[发明专利]非正交六轴示教杆

说明书

技术领域

本发明涉及机器人示教工具，尤其涉及一种非正交六轴示教杆。

背景技术

随着社会不断的进步，人们越来越重视工作环境对自身健康的影响，从而造成各种对人身伤害较大的岗位越来越难以招到人，用工成本也越来越高，甚至一些岗位出现了招不到人的现象。自2015年国家启动工业4.0规划，机器人应用的领域越来越广，但是机器人的操作编程需要操作者具有一定的专业知识和一定的编程经验，对操作者有极高的要求，而工厂内的员工大多都不满足要求，工厂又不可能去花时间培养这样的人才，为了适应工厂这种情况，需要研发一种即使普通工人也能操作的机器人，这个时候出现了几种解决方案。

1、示教盒编程(在线示教编程)。操作者通过操作机器人示教盒来控制机器人轨迹移动，并记录机器人当前位置坐标、各关节角度、末端直角坐标和机器人姿态信息，在线编程完成后控制器将整个轨迹运动数据转换成机器人执行代码并存储在机器人控制器中，操作者通过示教盒操作终端打开存储的程序并执行。由于在线示教编程在操作过程中需要编程者精细设计每一步运行轨迹，同时控制器需要记录机器人运行轨迹过程中多种信息(包含坐标、关节角度、姿态信息)每一次运行轨迹都需保存，最后由控制器转换为机器人可执行代码并控制机器人动作。示教编程操作相对复杂，对操作者有较高要求，需具有一定的相关专业知识，在使用者示教编程过程中易因人为操作失误造成危险碰撞，同时编程操作繁琐，易因为某个运动轨迹有误或某阶段运行轨迹未被保存而使整个轨迹规划失败，造成危险动作和时间上的浪费。编程繁琐复杂也同样带来对不同的工况应用上的不便，在工况相近的情况下，无法利用相似的程序，仍需重新编程且每一种工况都需要长时间的编程和优化，占用用户大量宝贵的时间。

2、离线编程。通过离线编程软件导入机器人及工件三维模型。利用三维模型仿真技术，通过对工件的三维轮廓曲线规划目标轨迹，并在离线状态下不断模拟优化达到最佳运行状态后生成机器人控制器可识别并编译执行控制机器人运动的代码。将代码导入到机器人控制器执行与离线状态下模拟的一比一的运行轨迹、动作姿态等。离线编程对使用者有较高的要求，需要使用者有较高的软件基础知识和结构知识；离线编程模拟仿真前需要对现场工况进行具体了解并对目标工件进行精确三维数据测量，同时工况环境的改变对机器人运行影响较大。

3、机器人拖动示教编程。通过在机器人本体上加装6自由度力矩传感器和液压助力装置，当拖动机器人本体模拟作业时，系统开始同步记录各关节编码器位置信息和传感器输出信号，模拟作业完成后系统将记录的数据生成机器人可执行的程序代码，机器人依照程序开始自动作业。机器人拖动示教编程中力矩传感器易受外界因素影响，造成动作的卡顿和不顺畅，增加操作者使用难度。对操作者有较高的依赖性，操作者需时间适应拖动示教中力矩传感器反馈带来动作上的变化；直接拖动机器人本体，在安全上有一定的隐患。

4、拖动示教杆示教。当前市面上的拖动示教杆与机器人DH值相同，长度尺寸相同，安装有6个编码器，每个关节轴安装阻尼器；人工拖动示教杆的同时6个编码器实时反馈数据给控制器，控制器通过软件计算生成人工拖动轨迹的程序，机器人开始依照生成的轨迹程序运行。此拖动示教杆由于为正交构型，空间自由度不够，关节角度小，末端空间运用不够灵活，且目前市面上示教杆采用6个高精度编码器，价格高昂，占示教杆总成本的70％，对客户来说不够经济实惠。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种非正交六轴示教杆，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非正交六轴示教杆，由于采用了非正交的结构形式，能满足更加复杂的空间作业轨迹示教，轨迹优化性强。

本发明的另一目的在于提供一种非正交六轴示教杆，其腕关节灵活性强，能在空间小、工况复杂的情况下灵活操作。

本发明的又一目的在于提供一种非正交六轴示教杆，在各个关节处采用电位器，保证高精度的同时极大降低制造成本，性价比突出。

本发明的目的是这样实现的，一种非正交六轴示教杆，所述非正交六轴示教杆包括：

第一转动轴，所述第一转动轴竖直设置，所述第一转动轴的上端固定第一拐臂，所述第一拐臂向所述第一转动轴的一侧水平伸出；

大臂，所述大臂的第一端通过第二转动轴转动连接所述第一拐臂，所述第二转动轴的轴线与所述第一拐臂的伸出方向一致；所述大臂的第二端通过第三转动轴转动连接第二拐臂，所述第二拐臂向所述大臂的一侧水平伸出，所述第三转动轴的轴线与所述第二转动轴的轴线平行；