一种移动式七自由度智能协作机器人制造技术

本发明专利技术公开的是一种移动式七自由度智能协作机器人，包括移动底座以及配合装设在移动底座上的七自由度机械臂，移动底座包括底座平台、移动轮、调节支撑柱、固定角件以及支撑座，底座平台由金属型材组成，移动轮配合装设在底座平台的底部，固定角件固定装设在所述底座平台的型材连接安装处，调节支撑柱配合装设在底座平台上部，支撑座配合装设在调节支撑柱的顶端。本发明专利技术不仅增加额外的轴可以实现机器人躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，改善机器人相关的运动学和动力学特性，而且改变了传统的机器人只能固定在生产线的某个工作流程位置进行使用的技术局限性，扩展其柔性使用度，更好地应用于实际的生产使用中。

A Mobile 7-DOF Intelligent Cooperative Robot

The invention discloses a mobile seven-degree-of-freedom intelligent cooperative robot, which comprises a mobile base and a seven-degree-of-freedom manipulator mounted on the mobile base. The mobile base includes a base platform, a mobile wheel, a regulating support column, a fixed angle and a support base. The base platform is composed of metal profiles. The mobile wheel is mounted at the bottom of the base platform and the fixed angle is fixed. The adjusting support column is arranged on the upper part of the base platform, and the supporting seat is arranged on the top of the adjusting support column. The invention not only adds additional axes to realize the robot avoiding certain specific targets, facilitating the end-effector to reach a specific position, improving the kinematics and dynamics characteristics of the robot, but also changes the technical limitation that the traditional robot can only be fixed in a certain workflow position of the production line for use, expands its flexible usage, and better applies it to reality. In production and use.

