WO2018120095A1 - 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 - Google Patents
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- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
Definitions
- the present invention relates to the field of robot balance technology, and in particular to a balance system and an industrial robot for an industrial robot.
- Industrial robots are multi-joint robots or multi-degree-of-freedom machines for industrial applications. They can automatically perform work. They are machines that rely on their own power and control to achieve various functions. They are motor-driven motion devices.
- the heavy-duty industrial robot (loading more than 90kg) has a relatively large two-axis load. A reasonable balancing device can make the two-axis load more balanced, the motor selection is more reasonable, and the industrial robot has better motion performance.
- the balance system of the existing industrial robot generally has three modes: gravity type, spring type, and hydraulic type.
- the gravity type uses a counterweight to balance the two-axis load;
- the spring type uses multiple sets of springs to balance the two-axis load;
- the hydraulic type uses a combination of hydraulic and bladder-type accumulators to balance the two-axis load.
- the gravity balance system generally has a large weight, which greatly increases the quality of the industrial robot
- the spring type balance system device has a large mass. When a spring type balance system is used, it is generally required to use multiple sets of spring combinations. The design scheme is complicated, and the life of the spring is limited by the number of reciprocations, and the system often needs maintenance;
- the hydraulic balance system generally adopts the combination of hydraulic cylinder and double accumulator.
- the hydraulic system When hydraulic type is used, the hydraulic system generally needs to provide pressure of 20 MPa or more, which has the risk of leakage, and when the selected accumulator is large in volume, the balance device Interference may occur with the two-axis motion space.
- the technical problem to be solved by the present invention is to provide a balance system and an industrial robot for an industrial robot, which can lightly realize the function of balancing a two-axis load, and is convenient to install without causing motion interference.
- a technical solution adopted by the present invention is to provide a balancing system for an industrial robot, comprising:
- a hydraulic device including a hydraulic cylinder and a piston rod, wherein the hydraulic cylinder is disposed on a base of the industrial robot, one end of the piston rod is inserted in the hydraulic cylinder, and the other end of the piston rod is Mechanical arm connection of an industrial robot;
- An energy storage device connected to the hydraulic cylinder
- hydraulic cylinder comprises:
- a baffle disposed in a cavity of the cylinder of the hydraulic cylinder and coupled to one end of the piston rod to move with movement of the piston rod, and dividing a cavity of the cylinder of the hydraulic cylinder into There are rod chambers and rodless chambers.
- the energy storage device comprises:
- a cylinder of the energy storage device wherein a pressure oil chamber is disposed therein;
- An air bag disposed in the pressure oil chamber
- the pressure oil chamber in the energy storage device communicates with the hydraulic cylinder in the hydraulic device to be in the hydraulic cylinder when the mechanical arm of the industrial robot moves in the first direction Pressure oil flows into the pressure oil chamber to compress the air bag to store energy to the energy storage device; when the mechanical arm of the industrial robot moves in the second direction, the pressure oil Pressure oil in the chamber flows into the hydraulic cylinder, which expands to cause the energy storage device to release energy.
- the rod cavity in the hydraulic cylinder is filled with pressure oil; the pressure oil chamber in the energy storage device is in communication with the rod cavity in the hydraulic cylinder.
- the cylinder of the hydraulic cylinder is integrally formed with the cylinder of the energy storage device to integrate the hydraulic cylinder and the energy storage device.
- the cylinder of the hydraulic cylinder is provided with a connection port corresponding to the position of the rod cavity, so that the rod cavity communicates with the pressure oil chamber in the energy storage device; and the hydraulic cylinder
- the cylinder body is provided with a gas filtering port at a position corresponding to the rodless cavity, so that the rodless cavity communicates with the outside.
- the cylinder of the energy storage device is provided with an airbag inflation port and a pressure oil discharge port, wherein the airbag inflation port is connected with the airbag to be the airbag pre-inflator, the pressure oil discharge port It is connected to the pressure oil chamber to pre-charge, bleed and replenish the pressure oil.
- an industrial robot including a base, a robot arm, a joint, and a balance system, and the joint is disposed between the base and the mechanical arm.
