一种scara型机器人及其控制系统的制作方法

一种scara型机器人及其控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种SCARA型机器人及其控制，属于智能机械设备领域。
【背景技术】
[0002]SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文译名:选择顺应性装配机器手臂)是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直于平面的运动。这类机器人的结构轻便、响应快，它最适用于平面定位，垂直方向进行装配的作业。
[0003]SCARA系统在X轴，Y轴方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作，例如将一个圆头针插入一个圆孔，故SCARA系统首先大量用于装配印刷电路板和电子零部件；SCARA的另一个特点是其串接的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件，如集成电路板等。如今SCARA机器人还广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域。它的主要职能是搬取零件和装配工作。它的第一个轴和第二个轴具有转动特性，第三和第四个轴可以根据工作的需要的不同，制造成相应多种不同的形态，并且一个具有转动、另一个具有线性移动的特性。由于其具有特定的形状，决定了其工作范围类似于一个扇形区域。
[0004]然而，目前该机器人在大范围推广使用的过程中出现了接线复杂、操作复杂、成本高、对技术人员要求高等瓶颈。

【发明内容】

[0005]本发明的目的:旨在提供一种低成本，易安装维护，可操作性强的SCARA型机器人。
[0006]本发明所公开的SCARA型机器人，包括基座，安装在基座上并依次连接的大臂、小臂和工具端，设置在工具端的花键丝杆模组，以及模块化的驱动电机模组，其特征在于:设置在小臂内的第一驱动电机模组、第二驱动电机模组和第三驱动电机模组，以及设置在基座内的第四驱动电机模组；第一驱动电机模组用于控制工具端的花键丝杆沿轴向移动，第二驱动电机模组用于控制工具端的花键丝杆旋转，第三驱动电机模组用于控制小臂以小臂与大臂连接轴为圆心作水平旋转，第四驱动电机模组用于控制大臂以大臂与基座连接轴为圆心作水平旋转。
[0007]所述小臂为中空结构，其内设有可容纳第一驱动电机模组、第二驱动电机模组、第三驱动电机模组以及相关传动机构的腔体。
[0008]所述驱动电机模组由减速机、步进电机、编码器和高性能的模块化驱动及运动控制器组成，该种高性能的模块化驱动及运动控制器能驱动并控制步进电机达到3000rpm以上速度。同时，该步进电机亦可由其它类型的电机替代，不失其通用性。
[0009]本发明所述SCARA型机器人的电控系统，其特征在于:所述模块化的驱动电机模组通过四线制的总线串联控制，包括两根电源线和两根CAN-BUS通讯信号线。
[0010]本发明所公开的SCARA型机器人的电控系统，还设有转换接口，可将CAN协议转换为以太网，WIFI或者蓝牙信号与控制端以有线或无线方式连接。
[0011]本发明所述SCARA型机器人的电控系统架构采用了一体化步进伺服模组的方式，取代传统的直流伺服电机加中央控制器的方式；该种步进伺服模组包含所有运动控制和驱动电机精准运行所必需的硬件和软件，可接受并储存用户编程，免去了传统SCARA机器人的电气柜和电控面板，极大降低了本发明所述SCARA型机器人的生产成本。
[0012]本发明所述SCARA型机器人采用的四线制总线控制，所有模块化驱动电机和控制部件均以四根电线串联控制，极大简化了传统接线方式，通过转换接口还可经由以太网，WIFI或者蓝牙方式与人机交互控制端有线或无线连接，使得人机交互控制端有更多灵活的选择，除了通过传统的工控机进行编程控制，还可通过智能移动终端如个人平板，手机等进行编程控制，实现了低成本，易维护，易使用。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的结构示意图；