【技术实现步骤摘要】
一种移动式七自由度智能协作机器人
本专利技术涉及的是可移动的多自由度智能机器人领域，更具体地说是一种移动式七自由度智能协作机器人。
技术介绍
以轻工业为主的企业需要大量人工进行作业，急需机器人自动化设备的引入以提高工厂的生产效率和质量，同时降低工厂的用工成本。但传统的机器人设备的工作方式主要以简单、重复的工作方式为主，而轻工业机器人需要相对较高的定位精度，并且对材料的刚度有一定要求，对于机器人关节有一定的柔性要求，限制了传统机器人在轻工业（如鞋服行业）的应用。目前传统机器人一般最多具有六个自由度，其中，前三个自由度引导夹手装置至所需的位置，而后三个自由度用来决定末端执行装置的方向，机器人具有高度依赖专业技能人员的示教、编程作业，且大多只能在结构化环境中从事简单和重复性工作。这些类型的机器人一般具有定位精度高、速度快和输出力大等特点，同时，这类机器人在自动化程度较高、生产行为相对固定的大企业中具有较高的工作效率和经济效益，但这些类型的机器人成本相对较高，缺乏柔顺性和快速适应性，且具有一定的危险性，需要隔离作业。另一方面，传统的机器人只能是固定在生产线的某个工作流程位置，其无法进行移动，位置相对是固定不变的，其柔性使用性局限性较强，无法灵活地移动使用。所以这种类型机器人在消费品市场快速变化而导致的企业生产随之调整时，显得柔顺性不足，灵巧性和智能性不强，使一大批对市场具有重要贡献的中小企业对采用机器人进行生产持消极态度。此外，虽然机器人近些年来获得了巨大发展和相应的政策支持，但实际上绝大多数中小企业的生产工作仍然由手工或传统机器人机械手完成，机器人的智能化程度还不足以代替人完成智能性、柔顺性和技能性要求较高的工作，面对当今复杂多变的生产和生活需求，协作机器人技术引起了越来越多的研究者和公司的重视。
技术实现思路
本专利技术公开的是一种移动式七自由度智能协作机器人，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点。本专利技术采用的技术方案如下：一种移动式七自由度智能协作机器人，包括移动底座以及配合装设在该移动底座上的七自由度机械臂，所述移动底座包括底座平台、移动轮、调节支撑柱、固定角件以及支撑座，所述底座平台由金属型材组成，该移动轮配合装设在该底座平台的底部，所述固定角件固定装设在所述底座平台的型材连接安装处，所述调节支撑柱配合装设在该底座平台上部，该支撑座配合装设在该调节支撑柱的顶端；所述七自由度机械臂配合固定装设在所述支撑座上，所述七自由度机械臂包括依次连接设置的基座、第一关节、第二关节、第一连杆、第三关节、第四关节、第二连杆、第五关节、第六关节和第七关节，所述基座的上部法兰连接端与第一关节的电机输出端固定连接，所述第一关节的法兰连接端与第二关节的电机输出端固定连接，所述第二关节的法兰连接端与第一连杆的下部法兰连接端相固定连接，该第一连杆的上部法兰连接端与第三关节的电机输出端固定连接，该第三关节的法兰连接端与第四关节的电机输出端固定连接，该第四关节的法兰连接端与第二连杆的下部法兰连接端固定，该第二连杆的上部法兰连接端与第五关节的法兰连接端固定连接，该第五关节的电机输出端与第六关节的法兰连接端固定连接，该第六关节的电机输出端与第七关节的法兰连接端固定连接，该第七关节的电机输出端配合安装有外围辅助作业设备；所述的各个关节内部集成设有电机驱动器、电机、绝对值编码器、增量编码器、制动器以及减速器，且各个关节的一端为电机输出端，该电机输出端的输出力矩用于关节的转动，关节的另一端为用于驱动连接的法兰连接端；该七自由度机械臂还包括控制模块，该控制模块包括UPS电源、计算机控制台以及安全I/O传感器，其中，UPS电源用于向该计算机控制台及安全I/O传感器提供电源，所述计算机控制台通过CAN总线分别与所述的各个关节内部集成设置的电机驱动器及电机相配合对应控制连接设置，所述安全I/O传感器与一示教器相连接，且所述计算机控制台与该示教器相控制连接。更进一步，所述调节支撑柱包括可升降移动的调节柱以及配设在该调节柱上的调节控制器，该调节控制器与所述七自由度机械臂的计算机控制台相连接。更进一步，所述调节柱为液压调节柱或气缸升降柱中的任意一种。更进一步，所述计算机控制台上还设有USB、LAN以及VGA接口。更进一步，所述基座、第一关节、第二关节、第一连杆、第三关节、第四关节、第二连杆、第五关节、第六关节和第七关节的各个对应连接部分别采用密封圈进行防护密封设置。更进一步，所述第一关节和第二关节的结构相同，其输出的力矩最大，第三关节和第四关节的结构相同，其输出的力矩次之，第五关节、第六关节和第七关节的结构相同，其输出的力矩最小。更进一步，所述七自由度机械臂还包括第三连杆和一关节连接件，该第三连杆连接于第五关节和第六关节之间，该第三连接两端的法兰连接端分别与第五关节和第六关节的电机输出端相配合连接，该关节连接件连接于第三关节与第二连杆之间，该关节连接件两端的法兰连接端分别与第三关节和第二连杆的法兰连接端相连接，而第四关节和第五关节相连接，且第四关节的电机输出端与第二连杆的法兰连接端相连接；所述第一关节与第二关节的结构相同，其输出的力矩最大，第三关节的输出力矩次之，第四关节、第五关节、第六关节和第七关节的结构相同，其输出的力矩最小。更进一步，所述七自由度机械臂还包括第三连杆和一关节连接件，该第三连杆连接于第六关节和关节连接件之间，该第三连杆两端的法兰连接端分别与第六关节和关节连接件的法兰连接端相连接，所述关节连接件连接于第三连杆与第七关节之间，该关节连接件两端的法兰连接端分别与第三连杆和第七关节的法兰连接端相连接；所述第一关节和第二关节结构相同，其输出的力矩最大，所述第三关节和第四关节的结构相同，其输出的力矩次之，所述第五关节、第六关节及第七关节的结构相同，其输出的力矩最小。更进一步，所述基座上还设有航空插头接口，用于电源供电线、CAN总线以及传感器的走线使用。更进一步，还包括驱动电源，该驱动电源分别为所述的各关节的电机驱动器、电机以及调节支撑柱提供电源。通过上述对本专利技术的描述可知，和现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过相比于传统六轴机器人，不仅增加额外的轴可以实现机器人躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，可以更加灵活地适应某此特殊工作环境，改善机器人相关的运动学和动力学特性，而且通过增加设置可移动的移动底座，实现了该七自由度机械臂的灵活使用操作，改变了传统的机器人只能固定在生产线的某个工作流程位置进行使用的技术局限性，扩展其柔性使用度，更好地应用于实际的生产使用中。2、本专利技术的七自由度机械臂由模块化的各个关节部件和连接部件组合构成，其自重比轻，不需要有坚固的重型底座，可以方便地移动和安置，并能够实现拖动示教、碰撞检测、柔性化控制系统等功能，其具有柔性关节和轻量化结构，可保护人类同事免受伤害，发挥出众的协同工作效率。3、本专利技术人机即可以无缝传递接口，通过人机传递接口传递给机器人，从而实现人的技能传递，又可以实现控制器集成控制，同时，I/O接口充足，优化布局，移动方便，并支持离线编程和在线编程，编程引导功能，可以运用实时算法确定机械臂的无障碍运动路径。4、本专利技术采用封闭式设计，所有线缆从机器人内部通过，方便保养与维护，同时可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式七自由度智能协作机器人，其特征在于：包括移动底座以及配合装设在该移动底座上的七自由度机械臂，所述移动底座包括底座平台、移动轮、调节支撑柱、固定角件以及支撑座，所述底座平台由金属型材组成，该移动轮配合装设在该底座平台的底部，所述固定角件固定装设在所述底座平台的型材连接安装处，所述调节支撑柱配合装设在该底座平台上部，该支撑座配合装设在该调节支撑柱的顶端；所述七自由度机械臂配合固定装设在所述支撑座上，所述七自由度机械臂包括依次连接设置的基座、第一关节、第二关节、第一连杆、第三关节、第四关节、第二连杆、第五关节、第六关节和第七关节，所述基座的上部法兰连接端与第一关节的电机输出端固定连接，所述第一关节的法兰连接端与第二关节的电机输出端固定连接，所述第二关节的法兰连接端与第一连杆的下部法兰连接端相固定连接，该第一连杆的上部法兰连接端与第三关节的电机输出端固定连接，该第三关节的法兰连接端与第四关节的电机输出端固定连接，该第四关节的法兰连接端与第二连杆的下部法兰连接端固定，该第二连杆的上部法兰连接端与第五关节的法兰连接端固定连接，该第五关节的电机输出端与第六关节的法兰连接端固定连接，该第六关节的电机输出端与第七关节的法兰连接端固定连接，该第七关节的电机输出端配合安装有外围辅助作业设备；所述的各个关节内部集成设有电机驱动器、电机、绝对值编码器、增量编码器、制动器以及减速器，且各个关节的一端为电机输出端，该电机输出端的输出力矩用于关节的转动，关节的另一端为用于驱动连接的法兰连接端；该七自由度机械臂还包括控制模块，该控制模块包括UPS电源、计算机控制台以及安全I/O传感器，其中，UPS电源用于向该计算机控制台及安全I/O传感器提供电源，所述计算机控制台通过CAN总线分别与所述的各个关节内部集成设置的电机驱动器及电机相配合对应控制连接设置，所述安全I/O传感器与一示教器相连接，且所述计算机控制台与该示教器相控制连接。...