- the balance system is disposed at the joint, and the balance system comprises:
- a hydraulic device including a hydraulic cylinder and a piston rod, wherein the hydraulic cylinder is disposed on a base of the industrial robot, one end of the piston rod is inserted in the hydraulic cylinder, and the other end of the piston rod is Mechanical arm connection of an industrial robot;
- An energy storage device connected to the hydraulic cylinder
- hydraulic cylinder comprises:
- a baffle disposed in a cavity of the cylinder of the hydraulic cylinder and coupled to one end of the piston rod to move with movement of the piston rod, and dividing a cavity of the cylinder of the hydraulic cylinder into There are rod chambers and rodless chambers.
- the energy storage device comprises:
- a cylinder of the energy storage device wherein a pressure oil chamber is disposed therein;
- An air bag disposed in the pressure oil chamber
- the pressure oil chamber in the energy storage device communicates with the hydraulic cylinder in the hydraulic device to be in the hydraulic cylinder when the mechanical arm of the industrial robot moves in the first direction
- Pressure oil flows into the pressure oil chamber to compress the air bag to store energy to the energy storage device; the pressure oil chamber when the mechanical arm of the industrial robot moves in the second direction
- the pressurized oil flows into the hydraulic cylinder, and the airbag expands to cause the energy storage device to release energy.
- the rod cavity in the hydraulic cylinder is filled with pressure oil; the pressure oil chamber in the energy storage device is in communication with the rod cavity in the hydraulic cylinder.
- the cylinder of the hydraulic cylinder is integrally formed with the cylinder of the energy storage device to integrate the hydraulic cylinder and the energy storage device.
- the cylinder of the hydraulic cylinder is provided with a connection port corresponding to the position of the rod cavity, so that the rod cavity communicates with the pressure oil chamber in the energy storage device; and the hydraulic cylinder
- the cylinder body is provided with a gas filtering port at a position corresponding to the rodless cavity, so that the rodless cavity communicates with the outside.
- the cylinder of the energy storage device is provided with an airbag inflation port and a pressure oil discharge port, wherein the airbag inflation port is connected with the airbag to be the airbag pre-inflator, the pressure oil discharge port It is connected to the pressure oil chamber to pre-charge, bleed and replenish the pressure oil.
- the balancing system of the present invention comprises a hydraulic device and an energy storage device.
- the pressure oil in the hydraulic cylinder is injected into the storage tank.
- the device can be configured to store energy to the energy storage device; when the mechanical arm of the industrial robot moves in a second direction opposite to the first direction, the pressure oil in the energy storage device flows into the hydraulic cylinder to be released and stored in the energy storage device energy of. Because the hydraulic device and the energy storage device are combined, the pressure of the hydraulic device and the energy storage device are basically balanced, that is, the pressure of the hydraulic device and the pressure of the energy storage device are basically maintained at the same level, and the effect is equivalent.
- One is the main; compared to the same load level industrial robot without the balance system, the load of the two-axis motor will be significantly balanced, the two-axis motor model can be smaller and the motion performance is better. In this way, the function of balancing the two-axis load is realized lightly, and the installation is convenient, and no motion interference is caused.
- FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a balancing system for an industrial robot according to the present invention
- FIG. 2 is a schematic structural view of an embodiment of an industrial robot of the present invention.
- the embodiment of the invention discloses a balance system and an industrial robot for an industrial robot, which can realize the function of balancing the two-axis load lightly, and is convenient to install without causing motion interference. The details are described below separately.
- FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a balancing system for an industrial robot according to the present invention.
- the balance system for an industrial robot includes: a hydraulic device 1 and an energy storage device 2, wherein
- the hydraulic device 1 includes a hydraulic cylinder 12 and a piston rod 13, wherein the hydraulic cylinder 12 is disposed on a base of the industrial robot, one end of the piston rod 13 is inserted in the hydraulic cylinder 12, and the other end of the piston rod 13 is connected to the mechanical arm of the industrial robot.
- the energy storage device 2 is in communication with the hydraulic cylinder 12.
- the piston rod 13 is movable within the hydraulic cylinder 12, and when the piston rod 13 moves, the mechanical arm of the industrial robot is moved together.
