合线缆一端一一对应的与N个伺服电机组件的电机连接器电性连接，另一端均与第一连接器电性连接；其中，复合线缆用于传输电机所需电能以及编码器信息；

控制系统包括：N个伺服驱动器以及第二连接器；N个伺服驱动器均与第二连接器电性连接；

线缆组件一端与第一连接器电性连接，另一端与第二连接器电性连接。

本实用新型的实施方式还提供了一种机器人本体，包括：第一连接器、带有N条复合线缆的管线包以及N个伺服电机组件；其中，N为自然数；

伺服电机组件包括：电机本体、纯数字接口的伺服反馈编码器以及电机连接器；电机本体以及伺服反馈编码器均与电机连接器电性连接；

管线包中的N条复合线缆一端一一对应的与N个伺服电机组件的电机连接器电性连接，另一端均与第一连接器电性连接；其中，复合线缆用于传输电机所需电能以及编码器信息。

本实用新型的实施方式还提供了一种机器人控制系统，该机器人控制系统为上述所提供的机器人中的控制系统。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，机器人本体、控制系统可以只设置一个连接器，降低了成本，在通过线缆组件连接机器人本体与控制系统时，操作较为简单便捷。在机器人本体中：伺服电机组件采用的伺服反馈编码器为纯数字接口的伺服反馈编码器，并采用能够传输电机所需电能以及编码器信息的复合线缆来连接伺服电机组件与机器人本体的第一连接器，节约了器件的使用，降低了成本，能够实现伺服电机组件只设置一个电机连接器，不会出现接线混淆的情况，有效地避免了现有技术中，编码器接口与电机动力接口弄错，暴力插接，导致器件无法使用的情况，并且实现了伺服电机组件只有一根出线，有效地降低了伺服电机组件对机器人本体的空间需求，节省了机器人本体的布线空间，减少了布线工作。在控制系统中：N个伺服驱动器均与第二连接器电性连接即可，节约了器件的使用。在机器人本体与控制系统之间：通信协议为纯数字化的通信协议，抗干扰能力较强，可靠性较高。

另外，复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮；编码器子线缆以及电机动力子线缆均容置于线缆绝缘外皮内。提供了复合线缆的一种具体实现形式，增加了本实用新型实施方式的可行性。

另外，在控制系统中，伺服驱动器通过复合线缆与第二连接器电性连接，简化了控制系统内部的走线，易于安装、维修。

另外，第一、第二连接器为组合式重载连接器；其中，组合式重载连接器包括电机连接模块以及编码器连接模块；线缆组件包括：N条电机电源子线缆、N条抱闸子线缆、N条编码器子线缆以及一接地子线缆；各电机电源子线缆、抱闸子线缆以及接地子线缆一端均与第一连接器的电机连接模块电性连接，另一端均与第二连接器的电机连接模块电性连接；各编码器子线缆一端均与第一连接器的编码器连接模块电性连接，另一端均与第二连接器的编码器连接模块电性连接。提供了第一、第二连接器以及线缆组件的一种具体实现形式，增加了本实用新型实施方式的可行性。

另外，线缆组件还包括：线缆绝缘外皮；N条电机电源子线缆、N条抱闸子线缆、N条编码器子线缆以及接地子线缆均容置于线缆绝缘外皮内，从而使得线缆组件的体积较小。

另外，伺服反馈编码器的多圈记录方式采用机械齿轮式结构，从而使得编码器无需电池供电，不会出现零点丢失的情况。

另外，在机器人本体中，复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮；编码器子线缆以及电机动力子线缆均容置于线缆绝缘外皮内。

另外，在机器人控制系统中，伺服驱动器通过复合线缆与第二连接器电性连接；其中，复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮；编码器子线缆以及电机动力子线缆均容置于线缆绝缘外皮内。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施方式中机器人的结构示意图；

图2是根据本实用新型第一实施方式中伺服电机的结构示意图；

图3是根据本实用新型第二实施方式中机器人的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本实用新型的第一实施方式涉及一种机器人，如图1所示，包括：机器人本体10、控制系统20以及线缆组件30。其中，机器人本体10包括：第一连接器103、带有N条复合线缆的管线包102以及N个伺服电机组件101。N个伺服电机组件101通过管线包102与第一连接器103电性连接，N为自然数。控制系统20包括：N个伺服驱动器202以及第二连接器201，N个伺服驱动器202均与第二连接器201电性连接。线缆组件30一端与第一连接器103电性连接，另一端与第二连接器201电性连接。