【技术特征摘要】
1.一种移动式七自由度智能协作机器人，其特征在于：包括移动底座以及配合装设在该移动底座上的七自由度机械臂，所述移动底座包括底座平台、移动轮、调节支撑柱、固定角件以及支撑座，所述底座平台由金属型材组成，该移动轮配合装设在该底座平台的底部，所述固定角件固定装设在所述底座平台的型材连接安装处，所述调节支撑柱配合装设在该底座平台上部，该支撑座配合装设在该调节支撑柱的顶端；所述七自由度机械臂配合固定装设在所述支撑座上，所述七自由度机械臂包括依次连接设置的基座、第一关节、第二关节、第一连杆、第三关节、第四关节、第二连杆、第五关节、第六关节和第七关节，所述基座的上部法兰连接端与第一关节的电机输出端固定连接，所述第一关节的法兰连接端与第二关节的电机输出端固定连接，所述第二关节的法兰连接端与第一连杆的下部法兰连接端相固定连接，该第一连杆的上部法兰连接端与第三关节的电机输出端固定连接，该第三关节的法兰连接端与第四关节的电机输出端固定连接，该第四关节的法兰连接端与第二连杆的下部法兰连接端固定，该第二连杆的上部法兰连接端与第五关节的法兰连接端固定连接，该第五关节的电机输出端与第六关节的法兰连接端固定连接，该第六关节的电机输出端与第七关节的法兰连接端固定连接，该第七关节的电机输出端配合安装有外围辅助作业设备；所述的各个关节内部集成设有电机驱动器、电机、绝对值编码器、增量编码器、制动器以及减速器，且各个关节的一端为电机输出端，该电机输出端的输出力矩用于关节的转动，关节的另一端为用于驱动连接的法兰连接端；该七自由度机械臂还包括控制模块，该控制模块包括UPS电源、计算机控制台以及安全I/O传感器，其中，UPS电源用于向该计算机控制台及安全I/O传感器提供电源，所述计算机控制台通过CAN总线分别与所述的各个关节内部集成设置的电机驱动器及电机相配合对应控制连接设置，所述安全I/O传感器与一示教器相连接，且所述计算机控制台与该示教器相控制连接。2.根据权利要求1所述的一种移动式七自由度智能协作机器人，其特征在于：所述调节支撑柱包括可升降移动的调节柱以及配设在该调节柱上的调节控制器，该调节控制器与所述七自由度机械臂的计算机控制台相连接。3.根据权利要求2所述的一种移动式七自由度智能协作机器人，其特征在于：所述调节柱为液压调节柱或气缸升降柱中的任意一种。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：温宽昌，李瑞峰，
申请(专利权)人：福建泉州哈工大工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：福建,35