- the pressure oil in the hydraulic cylinder 12 is injected into the energy storage device 2 to store the energy to the energy storage device 2; when the mechanical arm of the industrial robot is along the first direction In the opposite second direction of movement, the pressurized oil in the energy storage device 2 flows into the hydraulic cylinder 12 to release the energy stored in the energy storage device 2.
- the energy storage device 2 stores energy.
- the energy storage device 2 releases energy, and can share the pressure of a part of the hydraulic device, thereby enabling the balance to be balanced.
- the function of the load is easy to install and does not cause motion interference.
- the balancing system of the embodiment of the present invention includes a hydraulic device 1 and an energy storage device 2.
- the pressure oil in the hydraulic cylinder 12 is injected into the energy storage device 2 to store the energy to the storage device.
- the device 2 is capable; when the mechanical arm of the industrial robot moves in a second direction opposite to the first direction, the pressure oil in the energy storage device 2 flows into the hydraulic cylinder 12 to release the energy stored in the energy storage device 2. Because the hydraulic device and the energy storage device are combined, the pressure of the hydraulic device and the energy storage device are basically balanced, that is, the pressure of the hydraulic device and the pressure of the energy storage device are basically maintained at the same level, and the effect is equivalent.
- One is the main; compared to the same load level industrial robot without the balance system, the load of the two-axis motor will be significantly balanced, the two-axis motor model can be smaller and the motion performance is better. In this way, the function of balancing the two-axis load is realized lightly, and the installation is convenient, and no motion interference is caused.
- the hydraulic cylinder 12 includes a cylinder 121 of the hydraulic cylinder 12 and a baffle 122.
- a cylinder is disposed in the cylinder 121 of the hydraulic cylinder 12; the baffle 122 is disposed in the cavity of the cylinder 121 of the hydraulic cylinder 12 and is coupled to one end of the piston rod 13 to move with the movement of the piston rod 13, and to hydraulically
- the cavity of the cylinder block 121 of the cylinder is divided into a rod cavity 1211 and a rodless cavity 1212.
- the energy storage device 2 includes a cylinder 21 of the energy storage device 2 and an air bag 22 .
- a pressure oil chamber 211 is disposed in the cylinder 21 of the energy storage device 2; the air bag 22 is disposed in the pressure oil chamber 211; wherein the pressure oil chamber 211 in the energy storage device 2 communicates with the hydraulic cylinder 12 in the hydraulic device 1 to When the mechanical arm of the industrial robot moves in the first direction, the pressure oil in the hydraulic cylinder 12 flows into the pressure oil chamber 211, thereby compressing the air bag 22 to store energy to the energy storage device 2; in the mechanical arm of the industrial robot When moving in the two directions, the pressure oil in the pressure oil chamber 211 flows into the hydraulic cylinder 12, and the air bag expands to cause the energy storage device 2 to release energy.
- the rod chamber 1211 of the hydraulic cylinder 12 is filled with pressurized oil; the pressure oil chamber 211 of the accumulator device 2 communicates with the rod chamber 1211 of the hydraulic cylinder 12.
- the cylinder 121 of the hydraulic cylinder 12 is integrally formed with the cylinder 21 of the energy storage device 2 to integrate the hydraulic cylinder 12 and the energy storage device 2.
- the cylinder 121 of the hydraulic cylinder 12 is provided with a connection port 1213 corresponding to the rod cavity 1211, so that the rod cavity 1211 communicates with the pressure oil chamber 211 in the energy storage device 2; and the cylinder 121 of the hydraulic cylinder 12 A filter port 1214 is provided at a position corresponding to the rodless chamber 1212 so that the rodless chamber 1212 communicates with the outside.
- the cylinder 21 of the energy storage device 2 is provided with an air bag inflation port 212 and a pressure oil discharge port 213, wherein the air bag inflation port 212 is connected with the air bag 22 to pre-inflate the air bag 22, and the pressure oil discharge port 213 and the pressure
- the oil chamber 211 is connected to pre-charge, bleed and replenish the pressurized oil.
- the balancing system is mounted at the joint of an industrial robot.
- the balance system can store the gravity potential energy of the robot body to compress the energy storage device; when the motor drives the robot joint to move in the second direction, the balance system can release the stored pressure energy. It is converted into the gravitational potential energy of the robot body.