以下先对机器人本体10、控制系统20以及线缆组件30进行逐个说明：

在机器人本体10中，伺服电机组件101如图2所示，包括：电机本体1011、纯数字接口的伺服反馈编码器(图未示，设置在电机本体1011中)以及电机连接器1012。电机本体1011以及纯数字接口的伺服反馈编码器均与电机连接器1012电性连接。

管线包102中的N条复合线缆一端一一对应的与N个伺服电机组件101的电机连接器1012电性连接，另一端均与第一连接器103电性连接。其中，复合线缆用于传输电机所需电能以及编码器信息。

于机器人本体10而言，管线包102设置为一个轴只有一根线缆出线即可，易于制造。并且，管线包102中的N条复合线缆与各伺服电机组件101进行连接时，由于伺服电机组件101只有一个连接接口，因此不会出现接线混淆的情况，有效地避免了现有技术中，编码器接口与电机动力接口弄错，暴力插接，导致器件无法使用的情况。

采用纯数字接口的伺服反馈编码器，编码器所需线缆由原来的六芯线变为两芯线，从而能够实现编码器所需线缆与电机动力线缆二合一，实现伺服电机组件101只设置一个电机连接器1011，降低了伺服电机组件101本身对空间的要求，并节约了器件的使用，降低了成本。通过这种方式，实现了伺服电机组件101只有一根出线，节省了编码器插座与编码器插头的成本，有效地降低了伺服电机组件101对机器人本体10的空间需求，减少了布线工作。如，在实际操作时，可以使复合线缆包括编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮，编码器子线缆以及电机动力子线缆均容置于线缆绝缘外皮内。其中，电机动力子线缆可以由三芯的电机电源线、两芯的抱闸线以及一芯的接地线组成。这样，电机动力子线缆为六芯的线缆，编码器子线缆为两芯的线缆，即，复合线缆为八芯的线缆，体积较小，节省了布线空间。

其中，伺服反馈编码器102的多圈记录方式采用机械齿轮式结构，从而使得伺服反馈编码器102无需电池供电，不会出现零点丢失的情况。

本实施方式中，机器人本体10的第一连接器以及控制系统20的第二连接器为组合式重载连接器。其中，组合式重载连接器包括电机连接模块以及编码器连接模块。如，在实际操作时，可以将组合式重载连接器的插接部划分为两个区域，分别为电机区域以及编码器区域，将与电机线缆对应的连接端子均设置在电机区域，与编码器线缆对应的连接端子均设置在编码器区域，从而实现电机连接模块以及编码器连接模块。

于控制系统20而言，由于机器人本体10与控制系统20之间的通信协议为纯数字化的通信协议，因此控制系统20也只设置一个第二连接器201，N个伺服驱动器202均与第二连接器201电性连接即可。如，于六轴的关节机器人而言，6个伺服驱动器202可以采用6根六芯的电机动力子线缆和一根十二芯的编码器子线缆走线，以实现与第二连接器201电性连接。

于线缆组件30而言，线缆组件30包括：N条电机电源子线缆、N条抱闸子线缆、N条编码器子线缆以及一接地子线缆。各电机电源子线缆、抱闸子线缆以及接地子线缆一端均与第一连接器的电机连接模块电性连接，另一端均与第二连接器的电机连接模块电性连接。各编码器子线缆一端均与第一连接器的编码器连接模块电性连接，另一端均与第二连接器的编码器连接模块电性连接。

本实施方式，将N条电机电源子线缆、N条抱闸子线缆、N条编码器子线缆以及接地子线缆均容置于线缆绝缘外皮内，以使得线缆组件30的体积较小，降低了线缆组件30对机器人空间的需求，简化了机器人本体10与控制系统20的连接线路。当然，在实际操作时，也可以将N条电机电源子线缆、N条抱闸子线缆以及一接地子线缆容置在一线缆绝缘外皮内，N条编码器子线缆容置在另一线缆绝缘外皮内。如，机器人为六轴的关节机器人，线缆组件30可以包括两根线缆，分别为一根31芯线缆(包括6根三芯的电机电源子线缆、6根两芯的抱闸子线缆以及一根一芯的接地子线缆)以及一根12芯线缆(包括6根两芯的编码器子线缆)。

