专利名称：工业机器人和用于运行工业机器人的方法
技术领域：
本发明涉及一种具有机器人臂和数据采集模块的工业机器人。本发明也涉及一种用于运4亍这种工业才几器人的方法。
背景技术：
由DE 10 2006 009 979 Al已知了 一种与3见场用4义表进4亍无线通讯的设备。在工业自动化中存在这种趋势，即越来越多的无线通ifl应用于自动化网全各中。在过禾呈邻4妄(prozessnahe )的自动4匕组件中布线的取消就会导致在构建过程技术设备时大量的费用节省。但是在传感器与数据模块的无线连接时的核心问题在于提供自给自足的能量供应，因为为能量供应而敷设电缆可能会显著地降低取消数据导线的优点。DE 10 2006 009 979 A1建议应用一种无线才莫块，其中电池存储器通过能源管理单元提高寿命地运行。
DE 10 2006 030 834 Al 7>开了 一种用于监控冲几床加工过程的
传感器系统。对于这样的传感器系统重要的是，其测量设备安装在加工工具附近，以^更可以接收加工过程的相关的测量参数。能量供应在此显现了 一个问题。当测量设备安装在机床的快速运动的部件上时，如工具主轴，通过电缆的能量供应是不利的。为了解决该问题，例如在DE 101 63 734 A1中建议，按照变压器原理应用无线能量供应，其中能量无线地;人初级线圏向次级线圏传输。与此相对地，DE 10 2006 030 834 Al建i义，应用两个能量供应系统，其中一个系统无线地接收来自周围电磁场的能量，而另外的系统是电池驱动的。
在论文 "Energiewandlersysteme ftir den Betrieb von autarken Sensoren in Fahrzeugen (用于运4亍在汽车中的自给自足的4专感器的 能量转换系统)"，GuntherNaumann，德累斯顿技术大学，04.07.2003 中，对于自给自足的能量供应的解决方案借助于在汽车中的机-电换 能器进行了研究。在汽车中的电子系统的大量增加以及因此的传感 器的大量增加导致了需求，即节省电缆以减少重量和费用以及提高 可靠性。车辆的运动可以用于该传感器的自给自足的能量供应。对 旋转地和平移地工作的换能器进4于了研究。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种工业机器人，其具有仅需较少维 护的、可简单和成本低地安装的通讯系统。本发明的另一个目的是 提出 一种相应的用于运行工业机器人的方法。
该目的根据本发明通过提出一种具有机器人臂和与机器人臂 相连接的数据采集模块的工业机器人实现，该数据采集模块设计为 用于无线通讯，其中数据采集模块具有利用换能器单元实现的自给 自足的能量供应，借助于该换能器单元，机械能可以转换为电能， 其中为此充分利用了来自机器人臂的运动的能量。
在上述自动化技术领域内在工业机器人中有着特殊条件。它们 的复杂的、可自由定义的运动和经常是特别高程度的电磁辐射背 景，例如在焊接机器人的情况下，但也由于机器人的驱动技术需要
特别的用于通讯:技术的措施。这项才支术至少部分安装在才几器人臂的 末端，目的是利用传感器来控制或监控所实施的工作步骤和传输为 此所必需的数据。基于机器人运动学的驱动技术已存在一种敷设电缆，因此无线通讯;技术几乎确保不了优点，以及同时由于高噪声背 景和附加的持续变换的在工作机器人臂上设置的通讯-和测量模块 的位置，因而看来特别有问题。
但是本发明从这样的认识出发，即无线通讯技术仍然可以显示 出巨大的优点，因为电缆基于机器人运动而经受了特殊的负荷以及 由此增加的脆弱性和维护费用。为此本发明针对这种特殊应用情况 提供了 一种对于通讯技术自给自足运行的特别适合的能量存储器，
人的全部寿命期间内。基于机电转换的能量存储器还显示出比例如 从周围电场获取能量更大的能量密度，并且因此显示出发射功率的 可能性，它们可以克服由高噪声背景、变换的位置以及由此可能出 现的屏蔽效应所带来的问题。
换能器单元优选地将平移运动转换为电能。换能器单元优选地 将旋转运动转换为电能。换能器单元进一步优选地将旋转和平移运 动转换为电能。那么换能器单元可以与机器人的大多数的运动序列
(Bewegungsablaeufe )相适应，以-使得换能器单元达到特别高的效率。
数据采集模块优选地具有能量存储器，产生的电能可存储在该 能量存储器中。那么能量不(仅)直接用于通讯或测量任务，而是 倘使能量过剩，就存储在能量存储器中，例如蓄电池。
数据采集一莫块更优选地借助于工业W-LAN通讯标准，借助 于蓝牙通讯标准或〗昔助于ZigBee通讯标准进4于通信。
数据采集模块优选地设置在机器人臂的最大平均运动的位 。针对于方法的目的通过一种用于运4于工业才几器人的方法而实 现，该机器人具有机器人臂和与机器人臂相连接的数据采集模块， 该数据采集模块设计为用于无线通讯，其中数据采集模块具有利用 换能器单元实现的自给自足的能量供应，借助于该换能器单元，机 械能被转换成电能，以及其中为此充分利用了来自机器人臂的运动 的能量。