- the above balance system basically balances the pressure of the hydraulic device with the pressure of the energy storage device, that is, the pressure of the hydraulic device and the pressure of the energy storage device are basically maintained at the same level, and the effect is equivalent, and is not dominated by any one.
- the specific work methods are as follows:
- the hydraulic cylinder 12 of the balance system hydraulic device 1 is connected to the robot base, and the piston rod 13 is connected to the boom; the energy storage device 2 is pre-charged with a certain pressure value, and the pressure value depends on the design requirement; the rod chamber 1211 of the hydraulic cylinder 12 is always In a high pressure state, a pulling force is generated on the boom to reduce the load of the two-axis motor; when the boom moves in the first direction (for example, moving downward), the pressure oil is pressed into the energy storage device 2, thereby compressing the airbag 22 to store energy. When the boom moves in the second direction (for example, moving upward), the airbag 22 releases energy.
- the load of the two-axis motor is obviously balanced, and the two-axis motor model can be smaller and the motion performance is better.
- the mass of the gravity balance system and the spring balance system are light
- the energy storage device is built in the hydraulic cylinder, and the integration degree is high, the volume is small, and the installation is more convenient;
- the design outline is simple and it is not easy to produce motion interference
- the balance system is easy to install, the interface is clear, and the maintenance is convenient.
- FIG. 2 is a schematic structural view of an embodiment of an industrial robot according to the present invention.
- the industrial robot includes a base 100, a robot arm 200, a joint 300, and a balance system 400.
- the joint 300 is disposed on the base 100 and the robot arm 200.
- the balancing system 400 is disposed at the joint 300, and the balancing system 400 is any of the balancing systems described above.
