[发明专利]一种新型关节型工业机器人平衡缸

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是指一种新型关节型工业机器人平衡缸。

背景技术

工业机器人是能用于编程的，执行工业任务的机械缸。在完成某种抓放、搬运物体或操持工具等工作中，如工业机器人手臂、翻转工作台等，存在着这样的问题：由于运动杆臂绕其转轴摆转时，其重心不通过转轴，而且随着运动的位置、速度、加速度的变化，重心的落点也发生变化，因而产生了变化的偏重力矩，这不仅影响了机器的动态特性，有时会超过驱动缸的最大输出力矩，使机器不能正常运动。所以，设计好一套行之有效的平衡机构来克服偏重力矩，对最大限度地减少电力消耗，获得小的体积与重量，改善机器的工作性能都有着至关重要的意义。

工业机器人常用的平衡方式有重力式，弹簧式、气缸式、机械阻尼等，其中，重力平衡机构最简单，但只适用于载荷不变的场合，如采用配重，会使手臂的质量和惯性增加，从而使得动力学特性变坏，所需驱动力矩增加。弹簧平衡方式具有结构简单重量轻，对环境温度不敏感，调整使用方便等优点，但是弹簧刚度不能调节，故难以实现不同载荷，不同位置下的完全平衡。现有技术中工业机器人采用平衡缸多采用氮气平衡缸，这种平衡缸压力机正常工作时，平衡缸内流速较高，缸内气体不断压缩或者压缩空气经由平衡缸进气口会不断充入缸内，如处理不当容易导致平衡缸温升较高，而且为了防止缸体内高压气体的泄露，对密封、压力充注和调节方面提出了更高的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新型关节型工业机器人平衡缸，能够完善工业机器人的平衡方式，提高系统的稳定性。

基于上述目的本发明提供的一种新型关节型工业机器人平衡缸，包括缸体、左缸盖、右缸盖、安全组合弹簧、活塞杆、磁流变液和线圈；

其中，所述缸体呈上下封闭、左右不封闭，所述左缸盖、右缸盖分别安装在该缸体的左、右两侧；在所述缸体内充满所述的磁流变液，并且所述安全组合弹簧、所述活塞杆和所述线圈都分别设置在所述缸体内部；并且，所述安全组合弹簧一端固定在所述左缸盖内壁上，另一端与所述活塞杆的一端固定，该活塞杆的另一端穿出所述右缸盖；同时，前后两个所述的线圈分别缠绕在所述活塞杆上。

可选地，所述活塞杆与所述缸体均用低碳钢制成，并且所述活塞杆上缠绕有所述的线圈，因而形成了一个磁通回路，使所述活塞杆与所述缸体形成的环状流口具有的磁通密度，通过调整所述线圈的电流，改变所述磁流变液的粘度，进而改变所述平衡缸的阻尼系数。

进一步地，所述平衡缸还包括密封圈，所述活塞杆穿出所述右缸盖并与所述右缸盖接触的部分通过所述密封圈进行紧固、密封。

可选地，所述的平衡缸所安装的安全组合弹簧由3种不同直径、不同弹性模量弹簧组成。

进一步地，所述缸体的缸径为210mm。

另外，本发明还提供了一种新型关节型工业机器人，包括上面所述的平衡缸、机器人底座、大臂、大臂安装底座、第一平衡杆、第二平衡杆、小臂、第三平衡杆和重物连接杆；

所述新型关节型工业机器人平衡缸的左缸盖与所述机器人底座固定，所述新型关节型工业机器人平衡缸的活塞杆穿出右缸盖的端部与所述大臂连接；所述大臂安装底座固定于大臂安装底座机器人底座上，所述第一平衡杆与所述大臂的两端分别通过连接杆连接，同时所述第一平衡杆、所述大臂与所述的连接杆的节点均采用销轴连接；并且，所述第二平衡杆的一端同时与所述小臂、所述大臂通过销轴连接，所述第二平衡杆的另一端与所述第三平衡杆的一端通过销轴连接；所述小臂的另一端与所述第三平衡杆的另一端之间通过连接杆连接，而且所述小臂的该端、所述第三平衡杆的该端均采用销轴与所述的连接杆连接；与此同时，所述小臂的该端、所述第三平衡杆的该端还分别通过所述重物连接杆与重物连接。

可选地，所述活塞杆上缠绕两个线圈，所述线圈电流为1.5A，在承载重物为450kg情况下，所述活塞杆有效运动位移范围150mm，所述大臂最高转速为15r/min。

从上面所述可以看出，本发明提供的一种新型关节型工业机器人平衡缸，通过缸体呈上下封闭、左右不封闭，左缸盖、右缸盖分别安装在该缸体的左、右两侧；在所述缸体内充满所述的磁流变液，并且安全组合弹簧、活塞杆和线圈都分别设置在所述缸体内部；并且，安全组合弹簧一端固定在左缸盖内壁上，另一端与活塞杆的一端固定，该活塞杆的另一端穿出右缸盖；同时，前后两个线圈分别缠绕在活塞杆上。从而，本发明所述的新型关节型工业机器人平衡缸能够有效地克服现有技术中工业机器人平衡缸存在的安全性低、难控制、可靠性差等缺点。

附图说明