这种方法的优点与工业才几器人的优点的实施是相符合的。
才艮据附图利用实施例更详细地说明本发明。附图所示为示意性
的而不是4安比例的
图1: 工业冲几器人，
图2 : 具有平移式换能器单元的数据釆集模块， 图3 : 旋转式换能器单元。
具体实施例方式
图l示出了工业机器人l。该工业机器人1具有多轴线运动的 机器人臂3。在机器人臂3的末端设置有工作头5，利用该工作头 可以实施工作步骤，例如在未示出的部件处的点焊。在工作头5上 设置有数据采集模块7。该数据采集模块7通过无线通讯路径11与 4空制系纟克9 ( Leitsystem )通4言。
在工业机器人l的运行中，进行该程序控制的工作步骤。为此 通过未详细示出的传感器，例如距离传感器或摄像机对参数进行监 控，这些参凄t例如可以实现对工作头的4青确定4立。传感器凄t据通过数据采集模块7无线传输到控制系统9上。该数据采集模块具有自 给自足的能量存储器，如根据图2和3更详细说明的。
图2示出具有平移式换能器单元21的数据采集模块7，该换能 器单元与能量存储器23相连。能量存储器23再与通讯单元25相 连，通过该通讯单元可以实现无线通讯。换能器单元21具有永久 磁铁31,该永久磁铁沿其纵向轴线悬挂在两个弹簧33之间。磁铁 31设置在电线圏35中。平移运动导致磁铁31的振动，并因此导致 在线圈35中电压的感应。该电压给能量存〗渚器23充电，并且为通 讯单元25提供电能。与无线系统的自给自足的能量供应的其它方 法相比，该能源提供了高能量密度，并因此相比较地实现了高发射 功率。
图3示出换能器单元21，其转换旋转运动。为此磁铁31旋转 地设置在就旋转轴线而言具有不平衡性的半圓盘41上。磁铁设置 在软磁辄43内，在其对面的4失心(Schenkel)上巻绕有线圈35。 机器人臂3的旋转运动导致^兹铁31的旋转，并因此导致在轭43中 的》兹通。该石兹通在线圈35中再感应一个电压，该电压如上所述为 数据采集模块7提供电能。利用这样的换能器也可以达到高能量密 度。
权利要求
1.一种工业机器人(1)，具有机器人臂(3)和与所述机器人臂(3)相连接的数据采集模块(7)，所述数据采集模块设计为用于无线通讯，其特征在于，所述数据采集模块(7)具有利用换能器单元(21)实现的自给自足的能量供应，借助于所述换能器单元，机械能可以转换为电能，其中为此充分利用了来自所述机器人臂(3)的运动的能量。
2. 根据权利要求1所述的工业机器人(1 )，其中所述换能器单元(21)将平移运动转换为电能。
3. 根据权利要求1所述的工业机器人(1 ),其中所述换能器单元(21 )将旋转运动转换为电能。
4. 根据权利要求1所述的工业机器人(1 )，其中所述换能器单元(21 )将旋转和平移运动转换为电能。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的工业机器人(1 ),其中所述数据采集模块(7)具有能量存储器(23)，所产生的电能可以存储在所述能量存储器内。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的工业机器人(1 ),其中所述凄t据采集一莫块(7) 4昔助于工业W-LAN通讯标准进4于通信。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的工业机器人(1 )，其中所述数据采集模块(7)借助于蓝牙通讯标准进行通信。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的工业机器人(1 )，其中所述凄t据采集一莫块(7)借助于ZigBee通讯标准进行通信。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的工业机器人(1 )，其中所述 数据采集模块(7 )设置在所述机器人臂(3 )最大平均运动的位置。
10. —种用于运4于工业才几器人(1 )的方法，所述工业才几器人具有 机器人臂(3 )和与所述机器人臂(3 )相连接的数据采集模块(7)，所述数据采集模块设计为用于无线通讯，其特征在于， 所述数据采集模块(7)具有利用换能器单元(21)实现的自 给自足的能量供应，借助于所述换能器单元，机械能被转换为 电能，其中为此充分利用了来自所述机器人臂(3)的运动的 能量。
全文摘要
本发明涉及一种工业机器人(1)，其具有机器人臂(3)和与该机器人臂(3)相连接的数据采集模块(7)，该数据采集模块设计为用于无线通讯，其特征在于，该数据采集模块(7)具有利用换能器单元(21)实现的自给自足的能量供应，借助于该换能器单元，机械能可以转换为电能，其中为此充分利用了来自机器人臂(3)的运动的能量。
文档编号B25J11/00GK101628413SQ20091000958
公开日2010年1月20日 申请日期2009年2月24日 优先权日2008年7月16日
发明者勒内·格拉夫 申请人:西门子公司