一种机器人关节避开刹车位置启动的方法与流程

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种机器人关节避开刹车位置启动的方法。

背景技术：

随着现代化建设步伐的加快，电器产品、家电产品的需求量不断上升，机械化和自动化生产、装配流水线大量增加，工业机器人及机械臂的使用越来越多。

在断电的情况下，机器人或机械臂需要通过刹车装置将各个关节电机抱死，使得机器人的各臂在受重力情况下不会自然下落，避免了砸坏其它物体或自身的安全隐患。传统的机器人关节刹车装置采用电磁刹车功能部件，而协作机器人由于关节设计须紧凑，通常采用的是自行设计的刹车装置，比如利用制动盘和挡柱的刹车装置，制动盘与伺服电机的输出轴连接，挡柱与制动盘的挡片相碰以阻止制动盘和伺服电机转动从而完成刹车，挡柱远离挡片完成松开刹车。采用上述刹车装置，机器人上电后需要松开刹车即使挡柱脱离挡片，然后电机才能开始运转并工作，目前一般的做法是上电强行分离挡柱和挡片，但是由于两者相碰存在一定的摩擦阻力，可能无法将两者分开，容易导致刹车无法松开，造成关节模块的不稳定性，并且长期使用容易造成磨损，影响刹车部分的寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种机器人关节避开刹车位置启动的方法，增加关节模块的稳定性。

本发明所采取的技术方案是：

一种机器人关节避开刹车位置启动的方法，包括电机、制动盘和挡柱，制动盘上设有若干挡片，电机的输出轴与制动盘连接，还包括以下步骤：

a、控制电机慢速启动；

b、对电机的驱动电流进行采样，当采样到电流发生突变并超过一定值时，控制电机反方向转动一角度后停止；

c、控制挡柱脱离制动盘和挡片的位置；

d、控制电机开始正常工作。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括电磁推杆，挡柱固定安装在电磁推杆的推杆上，电磁推杆带动挡柱做直线运动。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括关节壳体，电机、制动盘、挡柱和电磁推杆安装于关节壳体中。

进一步作为本发明技术方案的改进，关节壳体的底部设有第一安装口以及两侧设有第二安装口和第三安装口，第二安装口和第三安装口之间设有电机安装口，第二安装口内安装有减速机，第三安装口内安装有电机驱动器以及安装制动盘、挡柱和电磁推杆。

进一步作为本发明技术方案的改进，第一安装口中设有若干圆周布置的模块关节连接螺孔以及中心设有中心过线孔，模块关节连接螺孔与中心过线孔之间开设有若干第一腔体，相邻模块关节连接螺孔之间开设有第二腔体。

进一步作为本发明技术方案的改进，第二安装口中设有若干圆周布置的减速机安装螺孔，相邻减速机安装螺孔之间开设有第三腔体。

进一步作为本发明技术方案的改进，制动盘通过扭簧与电机的输出轴柔性连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤a中电机启动的转动速度为0.2转每秒。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤b中电机反方向转动的角度为15°。

本发明的有益效果：此机器人关节避开刹车位置启动的方法，先控制电机慢速启动，当检测电流发生突变时，说明制动盘的挡片与挡柱发生碰撞或接触，然后控制电机反方向转动，电机带动制动盘转动，从而使挡柱与制动盘的挡片不接触，挡柱与挡片不会摩擦，从而保证顺利松开刹车即控制挡柱脱离制动盘，大大增加关节模块启动的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是松开刹车的结构示意图；

图2是刹车时挡柱与挡片接触的结构示意图；

图3是关节模块的整体结构示意图；

图4是关节模块的剖视图；

图5是关节壳体的的平面结构示意图；

图6是关节壳体第一安装口的结构示意图；

图7是关节壳体第二安装口的结构示意图；

图8是关节壳体第三安装口的结构示意图。

具体实施方式

参照图1～图8，本发明为一种机器人关节避开刹车位置启动的方法，包括电机1、制动盘2和挡柱3，制动盘2上设有若干挡片21，挡片21围绕制动盘2中心均匀布置，电机1的输出轴与制动盘2连接，如图1和图2所示，还包括以下步骤：

a、控制电机1慢速(低于电机1工作状态时的速度)启动；

b、对电机1的驱动电流进行采样，当采样到电流发生突变并超过一定值时，控制电机1反方向转动一角度后停止；

c、控制挡柱3脱离制动盘2和挡片21的位置；

d、控制电机1开始正常工作。

此机器人关节避开刹车位置启动的方法，主要用于机器人关节的启动。先控制电机1慢速启动，当检测电流发生突变并超过一定值时，说明制动盘2的挡片21与挡柱3发生碰撞或接触，然后控制电机1反方向转动，电机1带动制动盘2转动，从而使挡柱3与制动盘2的挡片21不接触，挡柱3与挡片21不会摩擦，从而保证顺利松开刹车即控制挡柱3脱离制动盘2，大大增加关节模块启动的稳定性。