不难看出，本实施方式中，机器人本体10、控制系统20只设置了一个连接器，降低了成本，在通过线缆组件20连接机器人本体10与控制系统20时，操作较为简单便捷。并且，采用纯数字接口的伺服反馈编码器，能够实现机器人本体10与控制系统20之间的通信协议为纯数字化的通信协议，如HIPERFACE DSL(DSL，Digital Servo Link，数字伺服链路)协议，抗干扰能力较强，可靠性较高，实现了机器人的全数字化，完全消除了现有技术中模拟量信号传输的弊病——电磁干扰引起的信号衰减问题。

与现有技术相比，本实施方式中，机器人本体10中伺服电机组件101只有一根出线，省去了编码器插座、编码器插头、编码器线缆的使用，节省了机器人本体10的布线空间，减少了布线工作。并且，机器人本体10与控制系统20之间采用纯数字化的通信协议，抗干扰能力较强，可靠性较高，机器人本体10、控制系统20可以只设有一个连接器，降低了机器人的制造成本。并且，本实施方式中的机器人，提供了一个功能开发的平台，后续可以借助伺服反馈编码器内置的诊断功能，以使得伺服电机101的温度、速度等参数均被记录在伺服驱动器中，为提高机器人的可用性和降低机器人的故障率提供了基础。

本实用新型的第二实施方式涉及一种机器人。第二实施方式在第一实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本实用新型第二实施方式中，伺服驱动器202通过复合线缆与第二连接器201电性连接，简化了控制系统内部的走线，易于安装、维修。

本实施方式中，以机器人为六轴的关节机器人为例进行说明，具体结构如图3所示。由于，复合线缆包括编码器子线缆、电机动力子线缆、接地子线缆以及线缆绝缘外皮，编码器子线缆、电机动力子线缆以及接地子线缆均容置于所述线缆绝缘外皮内。因此，六轴的关节机器人的六个伺服驱动器202分别通过六根复合线缆，一一对应的与第二连接器201电性连接即可，从而不需要繁琐的走线，操作较为简便。

与现有技术相比，本实施方式中，简化了控制系统内部的走线，易于安装、维修。

本实用新型第三实施方式涉及一种机器人本体，包括：第一连接器、带有N条复合线缆的管线包以及N个伺服电机组件。其中，N为自然数。

伺服电机组件包括：电机本体、纯数字接口的伺服反馈编码器以及电机连接器。电机本体以及伺服反馈编码器均与电机连接器电性连接。其中，纯数字接口的伺服反馈编码器可以容置在电机本体中，伺服反馈编码器的多圈记录方式采用机械齿轮式结构，从而使得伺服反馈编码器无需电池供电，不会出现零点丢失的情况。

管线包中的N条复合线缆一端一一对应的与N个伺服电机组件的电机连接器电性连接，另一端均与第一连接器电性连接。其中，复合线缆用于传输电机所需电能以及编码器信息。其中，管线包设置为一个轴只有一根线缆出线即可，易于制造。并且，管线包中的N条复合线缆与各伺服电机组件进行连接时，由于伺服电机组件只有一个连接接口，因此不会出现接线混淆的情况，有效地避免了现有技术中，编码器接口与电机动力接口弄错，暴力插接，导致器件无法使用的情况。

具体地说，采用纯数字接口的伺服反馈编码器，编码器所需线缆由原来的六芯线变为两芯线，从而能够实现编码器所需线缆与电机动力线缆二合一，实现伺服电机组件只设置一个电机连接器，降低了伺服电机组件本身对空间的要求，并节约了器件的使用，降低了成本。通过这种方式，实现了伺服电机组件只有一根出线，节省了编码器插座与编码器插头的成本，有效地降低了伺服电机组件对机器人本体的空间需求，减少了布线工作。如，在实际操作时，可以使复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮，编码器子线缆以及电机动力子线缆均容置于线缆绝缘外皮内。其中，电机动力子线缆可以由三芯的电机电源线、两芯的抱闸线以及一芯的接地线组成。这样，电机动力子线缆为六芯的线缆，编码器子线缆为两芯的线缆，即，复合线缆为八芯的线缆，体积较小，节省了布线空间。