- the balancing system 400 is any of the balancing systems described above. For details, refer to the description of the balancing system described above, and no further description is provided herein.
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Abstract
一种用于工业机器人的平衡系统（400）及工业机器人，该平衡系统包括：液压装置（1），其包括液压缸（12）和活塞杆（13），其中液压缸（12）设置在工业机器人的底座（100）上，活塞杆（13）的一端插设在液压缸（12）内，活塞杆（13）的另一端与工业机器人的机械臂（200）连接；蓄能装置（2），与液压缸（12）相连通；其中，当工业机器人的机械臂（200）沿第一方向运动时，液压缸（12）中的压力油注入至蓄能装置（2），以将能量储存至蓄能装置（2）；当工业机器人的机械臂（200）沿与第一方向相反的第二方向运动时，蓄能装置（2）中的压力油流入液压缸（12），以释放储存在蓄能装置（2）中的能量。通过上述方式，能够轻便地实现平衡二轴负载的功能，同时安装方便，不会带来运动干涉。
Description
【技术领域】
本发明涉及机器人平衡技术领域，特别是涉及一种用于工业机器人的平衡系统及工业机器人。
【背景技术】
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器；它是由电机驱动的运动装置。重型工业机器人（负载90kg以上）的二轴负载相对较大，合理的平衡装置可以让二轴负载更均衡，电机选型更合理，工业机器人的运动性能更好。
现有技术中，现有工业机器人的平衡系统一般有三种方式：重力式、弹簧式以及液压式。重力式采用配重来平衡二轴负载；弹簧式采用多组弹簧来平衡二轴负载；液压式采用液压和气囊式蓄能器的组合形式来平衡二轴负载。
对于现有的三种平衡系统，都存在不同的缺点：
重力式平衡系统一般配重很大，极大增加了工业机器人整机质量；
弹簧式平衡系统装置质量较大，单纯采用弹簧式平衡系统时一般需选用多组弹簧组合形式，设计方案复杂，且弹簧的寿命受往复次数限制，系统经常需要维护；
液压式平衡系统一般采用液压缸加双蓄能器的组合形式，单纯采用液压式时一般需要液压系统提供20MPa以上的压力，有泄漏风险，且当所选蓄能器体积较大时，平衡装置与二轴运动空间可能发生干涉。
由此可见，提供一种能够轻便地实现平衡二轴负载的功能，且安装方便，不会带来运动干涉的工业机器人尤为重要。
【发明内容】
本发明主要解决的技术问题是提供一种用于工业机器人的平衡系统及工业机器人，能够轻便地实现平衡二轴负载的功能，同时安装方便，不会带来运动干涉。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于工业机器人的平衡系统，包括：
液压装置，其包括液压缸和活塞杆，其中所述液压缸设置在所述工业机器人的底座上，所述活塞杆的一端插设在所述液压缸内，所述活塞杆的另一端与所述工业机器人的机械臂连接；
蓄能装置，与所述液压缸相连通；
其中，当所述工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，所述液压缸中的压力油注入至所述蓄能装置，以将能量储存至所述蓄能装置；当所述工业机器人的机械臂沿与所述第一方向相反的第二方向运动时，所述蓄能装置中的压力油流入所述液压缸，以释放储存在所述蓄能装置中的能量。
其中，所述液压缸包括：
液压缸的缸体，其内设置有腔体；
挡板，其设置在所述液压缸的缸体的腔体内且与所述活塞杆的一端连接以随着所述活塞杆的运动而运动，并将所述液压缸的缸体的腔体分成有杆腔和无杆腔。
其中，所述蓄能装置包括：
蓄能装置的缸体，其内设置有压力油腔；
气囊，设置在所述压力油腔内；
其中，所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压装置中的所述液压缸相通，以在所述工业机器人的机械臂沿所述第一方向运动时，所述液压缸中的压力油流入至所述压力油腔内，从而压缩所述气囊，以将能量储存至所述蓄能装置；在所述工业机器人的机械臂沿所述第二方向运动时，所述压力油腔中的压力油流入至所述液压缸中，所述气囊膨胀以使所述蓄能装置释放能量。
其中，所述液压缸中的所述有杆腔填充有压力油；所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压缸中的所述有杆腔相通。
其中，所述液压缸的缸体与所述蓄能装置的缸体一体成型以使液压缸和所述蓄能装置集成在一起。
