[发明专利]一种基于模块化设计的大惯量负载机器人

说明书

本发明公开了一种基于模块化设计的大惯量负载六轴机器人，包括底座模块、大臂模块、小臂模块以及手腕模块，各模块通过接口可拆卸式连接。本发明的工业机器人可根据客户需要灵活选择机器人杆长参数、驱动电机功率、传动机构速比、减速机速比等参数，以达到负载8kg～20kg、臂展1.9m～2.3m、手腕部许用负载惯量2.5kg.m²～6.5kg.m²的产品技术指标，从而满足光伏排版、钣金折弯、PCB板搬运等行业中大惯量板件类工件搬运对于负载、臂展、惯量的特殊要求。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种基于模块化设计的大惯量负载机器人。

背景技术

太阳能光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。在生产太阳能光伏组件时，需要将电池串整齐地排布在玻璃板上，然后互联焊接，进而层压成组件。由于人工排布效率低下，费时费力，排布效果极不统一，人工的过多干涉电池串导致质量难以保证，同时人手上的汗液等容易污染电池片，造成组件外观不良，现阶段的解决方式大多采用以下两种方案：采用20kg小负载机器人替代人工，因为匹配手腕部的大惯量负载，会明显降低机器人的工作节拍，同时导致手腕关节负载惯量比大，使控制系统响应变慢，容易产生过载报警；且会使系统固有频率变低，产生谐振，导致定位误差大、排版精度低和机器人位姿稳定时间长。采用20kg以上大负载机器人，大负载机器人的功率大、体积大，不利于客户现场的线体紧凑设计排布，同时会大大的提高客户采购及使用成本。

另外，由于光伏板组件质量在8kg～20kg不等，玻璃板规格在长1.58m～2.5m、宽0.8m～1.4m不等，为了匹配工件的形状及不同质量，需要设计不同型号的机器人，制造及使用成本高。

发明内容

为解决现有通用六轴机器人不能满足光伏排版、钣金折弯、PCB板搬运等行业对于大惯量负载的需求，以及为了匹配光伏板工件的形状及不同质量，需要设计不同型号的机器人，制造及使用成本高的技术问题，本发明提供一种基于模块化设计的大惯量负载机器人。

本发明采用的技术方案是：

一种基于模块化设计的大惯量负载六轴机器人，包括底座模块、大臂模块、小臂模块以及手腕模块，底座模块包括驱动底座本体回转的J1轴电机和减速机，及驱动大臂运动的J2轴电机和减速机，并且在底座模块上设有底座模块上接口；大臂模块设有大臂模块上接口和大臂模块下接口；小臂模块包括驱动小臂运动的J3轴电机和减速器，及驱动手腕旋转运动的J4轴电机和减速机，并且在小臂模块上设有小臂模块上接口和小臂模块下接口；手腕模块包括驱动手腕上下摆动的J5轴电机和减速机，及驱动手腕圆周运动的J6轴电机和减速机，并且在手腕模块上设有手腕模块下接口；大臂模块下接口与底座模块上接口可拆卸式连接；大臂模块上接口与小臂模块下接口可拆卸式连接；小臂模块上接口与手腕模块下接口可拆卸式连接。

进一步地，大臂模块下接口与底座模块上接口采用止口配合，通过螺钉连接；大臂模块上接口与小臂模块下接口采用止口配合，通过螺钉连接；小臂模块上接口与手腕模块下接口采用止口配合，通过螺钉连接。

通过采用止口配合安装定位精度高，采用螺钉连接，安装及拆卸方便。

进一步地，所述大惯量负载六轴机器人用于光伏排版、钣金折弯及PCB板搬运行业，臂展范围为1.9～2.3m，负载范围为8～20kg，手腕部许用负载惯量范围为2.5～6.5kg.m²。

满足该技术指标的机器人负载惯量比(负载惯量除以电机的惯量)小，可以有效的提高谐振频率，提高控制系统响应速度，提高定位精度、缩短机器人位姿稳定时间，从而实现光伏排版、钣金折弯、PCB板搬运等行业中大惯量板件类工件的高精度、高节拍的搬运。