基于交流伺服控制的機(jī)械助力臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械助力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于交流伺服控制的機(jī)械助力臂。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人得到廣泛應(yīng)用，但受成本和功能限制，現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人還不能獨(dú)立完成所有的物料搬運(yùn)工作，大量的物料搬運(yùn)工作仍需要人來完成。
[0003]目前，操作工人主要依靠機(jī)械助力臂對(duì)物料進(jìn)行搬運(yùn)，其中，機(jī)械助力臂具有顯著的人機(jī)互助特點(diǎn)。傳統(tǒng)的機(jī)械助力臂，具有設(shè)備笨重、受場(chǎng)地限制和通用性差等不足，仍滿足不了制造業(yè)的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種基于交流伺服控制的機(jī)械助力臂，可有效解決上述問題。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本實(shí)用新型提供一種基于交流伺服控制的機(jī)械助力臂，包括:第一控制系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)和機(jī)械助力臂本體(I);
[0007]其中，所述提升系統(tǒng)包括:纏繞輪(21)、鋼絲繩(22)、導(dǎo)向輪(23)和夾具緊鎖裝置
(24);所述纏繞輪(21)設(shè)置于所述機(jī)械助力臂本體(I)的尾端，所述導(dǎo)向輪(23)設(shè)置于所述機(jī)械助力臂本體(I)的頭端；所述鋼絲繩(22)的尾端纏繞在所述纏繞輪(21)上后，沿水平設(shè)置的所述機(jī)械助力臂本體(I)的軸向方向延伸，其頭端從所述導(dǎo)向輪(23)引出后，在所述鋼絲繩(22)的頭端固定安裝所述夾具緊鎖裝置(24)，使所述夾具緊鎖裝置(24)懸掛于所述機(jī)械助力臂本體(I)的下方；所述夾具緊鎖裝置(24)用于與夾具連接；
[0008]所述第二控制系統(tǒng)包括:末端操作器(31)和第2控制器(32);
[0009]所述末端操作器(31)，固定安裝于所述夾具緊鎖裝置(24)，用于感應(yīng)操作者手指發(fā)出的操作力信號(hào)，并將所述操作力信號(hào)發(fā)送給所述第2控制器(32);其中，所述操作力信號(hào)為控制所述夾具緊鎖裝置(24)進(jìn)行上升、下降或懸停信號(hào)；
[0010]所述第2控制器(32)，固定安裝于所述夾具緊鎖裝置(24)，用于接收所述末端操作器(31)發(fā)送的所述操作力信號(hào)，并將所述操作力信號(hào)發(fā)送到所述第一控制系統(tǒng)；
[0011]所述第一控制系統(tǒng)包括:第I控制器(41)、伺服驅(qū)動(dòng)器和交流伺服電機(jī)(42);
[0012]所述第I控制器(41)，用于接收所述第2控制器(32)上傳的所述操作力信號(hào)，并根據(jù)所述操作力信號(hào)，通過所述伺服驅(qū)動(dòng)器而控制所述交流伺服電機(jī)(42)的輸出轉(zhuǎn)矩；由于所述交流伺服電機(jī)(42)與所述提升系統(tǒng)的所述纏繞輪(21)的纏繞軸相連，進(jìn)而控制所述纏繞輪(21)的纏繞狀態(tài)，最終達(dá)到控制所述夾具緊鎖裝置(24)進(jìn)行上升、下降或懸停的動(dòng)作。
[0013]優(yōu)選的，所述機(jī)械助力臂本體(I)為二自由度機(jī)械臂。
[0014]優(yōu)選的，所述二自由度機(jī)械臂包括機(jī)械大臂(11)、肩部旋轉(zhuǎn)軸(12)、肘部旋轉(zhuǎn)軸
(13)和機(jī)械小臂(14);
[0015]所述機(jī)械大臂(11)的肩部安裝所述肩部旋轉(zhuǎn)軸(12)，通過操作者施加于所述末端操作器(31)的推拉動(dòng)作，可控制所述機(jī)械大臂(11)沿所述肩部旋轉(zhuǎn)軸(12)進(jìn)行360°內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)；
[0016]在所述機(jī)械大臂(11)的肘部安裝所述肘部旋轉(zhuǎn)軸(13)，從所述肘部旋轉(zhuǎn)軸(13)至所述機(jī)械大臂(11)的自由端形成所述機(jī)械小臂(14);通過操作者施加于所述末端操作器(31)的推拉動(dòng)作，可控制所述機(jī)械小臂(14)沿所述肘部旋轉(zhuǎn)軸(13)進(jìn)行360°內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。
[0017]優(yōu)選的，所述纏繞輪(21)為動(dòng)力輥；所述導(dǎo)向輪(23)為鋼絲滑輥。
[0018]優(yōu)選的，所述第一控制系統(tǒng)還包括限位開關(guān)和安全鎖；
[0019]所述限位開關(guān)和所述安全鎖均與所述第I控制器(41)連接；
[0020]所述限位開關(guān)，用于所述鋼絲繩(22)上極限位置和下極限位置的檢測(cè)和保護(hù)；