其中，所述液压缸的缸体对应所述有杆腔的位置处开设有连接口，以使所述有杆腔与所述蓄能装置中的所述压力油腔相通；而所述液压缸的缸体对应所述无杆腔的位置处设置有滤气口，以使所述无杆腔与外界相通。
其中，所述蓄能装置的缸体上开设有气囊充气口和压力油泄放口，其中，所述气囊充气口与所述气囊相连以为所述气囊预充气体，所述压力油泄放口与所述压力油腔相连以预充、泄放和补充压力油。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种工业机器人，其包括底座、机械臂、关节和平衡系统，所述关节设置在所述底座和所述机械臂之间，而所述平衡系统设置在所述关节处，且所述平衡系统包括：
液压装置，其包括液压缸和活塞杆，其中所述液压缸设置在所述工业机器人的底座上，所述活塞杆的一端插设在所述液压缸内，所述活塞杆的另一端与所述工业机器人的机械臂连接；
蓄能装置，与所述液压缸相连通；
其中，当所述工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，所述液压缸中的压力油注入至所述蓄能装置，以将能量储存至所述蓄能装置；当所述工业机器人的机械臂沿与所述第一方向相反的第二方向运动时，所述蓄能装置中的压力油流入所述液压缸，以释放储存在所述蓄能装置中的能量。
其中，所述液压缸包括：
液压缸的缸体，其内设置有腔体；
挡板，其设置在所述液压缸的缸体的腔体内且与所述活塞杆的一端连接以随着所述活塞杆的运动而运动，并将所述液压缸的缸体的腔体分成有杆腔和无杆腔。
其中，所述蓄能装置包括：
蓄能装置的缸体，其内设置有压力油腔；
气囊，设置在所述压力油腔内；
其中，所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压装置中的所述液压缸相通，以在所述工业机器人的机械臂沿所述第一方向运动时，所述液压缸中的压力油流入至所述压力油腔内，从而压缩所述气囊以将能量储存至所述蓄能装置；在所述工业机器人的机械臂沿所述第二方向运动时，所述压力油腔中的压力油流入至所述液压缸中，所述气囊膨胀以使所述蓄能装置释放能量。
其中，所述液压缸中的所述有杆腔填充有压力油；所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压缸中的所述有杆腔相通。
其中，所述液压缸的缸体与所述蓄能装置的缸体一体成型以使液压缸和所述蓄能装置集成在一起。
其中，所述液压缸的缸体对应所述有杆腔的位置处开设有连接口，以使所述有杆腔与所述蓄能装置中的所述压力油腔相通；而所述液压缸的缸体对应所述无杆腔的位置处设置有滤气口，以使所述无杆腔与外界相通。
其中，所述蓄能装置的缸体上开设有气囊充气口和压力油泄放口，其中，所述气囊充气口与所述气囊相连以为所述气囊预充气体，所述压力油泄放口与所述压力油腔相连以预充、泄放和补充压力油。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的平衡系统包括液压装置、蓄能装置，当工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，液压缸中的压力油注入至蓄能装置，以将能量储存至蓄能装置；当工业机器人的机械臂沿与第一方向相反的第二方向运动时，蓄能装置中的压力油流入液压缸，以释放储存在蓄能装置中的能量。由于将液压装置和蓄能装置组合在一起，将液压装置承压与蓄能装置承压基本均衡处理，即液压装置承压与蓄能装置承压基本保持同一数量级别，作用相当，不以任一为主；相比于没有该平衡系统的同负载级别工业机器人，二轴电机的负载会得到明显均衡，二轴电机型号可以更小，运动性能更佳。通过这种方式，轻便地实现平衡二轴负载的功能，同时安装方便，不会带来运动干涉。
【附图说明】
图1是本发明用于工业机器人的平衡系统一实施方式的结构示意图；
图2是本发明工业机器人一实施方式的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，均属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种用于工业机器人的平衡系统及工业机器人，能够轻便地实现平衡二轴负载的功能，且安装方便，不会带来运动干涉。以下分别进行详细描述。
请参见图1，图1是本发明用于工业机器人的平衡系统一实施方式的结构示意图。该用于工业机器人的平衡系统包括：液压装置1和蓄能装置2，其中，
液压装置1包括液压缸12和活塞杆13，其中液压缸12设置在工业机器人的底座上，活塞杆13的一端插设在液压缸12内，活塞杆13的另一端与工业机器人的机械臂连接；蓄能装置2与液压缸12相连通。活塞杆13在液压缸12内可移动，当活塞杆13移动时，带动工业机器人的机械臂一起运动。