[0014]图2是本发明的驱动电机模组的结构示意图；
[0015]图3是本发明的电控系统结构示意图；
[0016]图中:1_花键丝杆2-工具端3-第一驱动电机模组4-第二驱动电机模组5-第三驱动电机模组6-小臂7-大臂8-第四驱动电机模组9-底座10-减速机11-步进电机12-编码器13-模块化驱动及运动控制器14-转换接口 15-人机交互控制端。
【具体实施方式】
[0017]下文结合附图和具体的实例对本发明所述SCARA型机器人及其电控系统作进一步详细说明。
[0018]本发明所述SCARA型机器人，包括基座9，安装在基座9上并依次连接的大臂7、小臂6和设置在工具端2的花键丝杆模组1，以及驱动电机模组，其特征在于:所述驱动电机包括设置在小臂6内的第一驱动电机模组3、第二驱动电机模组4和第三驱动电机模组5，以及设置在底座9内的第四驱动电机模组8 ;第一驱动电机模组3用于控制设置在工具端2的花键丝杆I沿轴向往复移动，第二驱动电机模组4用于控制工具端2的花键丝杆I旋转，第三驱动电机模组5用于控制小臂6以小臂6与大臂7连接轴为圆心水平旋转，第四驱动电机模组8用于控制大臂7以大臂7与底座9连接轴为圆心水平旋转。
[0019]所述小臂6为中空结构，其内设有可容纳第一驱动电机模组3、第二驱动电机模组4、第三驱动电机模组5和相关传动机构的腔体。
[0020]所述驱动电机模组由减速机10、步进电机11、编码器12和模块化驱动及运动控制器13组成。
[0021]这种SCARA型机器人控制系统，其特征在于:所述驱动电机模组通过四线制总线串联控制，包括两根电源线和两根CAN信号线。
[0022]这种SCARA型机器人控制系统，还设有转换接口 14，可将CAN转换为WIFI或者蓝牙信号与人机交互控制端15连接。
【主权项】
1.一种SCARA型机器人，包括底座9，安装在底座9上并依次连接的大臂7、小臂6和工具端2，设置在工具端2的丝杆1，以及驱动电机模组，其特征在于:所述驱动电机包括设置在小臂6内的第一驱动电机模组3、第二驱动电机模组4和第三驱动电机模组5，以及设置在底座9内的第四驱动电机模组8 ;第一驱动电机模组3用于控制设置在工具端2的花键丝杆I沿轴向往复移动，第二驱动电机模组4用于控制工具端2的花键丝杆旋转，第三驱动电机模组5用于控制小臂6以小臂6与大臂7连接轴为圆心水平旋转，第四驱动电机模组8用于控制大臂7以大臂7与底座9连接轴为圆心水平旋转。2.如权利要求1所述的一种SCARA型机器人，其特征在于:所述小臂6为中空结构，其内设有可容纳第一驱动电机模组3、第二驱动电机模组4、第三驱动电机模组5和传动机构的腔体。3.如权利要求1所述的一种SCARA型机器人，其特征在于:所述驱动电机模组由减速机10、步进电机11、编码器12和驱动及运动控制器13组成。4.一种SCARA型机器人控制系统，其特征在于:所述驱动电机通过四线制总线串联控制，包括两根电源线和两根CAN信号线。5.如权利要求4所述的一种SCARA型机器人控制系统，其特征在于:这种SCARA型机器人控制系统，还设有转换接口 14，可将CAN转换为WIFI或者蓝牙信号与人机交互控制端15连接。
【专利摘要】本发明公开了一种采用模块化电控方式的SCARA型机器人的结构方案和实施例。这种机器人电控系统由4个模块化的驱动电机模组构成，通过两根电源线和两根CAN-BUS通讯线组成的四线制总线串联控制所有电控系统模块。同时通过协议转换模块，将CAN协议转换为以太网，蓝牙信号等通讯协议以便与人机交互控制端以有线或无线方式连接。本发明采用模块化的驱动电机模组的方式代替传统的交直流伺服电机加中央运动控制卡的方式，免除了电气控制箱，降低了这种SCARA型机器人的生产成本的同时简化了安装维护，提高了可操作性。
【IPC分类】B25J9/16
【公开号】CN104889988
【申请号】CN201510330070
【发明人】朱海鸿
【申请人】上海优爱宝机器人技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月15日