手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)，該測(cè)量傳感系統(tǒng)包括三坐標(biāo)位移傳感器、控制頭、傳感器接前置器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理、A/D變換、接口電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在機(jī)器手臂的末端安裝一個(gè)帶有三坐標(biāo)位移傳感器，機(jī)器手臂的另一端設(shè)有控制頭，該三坐標(biāo)位移傳感器包括三組位置呈正交X、Y、Z方向排列的6個(gè)渦流傳感器。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：采用以六個(gè)渦流傳感器組成的三維測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)獲得相對(duì)位移的技術(shù)，由傳感器組成的特定空間結(jié)構(gòu)來(lái)提供位移和測(cè)量數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)高效率示教和控制再現(xiàn)。對(duì)推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有重大社會(huì)效益。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及先進(jìn)制造領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人范疇，尤其是涉及一款高效率手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)上所有的機(jī)器人，基本上都是以示教為主要編程手段。然而利用這種方法，需要用戶(hù)指定路徑上關(guān)鍵點(diǎn)的工作狀態(tài)，對(duì)于很多復(fù)雜(空間)曲線(xiàn)的路徑來(lái)說(shuō)，這樣編程極其不方便。為了解決這一業(yè)界難題，現(xiàn)在有少數(shù)廠(chǎng)商開(kāi)始嘗試手推示教模式，但是做手推機(jī)器人來(lái)完成示教，必然面臨著兩個(gè)相悖的設(shè)計(jì)指標(biāo):1、為了使手推能夠靈巧與輕松，電機(jī)與最終關(guān)節(jié)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須阻力很小，否則手推會(huì)有很大阻力造成使用不便;2、在非示教的狀態(tài)下，特別是加工運(yùn)行中，需要關(guān)節(jié)有足夠大的力量去完成相應(yīng)的作業(yè)。
[0003]目前，公知的解決方案是，在機(jī)器人的關(guān)節(jié)處加上電磁離合器與編碼器，在示教狀態(tài)下松開(kāi)離合，斷開(kāi)關(guān)節(jié)與傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的連接，使手推成為可能，然后通過(guò)手推對(duì)好關(guān)鍵點(diǎn)之后，控制系統(tǒng)采用編碼器記錄關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)值。這種方案的缺點(diǎn)如下:1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了編碼器與電磁離合器，使得系統(tǒng)故障率大大增加，2、離合器由于安裝在關(guān)節(jié)減速機(jī)的末端輸出軸上，需要傳遞的扭矩很大，在長(zhǎng)時(shí)間使用之后，容易打滑而失去精度。3、SP便是用離合器斷開(kāi)了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于機(jī)器人手臂自身的重量與阻尼，導(dǎo)致手感也并不輕松，在推大角度時(shí)感覺(jué)并不明顯，但又必須達(dá)到工具末端進(jìn)行高精度對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)致最后的微調(diào)非常困難，很多時(shí)候示教工人不愿意反復(fù)精確對(duì)準(zhǔn)而損失軌跡準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有手推示教式存在的技術(shù)難點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款以三坐標(biāo)位移傳感器和控制器相結(jié)合的高效工業(yè)機(jī)器人手推示教控制器的三維檢測(cè)系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)，該測(cè)量傳感系統(tǒng)包括三坐標(biāo)位移傳感器、控制頭、傳感器接前置器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理、A/D變換、接口電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在機(jī)器手臂的末端安裝一個(gè)帶有三坐標(biāo)位移傳感器，機(jī)器手臂的另一端設(shè)有控制頭，該三坐標(biāo)位移傳感器包括三組位置呈正交X、Y、Z方向排列的6個(gè)渦流傳感器，三坐標(biāo)位移傳感器、傳感器接前置器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理、A/D變換、接口電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)電路依次連接。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:采用以六個(gè)渦流傳感器組成的三維測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)獲得相對(duì)位移的技術(shù)，由傳感器組成的特定空間結(jié)構(gòu)來(lái)提供位移和測(cè)量數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)高效率示教和控制再現(xiàn)。