[发明专利]一种模块化结构的机器人及其控制方法

说明书

本发明公开了一种模块化结构的机器人及其控制方法，其中，机器人包括控制器和机器人，所述机器人包括基座、末端执行模块以及两者之间交替连接的中空关节模块和连接模块，通过调整中空关节模块和连接模块改变机器人的自由度和输出力矩，控制器通过连接线依次与中空关节模块和末端执行模块串联连接，所述连接线贯穿中空关节模块和连接模块；所述中空关节模块用于根据控制信息控制连接模块或末端执行模块进行旋转运动；述控制器用于将控制信息传输给中空关节模块和末端执行模块，从而控制中空关节模块和末端执行模块的工作状态。本发明的机器人具有更高的灵活性，且控制机器人的方法灵活简单，可广泛应用于机器人领域。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种模块化结构的机器人及其控制方法。

背景技术

随着工业自动化的发展，机器人的使用越来越广泛。面对越来越多的应用要求，机器人的发展也呈现多样化。例如，目前已经有用于工厂的装配机器人，金属焊接机器人，也有用于与工人进行人机合作的协作机器人。这种发展呈现出的趋势是机器人呈现特种化，根据不同的需求设计制造不同的机器人，以最大化自动化的效果。而与特种机器人相对应的模块化机器人，特点是它们没有唯一的自由度，可以根据用户需要增加换删除模块，以扩大机器人的使用灵活度。

专利CN102101290A中提供的模块化重构机器人是一种较为简单的模块化机器人，可将模块化运用于机器人本身结构中，但其结构比较单一，连接方式存有缺陷，不能最大化机器人关节的运动角度，及机器人的关节不能进行360°运动，限制了机器人的灵活性。另外该模块化机器人运用的是Can协议，且末端执行器只能固定一个两臂爪子，限定了机器人的功能，无法满足机器人多功能的要求。并且，现有的机器人控制方法都是一种机器人需要编写一种与之对应的控制算法程序，这种控制方法繁琐，不利于对机器人进行灵活控制，也增加了用户使用难度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种更加灵活的模块化结构的机器人。

本发明的另一目的是提供一种模块化结构的更加灵活的机器人的控制方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种模块化结构的机器人，包括控制器和机器人，所述机器人包括基座、多功能的末端执行模块以及两者之间交替连接的中空关节模块和连接模块，通过调整中空关节模块和连接模块改变机器人的自由度和输出力矩，控制器通过连接线依次与中空关节模块和末端执行模块串联连接，所述连接模块内部中空，所述连接线贯穿中空关节模块和连接模块；

所述中空关节模块用于根据控制信息控制连接模块或末端执行模块在360°范围内进行旋转运动；

所述控制器用于采用串联式EtherCAT通讯方法将控制信息传输给中空关节模块和末端执行模块，从而控制中空关节模块和末端执行模块的工作状态。

进一步，所述中空关节模块包括若干个中空关节，所述中空关节包括多种型号的中空关节，且每种型号的中空关节具有不同的扭矩功率，所述连接模块包括若干个直线连接杆和/或若干个转角连接杆，所述直线连接杆包括多种型号的直线连接杆，所述转角连接杆包括多种型号的转角连接杆。

进一步，各所述中空关节包括输出端编码器、中空谐波减速器、中空力矩电机、输入端光栅编码器和驱动器，所述驱动器分别与输出端编码器、输入端光栅编码器和中空力矩电机连接，所述中空谐波减速器分别与输出端编码器与中空力矩电机连接，所述中空力矩电机与输入端光栅编码器连接，所述驱动器可拆卸的固定在中空关节的外壳上；

所述输出端编码器用于实时检测中空谐波减速器输出端的速度信息，并将检测到的信息发送给驱动器；

所述中空谐波减速器用于降低中空力矩电机的转速，从而提高输出力矩；

所述中空力矩电机用于向中空谐波减速器提供动力；