其中，当工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，液压缸12中的压力油注入至蓄能装置2，以将能量储存至蓄能装置2；当工业机器人的机械臂沿与第一方向相反的第二方向运动时，蓄能装置2中的压力油流入液压缸12，以释放储存在蓄能装置2中的能量。当机械臂沿第一方向运动时，蓄能装置2储存能量，当机械臂沿第二方向运动时，蓄能装置2释放能量，可以分担部分液压装置的压力，进而能够轻便地实现平衡二轴负载的功能，同时安装方便，不会带来运动干涉。
本发明实施方式的平衡系统包括液压装置1、蓄能装置2，当工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，液压缸12中的压力油注入至蓄能装置2，以将能量储存至蓄能装置2；当工业机器人的机械臂沿与第一方向相反的第二方向运动时，蓄能装置2中的压力油流入液压缸12，以释放储存在蓄能装置2中的能量。由于将液压装置和蓄能装置组合在一起，将液压装置承压与蓄能装置承压基本均衡处理，即液压装置承压与蓄能装置承压基本保持同一数量级别，作用相当，不以任一为主；相比于没有该平衡系统的同负载级别工业机器人，二轴电机的负载会得到明显均衡，二轴电机型号可以更小，运动性能更佳。通过这种方式，轻便地实现平衡二轴负载的功能，同时安装方便，不会带来运动干涉。
其中，液压缸12包括：液压缸12的缸体121和挡板122。液压缸12的缸体121内设置有腔体；挡板122设置在液压缸12的缸体121的腔体内且与活塞杆13的一端连接以随着活塞杆13的运动而运动，并将液压缸的缸体121的腔体分成有杆腔1211和无杆腔1212。
其中，蓄能装置2包括：蓄能装置2的缸体21和气囊22。蓄能装置2的缸体21内设置有压力油腔211；气囊22设置在压力油腔211内；其中，蓄能装置2中的压力油腔211与液压装置1中的液压缸12相通，以在工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，液压缸12中的压力油流入至压力油腔211内，从而压缩气囊22以将能量储存至蓄能装置2；在工业机器人的机械臂沿第二方向运动时，压力油腔211中的压力油流入至液压缸12中，气囊膨胀以使蓄能装置2释放能量。
其中，液压缸12中的有杆腔1211填充有压力油；蓄能装置2中的压力油腔211与液压缸12中的有杆腔1211相通。
其中，液压缸12的缸体121与蓄能装置2的缸体21一体成型以使液压缸12和蓄能装置2集成在一起。
其中，液压缸12的缸体121对应有杆腔1211的位置处开设有连接口1213，以使有杆腔1211与蓄能装置2中的压力油腔211相通；而液压缸12的缸体121对应无杆腔1212的位置处设置有滤气口1214，以使无杆腔1212与外界相通。
其中，蓄能装置2的缸体21上开设有气囊充气口212和压力油泄放口213，其中，气囊充气口212与气囊22相连以为气囊22预充气体，压力油泄放口213与压力油腔211相连以预充、泄放和补充压力油。
该平衡系统安装于工业机器人的关节处。当电机驱动机器人关节向第一方向运动时，平衡系统可将机器人本体的重力势能压缩蓄能装置而存储起来；当电机驱动机器人关节向第二方向运动时，平衡系统可将存储的压力能释放出来转换为机器人本体的重力势能。
上述平衡系统，将液压装置承压与蓄能装置承压基本均衡处理，即液压装置承压与蓄能装置承压基本保持同一数量级别，作用相当，不以任一为主。具体工作方式如下：
该平衡系统液压装置1的液压缸12与机器人底座连接，活塞杆13与大臂连接；蓄能装置2预充一定压力值，压力值大小取决于设计需求；液压缸12的有杆腔1211始终处于高压状态，对大臂形成拉力，以减少二轴电机负载；大臂沿第一方向运动（例如：往下运动）时，压力油被压入蓄能装置2，进而压缩气囊22，储存能量；大臂沿第二方向运动（例如：往上运动）时，气囊22释放能量。
上述平衡系统，相比于没有该平衡系统的同负载级别工业机器人，二轴电机的负载会得到明显均衡，二轴电机型号可以更小，运动性能更佳。
上述液压装置和蓄能装置组合而成的平衡系统，具有如下的优点：
第一、比重力式平衡系统与弹簧式平衡系统的质量均轻；
第二、蓄能装置内置于液压缸，一体化程度高，体积小，更加方便安装；
第三、设计轮廓简洁，不易产生运动干涉；
第四、平衡系统整体安装方便，接口清晰，维护方便。
参见图2，图2是本发明工业机器人一实施方式的结构示意图，该工业机器人包括：底座100、机械臂200、关节300和平衡系统400，其中，关节300设置在底座100和机械臂200之间，而平衡系统400设置在关节300处，且平衡系统400为上述平衡系统中的任一平衡系统，具体内容请参见上述平衡系统的说明，在此不再赘叙。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (14)
