[发明专利]平面多自由度机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种平面多自由度机器人。

背景技术

随着现代科学技术的发展，对机械产品设计有了严重的挑战，高速度、高精度、高灵 活度、轻质量及低能耗等成为现代机械设备的发展趋势，平面多自由度机器人具有结构紧 凑、定位精确、效率高及灵活度高等优点，具有重要的研究意义，其系统一般采用直流伺 服电机和高精密谐波减速器，电机处的编码器有增量式和绝对式两种，在上位机控制方面， 通常为以PC机为基础的运动控制系统，对于现场环境恶劣、干扰大的场合采用PLC控制 系统。欠驱动机器人是指机器人的某个或某些关节不具有驱动装置，驱动的减少，使机器 人的重量减轻了，成本也降低了，同时也减少了能源的消耗，当机器人的某个关节驱动无 法工作而又无法更换的情况下，如太空、深海及核工业环境，可以运用欠驱动控制理论实 现预期的任务，具有重要的现实意义，在仿人仿生物的领域应用欠驱动控制理论可以使其 动作更优美，同时平面欠驱动系统是一类特殊的非完整系统，属于二阶非完整系统，通过 对其特殊性进行研究可能得到较好的结果，使对非线性系统有更深入与全面的理解，具有 理论意义。

目前平面机器人的研究主要为二自由度节机器人，三自由度及更高自由度研究很少涉 及，同时欠驱动机器人的研究一般也集中在两关节机器人，多自由度的研究很少，特别是 实验研究。

发明内容

针对上述现有的研究现状，本发明的目的是提供一种平面多自由度机器人，并且同一 机器人通过将关节的电机替换成制动器，可以进行欠驱动机器人的研究。

本发明是采用以下技术手段实现的：

一种平面多自由度机器人，包括机械臂、电机、编码器和机座，机器人的四个机械臂 之间及机械臂与机架之间均以转动副形式连接，机器人的数个关节结构相似；所述的关节 采用电机和/或制动器；

所述的关节的上部设有编码器和光电控制装置，编码器底座与限位开关联接；在所述 的机械臂并与编码器轴25联接，遮光板2与第一机械臂1固定联接，轴承内盖18与第一 机械臂1固定联接，同时与中心轴21固定联接，编码器轴25与轴承内盖18固定联接； 第一轴承外盖20与第二机械臂6固定联接，并与第一制动器底座30固定联接；橡胶挡垫 28与第二机械臂6固定联接，第一制动器底座30与第一制动器32固定联接，制动器轴 31与第一中心轴21固定联接；第二关节7中的第二电机轴37与第二中心轴33固定联接； 第三关节10结构与第二关节7相同；第四关节12中轴承外盖43与第一法兰盘42固定联 接，第一法兰盘42与第二法兰盘13固定联接，第一法拉盘13与机架15固定联接；

所述的第一关节安装第一制动器32和/或安装第一电机24，电机底座22与第一轴承 外盖20固定联接，并与第一电机24固定联接；第二关节7安装第二制动器41和/或安装 第二电机38；第二电机底座36与第二轴承外盖36固定联接，并与第二电机38固定联接。

前述的关节的驱动装置采用直流无刷伺服电机。

前述的制动器为失电制动的电磁制动器。

前述的光电控制装置包括发光二极管4，并与运动控制卡进行连接。

前述的第二机械臂6与限制第一机械臂极限位置的橡胶挡垫28固定联接。

本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：

本发明机器人，可以进行离线编程并编制出人机交互界面，人机交互基面可以进行机 械臂运动的相关参数进行设置，同时可以监测各个关节的运动状态，通过实验PC机将程 序指令传递给运动控制卡，运动控制卡通过控制伺服驱动器可以分别控制各个直流伺服电 机的运动，编码器实时反馈关节的位置信息，三维测试仪通过发光二极管实时反馈机械臂 的位置信息，当达到期望的运动时，电机运动停止。通过发光二极管4，Optotrak三维测 试仪可以检测机械臂的位置信息，并且可以反馈给运动控制卡。补偿关节柔性与机械臂柔 性所带来的运动误差。本发明能够实现多自由度的全驱动机器人的相关领域研究，同时也 可以进行欠驱动机器人的相关领域研究。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是第一关节安装电机结构示意图；

图3是第一关节制动器时结构示意图

图4是第二关节安装电机时结构示意图；

图5是第二关节安装制动器时结构示意图；