不难看出，本实施方式中的机器人本体可以应用于第一实施方式或第二实施方式的机器人中。

与现有技术相比，本实施方式中，机器人本体中伺服电机组件只有一根出线，节约了器件的使用，节省了机器人本体的布线空间，减少了布线工作。并且，机器人本体只设置一个连接器，降低了成本，在接线时，不会出现线缆混淆的情况。

本实用新型第四实施方式涉及一种机器人控制系统。本实施方式中的机器人控制系统可以为第一实施方式所提及到的机器人中的控制系统。

本实用新型第五实施方式涉及一种机器人控制系统。第五实施方式在第四实施方式的基础上加以改进，主要改进之处在于：在本实用新型第五实施方式中，各伺服驱动器均通过复合线缆与第二连接器电性连接。其中，复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮。编码器子线缆以及电机动力子线缆均容置于线缆绝缘外皮内。以机器人为六轴的关节机器人为例，六个伺服驱动器通过六根复合线缆，一一对应地与第二连接器电性连接即可，从而不需要繁琐的走线，操作较为简便。

与现有技术相比，本实施方式中，简化了控制系统内部的走线，易于安装、维修。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人，其特征在于，包括：控制系统、机器人本体以及线缆组件；

所述机器人本体包括第一连接器、带有N条复合线缆的管线包以及N个伺服电机组件；其中，N为自然数；所述伺服电机组件包括：电机本体、纯数字接口的伺服反馈编码器以及电机连接器；所述电机本体以及所述伺服反馈编码器均与所述电机连接器电性连接；

所述管线包中的N条复合线缆一端一一对应的与N个伺服电机组件的电机连接器电性连接，另一端均与所述第一连接器电性连接；其中，所述复合线缆用于传输电机所需电能以及编码器信息；

所述控制系统包括：N个伺服驱动器以及第二连接器；所述N个伺服驱动器均与所述第二连接器电性连接；

所述线缆组件一端与所述第一连接器电性连接，另一端与所述第二连接器电性连接。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮；

所述编码器子线缆以及所述电机动力子线缆均容置于所述线缆绝缘外皮内。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，在所述控制系统中，所述伺服驱动器通过所述复合线缆与所述第二连接器电性连接。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第一、第二连接器为组合式重载连接器；其中，组合式重载连接器包括电机连接模块以及编码器连接模块；

所述线缆组件包括：N条电机电源子线缆、N条抱闸子线缆、N条编码器子线缆以及一接地子线缆；

各所述电机电源子线缆、抱闸子线缆以及所述接地子线缆一端均与所述第一连接器的电机连接模块电性连接，另一端均与所述第二连接器的电机连接模块电性连接；

各所述编码器子线缆一端均与所述第一连接器的编码器连接模块电性连接，另一端均与所述第二连接器的编码器连接模块电性连接。

5.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于，所述线缆组件还包括：线缆绝缘外皮；

所述N条电机电源子线缆、N条抱闸子线缆、N条编码器子线缆以及所述接地子线缆均容置于所述线缆绝缘外皮内。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述伺服反馈编码器的多圈记录方式采用机械齿轮式结构。

7.一种机器人本体，其特征在于，包括：第一连接器、带有N条复合线缆的管线包以及N个伺服电机组件；其中，N为自然数；

所述伺服电机组件包括：电机本体、纯数字接口的伺服反馈编码器以及电机连接器；所述电机本体以及所述伺服反馈编码器均与所述电机连接器电性连接；

所述管线包中的N条复合线缆一端一一对应的与所述N个伺服电机组件的电机连接器电性连接，另一端均与所述第一连接器电性连接；其中，所述复合线缆用于传输电机所需电能以及编码器信息。

8.根据权利要求7所述的机器人本体，其特征在于，所述复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮；

所述编码器子线缆以及所述电机动力子线缆均容置于所述线缆绝缘外皮内。

9.一种机器人控制系统，其特征在于，所述机器人控制系统为权利要求1中所述的机器人中的控制系统。

10.根据权利要求9所述的机器人控制系统，其特征在于，所述伺服驱动器通过复合线缆与所述第二连接器电性连接；

其中，所述复合线缆包括：编码器子线缆、电机动力子线缆以及线缆绝缘外皮；所述编码器子线缆以及所述电机动力子线缆均容置于所述线缆绝缘外皮内。