平面关节型机器人及其控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种平面关节型机器人及其控制系统。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，工业机器人将被更广泛地应用在制造业的各个领域。其中平面关节型机器人手臂大量地运用于装配作业，这一类机器人有结构轻便，响应速度快的优点。现有的平面关节型机器人手臂关节是通过谐波减速器或者RV减速器来联接，并通过伺服电机驱动减速器来达到快速驱动机械臂的目的。但由于使用了谐波减速器或RV减速器，且减速器中的啮合齿间存在侧隙，所以平面关节型机器人手臂工作时会存在不可避免的误差，从而影响装配精度。
[0003]另外，现有的平面关节型机器人的Z轴和绕Z轴旋转的实现是通过两个伺服电机分别驱动平行放置的滚珠丝杆和花键来实现的，而滚珠丝杆和花键通过一个连接块连接。上述方案在两伺服电机同时工作时会出现不可避免的微小抖动，从而影响装配的精度。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是，提供了一种平面关节型机器人及其控制系统，该平面关节型机器人及其控制系统工作效率更高、装配精度更高且成本较低。
[0005]本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案:
[0006]—种平面关节型机器人，其中所述平面关节型机器人包括机架、设于机架的第一机械臂、设于所述机架和第一机械臂之间的第一电机、连接于所述第一机械臂的机械手，所述第一电机嵌入所述第一机械臂并直接驱动所述第一机械臂转动。
[0007]优选的，所述平面关节型机器人还包括设于所述第一机械臂和机械手之间的第二机械臂，及嵌入所述第二机械臂并直接驱动所述第二机械臂转动的第二电机。
[0008]优选的，所述第一电机为内转子电机。
[0009]优选的，所述内转子电机包括动子轴、与所述动子轴过盈配合的第一动子、设于所述第一动子外围的第一定子，所述第一定子具有磁极，所述磁极上缠绕有线圈绕组，所述第一动子具有安装槽，所述安装槽内设有第一永磁体贴片，所述内转子电机还包括设于所述动子轴上的第一编码器。
[0010]优选的，所述第一编码器包括第一光栅片和电路板，所述第一光栅片设于所述动子轴上。
[0011]优选的，所述第一电机为外转子电机。
[0012]优选的，所述外转子电机包括定子轴、与所述定子轴相配接的第二定子、设于所述第二定子外围的第二动子，所述第二定子具有电枢，所述电枢上均匀缠绕有电枢绕组，所述第二动子的内壁上设有第二永磁体贴片，所述外转子电机还包括第二编码器，所述第二编码器包括与所述定子轴配合的第二光栅片。
[0013]优选的，所述第一机械臂为所述外转子电机的第二动子，当所述外转子电机转动时，所述第一机械臂绕所述定子轴转动，且所述第一机械臂的位置参数通过所述第二编码器反馈。
[0014]优选的，所述机械手包括上中空电机、下中空电机、丝杠、丝杠花键连接件、直线导轨及相对于所述直线导轨滑行的滑块，所述丝杠花键连接件设于所述滑块上，所述上中空电机和下中空电机同轴心设置，所述上中空电机具有上中空转轴，所述上中空转轴上设有上编码器和与所述丝杠配接的法兰螺母，且所述丝杠套入所述上中空转轴中，所述丝杠连接于所述丝杠花键连接件的上端，所述下中空电机具有下中空转轴，所述下中空转轴上设有下编码器，所述下中空转轴中套设有花键，所述花键设于所述丝杠花键连接件上，且所述直线导轨与所述上中空转轴和下中空转轴平行。
[0015]相应地，一种平面关节型机器人的控制系统，其中所述平面关节型机器人包括第一电机、第二电机、上中空电机和下中空电机，所述控制系统包括计算机、控制器、第一电机驱动器、第一编码器、第二电机驱动器、第二编码器、上中空电机驱动器、上编码器、下中空电机驱动器、下编码器，所述计算机和控制器通过以太网线连接，并且可以交互信息，通过所述计算机对控制器进行编程，控制器将系统反馈的参数传送给计算机显示出来，从而根据程序分别对第一电机驱动器、第二电机驱动器、上中空电机驱动器及下中空电机驱动器发出相应的脉冲信号。
[0016]本实用新型的有益效果是，不使用RV减速器和谐波减速器，通过电机直接驱动机械臂，速度比较快，从而大大提高了工作效率;另外因为减少了中间环节，从而避免了使用RV减速器和谐波减速器产生的误差。再者，减少了中间的零部件，从而进一步降低了制造成本。因此，该平面关节型机器人及其控制系统工作效率更高、装配精度更高且制造成本较低。