作为优选，还包括电磁推杆4，挡柱3固定安装在电磁推杆4的推杆上，电磁推杆4带动挡柱3做直线运动，使挡柱3接近或脱离制动盘2和挡片21，从而完成刹车或松开刹车。电磁推杆4是一种利用电磁铁工作特性来实现推杆直线往复运动的动作执行机构。当然，也可采用其他类似的直线往复运动机构代替电磁推杆4。

如图2所示，在机器人停机时，关节模块处于刹车状态，由于重力原因，此时必定有关节模块的挡柱3与制动盘2的挡片21接触于一起，挡柱3与挡片21之间存在静摩擦力，因此传统的启动方法直接控制挡柱3脱离挡片21，有可能出现挡柱3不能脱离的情况。因此需要先控制制动盘2转动使挡片21和挡柱3不接触，在此过程中，需要确定电机1的转动方向，正转或反转，而采用本启动方法，可先设定一转动方向，具体操作如下：

a、控制电机驱动器驱动电机1以0.2转每秒的速度顺时针(或逆时针)慢速转动。此时会出现两种情况：(1)若挡柱3与挡片21正转接触，则电机1启动时挡柱3与挡片21即发生碰撞；(2)若挡柱3与挡片21反转接触，则电机1转动一定角度后挡柱3与挡片21才发生碰撞。以0.2转每秒的低转速启动可防止发生碰撞时产生较大冲击。

b、电机驱动器通过采样电路对电机1的相电流进行采样，无论是上述第(1)种情况还是第(2)种情况，当采样到的电流发生突变并超过一定值，表明挡柱3与挡片21发生碰撞或接触，然后控制电机1反方向转动一较小的角度，如15°，电机1带动制动盘2和挡片21转动，使挡片21与挡柱3不接触，从而避开刹车位。

c、松开刹车，即控制电磁推杆4动作，推开挡柱3，使挡柱3脱离制动盘2和挡片21的位置，挡柱3和挡片21不再有干涉。由于挡片21与挡柱3不再接触，可保证正常松开刹车，增加了关节模块启动的稳定性。

d、关节模块开始按上位机指令工作运转。

传统的启动方法直接松开刹车，然后电机1即开始正常运转工作，而本启动方法先控制电机1转动，检测电流，控制电机1反向转动，再松开刹车，最后电机1可开始正常运转工作。

作为优选，如图3所示，还包括关节壳体5，电机1、制动盘2、挡柱3和电磁推杆4安装于关节壳体5中形成关节模块。

进一步的，如图4和图5所示，关节壳体5的底部设有第一安装口51以及两侧设有第二安装口52和第三安装口53，第二安装口52和第三安装口53之间设有电机安装口54，第二安装口52内安装有减速机6，第三安装口53内安装有电机驱动器以及安装制动盘2、挡柱3和电磁推杆4。整个安装结构紧凑，减小关节模块的占用空间。关节壳体5连接机器人的两个关节臂，第一安装口51连接一个关节臂，第二安装口52连接另一关节臂并通过减速机6带动关节臂转动。

进一步的，如图6～图8所示，第一安装口51中设有若干圆周布置的模块关节连接螺孔511以及中心设有中心过线孔512，模块关节连接螺孔511与中心过线孔512之间开设有若干第一腔体513，相邻模块关节连接螺孔511之间开设有第二腔体514。第二安装口52中设有若干圆周布置的减速机安装螺孔521，相邻减速机安装螺孔521之间开设有第三腔体522。通过开设若干第一腔体513、第二腔体514和第三腔体522，减轻关节模块的质量，有利于机器人的高速运转以及减少能耗。通过模块关节连接螺孔511将关节壳体5与机器人的一个关节臂固定连接。

作为优选，制动盘2通过扭簧与电机1的输出轴柔性连接。扭簧起到缓冲作用，可减少关节模块刹车时产生的碰撞冲击。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。