與傳統(tǒng)的離合器式手推示教機(jī)器人相比，機(jī)械結(jié)構(gòu)與原有系統(tǒng)一致，但無(wú)需在關(guān)節(jié)上安裝編碼器與離合器，僅需在機(jī)器手臂的末端安裝一個(gè)三坐標(biāo)位移傳感器。解決傳統(tǒng)手推示教控制所帶來(lái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、長(zhǎng)時(shí)間使用后容易打滑而失去精度，以及由于高精度對(duì)準(zhǔn)難使微調(diào)困難而導(dǎo)致示教工人不愿意反復(fù)精確對(duì)準(zhǔn)而損失軌跡準(zhǔn)確性等弊端，對(duì)推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有重大社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是手推示教機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0008]圖2是機(jī)器人的機(jī)械手末控制頭與傳感器的關(guān)系示意圖；
[0009]圖3是三維位置測(cè)量傳感系統(tǒng)概況框圖；
[0010]圖4是三維位置測(cè)量傳感器的測(cè)量空間結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖中:1-PC機(jī)，2-DSP運(yùn)動(dòng)控制器，3-伺服系統(tǒng)、反饋裝置及機(jī)械傳動(dòng)，4_機(jī)器關(guān)節(jié)位置，5-控制頭，6-機(jī)械手末端，7-第1、2、3渦流傳感器，8-第4、5渦流傳感器，9-第6渦流傳感器，10-傳感器，11-前置器，12-信號(hào)處理環(huán)節(jié)，13-計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]一種手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)，該測(cè)量傳感系統(tǒng)包括三坐標(biāo)位移傳感器、控制頭、傳感器接前置器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理、A/D變換、接口電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在機(jī)器手臂的末端安裝一個(gè)帶有三坐標(biāo)位移傳感器，機(jī)器手臂的另一端設(shè)有控制頭，該三坐標(biāo)位移傳感器包括三組位置呈正交X、Y、Z方向排列的6個(gè)渦流傳感器，三坐標(biāo)位移傳感器、傳感器接前置器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理、A/D變換、接口電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)電路依次連接。
[0013]在機(jī)械手末端關(guān)節(jié)處的控制頭處安裝三坐標(biāo)位移傳感器，三組共6個(gè)位置呈正交Χ、Υ、Ζ三個(gè)方向排列的渦流傳感器和相關(guān)機(jī)構(gòu)構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)檢測(cè)三個(gè)軸向的渦流傳感器的數(shù)據(jù)計(jì)算得到手推力的空間矢量方向與力度。從而操縱機(jī)器人跟隨著人手的意圖移動(dòng)末端，實(shí)現(xiàn)手推機(jī)器人末端的示教。
[0014]一種手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)，該測(cè)量傳感系統(tǒng)在機(jī)器手臂的末端安裝一個(gè)三坐標(biāo)位移傳感器，該傳感測(cè)量系統(tǒng)由三組位置呈正交三坐標(biāo)位移傳感器X、Y、Z排列的6個(gè)渦流傳感器構(gòu)成，當(dāng)人手捏住控制頭推動(dòng)時(shí)，控制頭產(chǎn)生位移，帶動(dòng)各方向的渦流傳感器移動(dòng)，前置器將接收到傳感器傳來(lái)的信號(hào)放大后，將信號(hào)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)傳給信號(hào)預(yù)處理電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)相應(yīng)的接口電路傳送到計(jì)算機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行處理，控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)三個(gè)軸向的渦流傳感器可以計(jì)算得到手推力的空間矢量方向與力度。從而操縱機(jī)器人跟隨著人手的意圖移動(dòng)末端，實(shí)現(xiàn)無(wú)需按鍵的手推機(jī)器人末端的示教。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種手推示教工業(yè)機(jī)器人的三維測(cè)量傳感系統(tǒng)，其特征在于:該測(cè)量傳感系統(tǒng)包括三坐標(biāo)位移傳感器、控制頭、傳感器接前置器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理、A/ D變換、接口電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在機(jī)器手臂的末端安裝一個(gè)三坐標(biāo)位移傳感器，機(jī)器手臂的另一端設(shè)有控制頭，該三坐標(biāo)位移傳感器包括三組位置呈正交X、Y、Z方向排列的6個(gè)渦流傳感器，三坐標(biāo)位移傳感器、傳感器接前置器、多路開(kāi)關(guān)、信號(hào)預(yù)處理、A/ D變換、接口電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)電路依次連接。
【文檔編號(hào)】G01B7/28GK205448955SQ201620157853
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日
【發(fā)明人】肖靜, 秦添, 曾麗萍, 曾春, 郭文
【申請(qǐng)人】東華理工大學(xué)