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本实用新型第一实施例提供的平面关节型机器人的立体示意图。
[0019]图2是本实用新型第一实施例提供的平面关节型机器人的第一电机的局部剖视图。
[0020]图3是图2中A-A处的剖视图。
[0021]图4是本实用新型第一实施例提供的平面关节型机器人的第二电机的局部剖视图。
[0022]图5是本实用新型第一实施例提供的平面关节型机器人的第二电机的俯视图。
[0023]图6是本实用新型实施例提供的平面关节型机器人的机械手的主视图。
[0024]图7是本实用新型实施例提供的平面关节型机器人的控制系统示意图。
[0025]图8是本实用新型第二实施例提供的平面关节型机器人的立体示意图。
[0026]图9是本实用新型第二实施例提供的平面关节型机器人的第一电机的局部剖视图。
[0027]图10是本实用新型第二实施例提供的平面关节型机器人的第一电机的俯视图。
[0028]图11是本实用新型第二实施例提供的平面关节型机器人的第二电机的局部剖视图。
[0029]图12是本实用新型第二实施例提供的平面关节型机器人的第二电机的俯视图。
【具体实施方式】
[0030]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0031]如图1、图2和图3所示，本实用新型的第一优选实施例，一种平面关节型机器人，其中平面关节型机器人包括机架1、设于机架I的第一机械臂2、设于机架I和第一机械臂2之间的第一电机3、连接于第一机械臂2的机械手4，第一电机3嵌入第一机械臂2并直接驱动第一机械臂2转动。从而第一机械臂2带动机械手4移动。
[0032]本优选实施例中，不使用RV减速器和谐波减速器，通过第一电机3直接驱动第一机械臂2，速度比较快，从而大大提高了工作效率;另外因为减少了中间环节，从而避免了使用RV减速器和谐波减速器产生的误差，使得该平面关节型机器人的精度更高。再者，减少了中间的零部件，从而进一步降低了制造成本。因此该平面关节型机器人的结构更加优化、且性能得到了大大的改善，从而使得该平面关节型机器人工作效率更高、装配精度更高且成本较低。
[0033]机械手4包括连接于第一机械臂2的操作机构(未图示)，操作机构为机械手4的终端执行机构，可以为:夹爪，用于自动抓取、插件等;或为吸嘴，用于贴片、晶圆切割;或为焊接机，用于焊锡等。本优选实施例中，第一电机直接驱动第一机械臂2的传动精度高、响应快、体积小，且成本较低。
[0034]进一步，平面关节型机器人还包括设于第一机械臂2和机械手4之间的第二机械臂5，及嵌入第二机械臂5并直接驱动第二机械臂5转动的第二电机6。如此设置了第二机械臂5，进一步扩大了机械手4的移动范围，从而使得平面关节型机器人的操作范围更大，适应更多的使用需求。
[0035]本优选实施例中，第一电机3为内转子电机。第二电机6也米用内转子电机。当然，第一电机3和第二电机6也可采用外转子电机。具体请参见第二实施例的详细描述。
[0036]第一电机3包括动子轴12、与动子轴12过盈配合的第一动子14、设于第一动子14外围的第一定子16。其中第一定子16具有磁极(未图示)，磁极上缠绕有线圈绕组18，第一动子14具有安装槽(未图不)，安装槽内设有第一永磁体贴片20，第一电机3还包括设于动子轴12上的第一编码器22。
[0037]本优选实施例中，第一编码器22设于动子轴12上，使得该内转子电机结构简单、体积较小、成本较低。
[0038]本优选实施例中，第一机械臂2通过键26连接于动子轴12，动子轴12带动第一机械臂25转动，其中第一机械臂2的位置参数通过第一编码器22反馈。具体的，动子轴12上设有键槽28，第一机械臂2上设有凹槽30，键26设于键槽28和凹槽30中，从而将第一机械臂2与动子轴12连接在一起。
[0039]第一电机3还包括防止第一机械臂2沿动子轴12的轴向窜动的止动垫片32，止动垫片32通过螺栓34连接于动子轴12。止动垫片32设于动子轴12的端部以止挡第一机械臂2，从而将第一机械臂2可靠稳定地与动子轴12连接在一起，使得动子轴12带动第一机械臂2的转动平稳可靠。
[0040]进一步的，第一编码器22包括光栅片和电路板，光栅片设于动子轴12上。光栅片顶到动子轴12响应的位置上。
[0041]进一步参照图4和图5，示意了第二机械臂5所用的第二电机6，具体的，第二电机6也采用内转子电机，包括动子轴35、与动子轴35过盈配合的第一动子36、设于第一动子36外围的第一定子37。本优选实施例中，第一机械臂2作为第二电机6的第一定子37，从而使得第二电机嵌入第一机械臂2中