[0021]所述安全鎖，設(shè)置于所述纏繞輪(21)上，用于在異常停電和緊急情況下，對(duì)所述纏繞輪(21)制動(dòng)。
[0022]優(yōu)選的，所述第I控制器(41)采用三環(huán)控制模式，通過所述伺服驅(qū)動(dòng)器控制所述交流伺服電機(jī)(42)的輸出轉(zhuǎn)矩；
[0023]所述三環(huán)控制模式具體包括:比較單元、延時(shí)單元、速度環(huán)調(diào)節(jié)器、電流環(huán)調(diào)節(jié)器、位置環(huán)調(diào)節(jié)器、電流檢測(cè)器、制動(dòng)器和編碼器；
[0024]所述比較單元和所述延時(shí)單元設(shè)置于所述第I控制器(41)的內(nèi)部；
[0025]所述速度環(huán)調(diào)節(jié)器、所述電流環(huán)調(diào)節(jié)器和所述位置環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)置于所述伺服驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部；
[0026]所述電流檢測(cè)器安裝于所述交流伺服電機(jī)(42)的前部，用于檢測(cè)所述伺服驅(qū)動(dòng)器向所述交流伺服電機(jī)(42)輸出的各相相電流；
[0027]所述編碼器和所述制動(dòng)器安裝于所述交流伺服電機(jī)(42)的尾部，所述編碼器用于采集所述交流伺服電機(jī)(42)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度信息和轉(zhuǎn)動(dòng)位置信息；所述制動(dòng)器用于制動(dòng)所述交流伺服電機(jī)(42)，所述制動(dòng)器的輸入端通過所述延時(shí)單元連接到所述比較單元；所述制動(dòng)器的輸出端與所述交流伺服電機(jī)(42)連接；
[0028]所述電流環(huán)調(diào)節(jié)器為最內(nèi)環(huán)，其輸入端與所述速度環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出端連接，其反饋端與所述電流檢測(cè)器的輸出端連接，其輸出端與所述交流伺服電機(jī)(42)的輸入端連接；所述電流環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出即為所述交流伺服電機(jī)(42)的各相相電流，使所述交流伺服電機(jī)(42)的輸入電流等于設(shè)定電流；
[0029]所述速度環(huán)調(diào)節(jié)器為中間環(huán)，其輸入端分別與所述比較器和所述位置環(huán)調(diào)節(jié)器連接；其反饋端與所述編碼器連接，用于接收所述編碼器采集到的所述交流伺服電機(jī)(42)的當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)速度信息；其輸出端與所述電流環(huán)調(diào)節(jié)器連接，用于向所述電流環(huán)調(diào)節(jié)器輸出電流給定；
[0030]所述位置環(huán)調(diào)節(jié)器為最外環(huán)，其輸入端與所述比較器連接；其反饋端與所述編碼器連接，用于接收所述編碼器采集到的所述交流伺服電機(jī)(42)的當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)位置信息；其輸出端與所述速度環(huán)調(diào)節(jié)器連接，用于向所述速度環(huán)調(diào)節(jié)器輸出速度給定。
[0031]優(yōu)選的，所述第二控制系統(tǒng)還包括:操作顯示器(25);
[0032]所述操作顯示器(25)，固定安裝于所述夾具緊鎖裝置(24)，與所述第2控制器
[32]連接，用于設(shè)定控制參數(shù)、顯示所述第二控制系統(tǒng)和所述第一控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及記錄故障；
[0033]所述夾具鎖緊裝置(24)包括控制開關(guān)和執(zhí)行電機(jī)；所述控制開關(guān)和所述執(zhí)行電機(jī)均連接到所述第2控制器(32);
[0034]所述第2控制器(32)通過控制所述執(zhí)行電機(jī)，進(jìn)而控制所述夾具緊鎖裝置(24)，從而控制夾具對(duì)負(fù)載進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、鎖緊、釋放和重心移動(dòng)操作。
[0035]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0036]本實(shí)用新型提供的基于交流伺服控制的機(jī)械助力臂及其操控方法，通過檢測(cè)操作者通過末端操作器發(fā)送的操作指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載進(jìn)行上升、下降、懸停和定位；具有整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用體積小以及成本低的優(yōu)點(diǎn)，為一種實(shí)現(xiàn)人機(jī)合作作業(yè)的特殊作業(yè)機(jī)器人，可滿足各種裝配生產(chǎn)線、物流傳送作業(yè)等。