- 一种用于工业机器人的平衡系统，其特征在于，包括：液压装置，包括液压缸和活塞杆，其中所述液压缸设置在所述工业机器人的底座上，所述活塞杆的一端插设在所述液压缸内，所述活塞杆的另一端与所述工业机器人的机械臂连接；蓄能装置，与所述液压缸相连通；其中，当所述工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，所述液压缸中的压力油注入至所述蓄能装置，以将能量存储至所述储能装置；当所述工业机器人的机械臂沿与所述第一方向相反的第二方向运动时，所述蓄能装置中的压力油流入所述液压缸，以释放储存在所述蓄能装置中的能量。
- 根据权利要求1所述的平衡系统，其特征在于，所述液压缸包括：液压缸的缸体，其内设置有腔体；挡板，其设置在所述液压缸的缸体的腔体内且与所述活塞杆的一端连接，以随着所述活塞杆的运动而运动，并将所述液压缸的缸体的腔体分成有杆腔和无杆腔。
- 根据权利要求2所述的平衡系统，其特征在于，所述蓄能装置包括：蓄能装置的缸体，其内设置有压力油腔；气囊，设置在所述压力油腔内；其中，所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压装置中的所述液压缸相通，以在所述工业机器人的机械臂沿所述第一方向运动时，所述液压缸中的压力油流入至所述压力油腔内，从而压缩所述气囊以使所述蓄能装置储存能量；在所述工业机器人的机械臂沿所述第二方向运动时，所述压力油腔中的压力油流入至所述液压缸中，所述气囊膨胀以使所述蓄能装置释放能量。
- 根据权利要求3所述的平衡系统，其特征在于，所述液压缸中的所述有杆腔填充有压力油；所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压缸中的所述有杆腔相通。
- 根据权利要求4所述的平衡系统，其特征在于，所述液压缸的缸体与所述蓄能装置的缸体一体成型，以使液压缸和所述蓄能装置集成在一起。
- 根据权利要求4所述的平衡系统，其特征在于，所述液压缸的缸体对应所述有杆腔的位置处开设有连接口，以使所述有杆腔与所述蓄能装置中的所述压力油腔相通；而所述液压缸的缸体对应所述无杆腔的位置处设置有滤气口，以使所述无杆腔与外界相通。
- 根据权利要求4所述的平衡系统，其特征在于，所述蓄能装置的缸体上开设有气囊充气口和压力油泄放口，其中，所述气囊充气口与所述气囊相连以为所述气囊预充气体，所述压力油泄放口与所述压力油腔相连以预充、泄放和补充压力油。
- 一种工业机器人，其包括底座、机械臂、关节和平衡系统，其特征在于，所述关节设置在所述底座和所述机械臂之间，而所述平衡系统设置在所述关节处，且所述平衡系统包括：液压装置，其包括液压缸和活塞杆，其中所述液压缸设置在所述工业机器人的底座上，所述活塞杆的一端插设在所述液压缸内，所述活塞杆的另一端与所述工业机器人的机械臂连接；蓄能装置，与所述液压缸相连通；其中，当所述工业机器人的机械臂沿第一方向运动时，所述液压缸中的压力油注入至所述蓄能装置，以将能量储存至所述蓄能装置；当所述工业机器人的机械臂沿与所述第一方向相反的第二方向运动时，所述蓄能装置中的压力油流入所述液压缸，以释放储存在所述蓄能装置中的能量。
- 根据权利要求8所述的工业机器人，其特征在于，所述液压缸包括：液压缸的缸体，其内设置有腔体；挡板，其设置在所述液压缸的缸体的腔体内且与所述活塞杆的一端连接以随着所述活塞杆的运动而运动，并将所述液压缸的缸体的腔体分成有杆腔和无杆腔。
- 根据权利要求9所述的工业机器人，其特征在于，所述蓄能装置包括：蓄能装置的缸体，其内设置有压力油腔；气囊，设置在所述压力油腔内；其中，所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压装置中的所述液压缸相通，以在所述工业机器人的机械臂沿所述第一方向运动时，所述液压缸中的压力油流入至所述压力油腔内，从而压缩所述气囊以使所述蓄能装置储存能量；在所述工业机器人的机械臂沿所述第二方向运动时，所述压力油腔中的压力油流入至所述液压缸中，所述气囊膨胀以使所述蓄能装置释放能量。
- 根据权利要求10所述的工业机器人，其特征在于，所述液压缸中的所述有杆腔填充有压力油；所述蓄能装置中的所述压力油腔与所述液压缸中的所述有杆腔相通。
- 根据权利要求11所述的工业机器人，其特征在于，所述液压缸的缸体与所述蓄能装置的缸体一体成型以使液压缸和所述蓄能装置集成在一起。
- 根据权利要求11所述的工业机器人，其特征在于，所述液压缸的缸体对应所述有杆腔的位置处开设有连接口，以使所述有杆腔与所述蓄能装置中的所述压力油腔相通；而所述液压缸的缸体对应所述无杆腔的位置处设置有滤气口，以使所述无杆腔与外界相通。
- 根据权利要求11所述的工业机器人，其特征在于，所述蓄能装置的缸体上开设有气囊充气口和压力油泄放口，其中，所述气囊充气口与所述气囊相连以为所述气囊预充气体，所述压力油泄放口与所述压力油腔相连以预充、泄放和补充压力油。
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