一种闭环控制六轴机械臂及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种闭环控制六轴机械臂及其控制方法，属于教育型机器人领域。机械臂包括金属板底座、编码器组件、各安装组件，各安装组件安装在金属板底座上，编码器组件安装在各安装组件上，每一个轴及其组件内均安装有对应的编码器组件。在六轴电机相连的接头上，安装各类夹具或者气吸装置，以实现码垛，夹取物品，分类摆放等多种功能。本发明专利技术采用六轴的活动方式，相比大部分三轴，四轴，五轴的机械臂将更灵活，活动半径更开阔，也能实现更为复杂的操作，以适应培养技术型人才不断提升的标准。控制方法包括一次运动和二次运动，二次运动后，机械臂运动的位置更为精确。臂运动的位置更为精确。臂运动的位置更为精确。

【技术实现步骤摘要】
一种闭环控制六轴机械臂及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种闭环控制六轴机械臂及其控制方法，主要用于机械臂操作维护应用技术人才的培养，属于教育型机器人领域。

技术介绍

[0002]随着社会发展和科技进步，劳动力成本持续增高，各制造强国都在大力发展机械臂（工业机器人）技术。机械臂的应用领域正在向服务业、医疗、教育、办公等领域拓展，市场对工业机器人操作维护应用技术型人才需求激增，进而带动了工业机器人教育培训市场的兴起。当前，工业机器人教育培训主要采用工业级机器人进行培训，同时现有市面上的闭环机器人成本大多较高，开环机器人又无法更精准地应对教学需要，机器人价格昂贵，很多学校无法大量购买，严重影响了工业机器人操作维护应用技术型人才培养的数量和质量，工业机器人教育教学难以大规模发展。

技术实现思路

[0003]为克服上述现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种闭环控制六轴机械臂及其控制方法。
[0004]本专利技术结构上采用的技术方案是：一种闭环控制的六轴机械臂，包括金属板底座1、编码器组件、各安装组件，各安装组件安装在金属板底座1上，编码器组件安装在各安装组件上；各安装组件包括一轴及其组件101、二轴及其组件102，三轴及其组件103，四轴及其组件104，五轴及其组件105，六轴及其组件106；一轴及其组件101转动安装在金属板底座1上方，二轴及其组件102转动安装在一轴及其组件101上方，三轴及其组件103转动安装在二轴及其组件102上方，四轴及其组件104转动安装在三轴及其组件103上方，五轴及其组件105转动安装在四轴及其组件104上方，六轴及其组件106转动安装在五轴及其组件105端部；编码器组件包括一轴编码器2、一轴磁轴、二轴编码器15、二轴磁轴、三轴编码器18、三轴磁轴、四轴编码器21、四轴磁轴、五轴编码器29、五轴磁轴、六轴编码器33、六轴磁轴；每一个轴及其组件内均安装有对应的编码器组件。
[0005]具体地，所述的一轴及其组件101包括：安装底座7、一轴齿轮3、一轴同步带4、一轴轴承5、J1电机6、J1
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J2力臂13，二轴及其组件102包括：J2电机8、二轴齿轮9、二轴外壳14、J2
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J3力臂11，三轴及其组件103包括：J3电机10、三轴轴承16、同步带拉紧装置Ⅰ17、J3
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J4力臂19，四轴及其组件104包括：J4电机20、行星减速器22、四根铜柱24、四轴轴承25、四轴外壳23、J4
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J5力臂28，五轴及其组件105包括J5电机26、五轴外壳27、五轴编码器外壳30，六轴及其组件106包括： J6电机31、六轴外壳32、六轴编码器外壳34。
[0006]J1电机固定于金属板底座1上，J1电机6与J1电机同步轮固定连接，形成一轴的输出轴，金属板底座1上端为一轴齿轮3，一轴轴承5内环固定于一轴齿轮上，安装底座7固定于
一轴轴承5外环，安装底座便可以转动，形成一轴的转动轴，J1电机同步轮和一轴齿轮3通过一轴同步带4连接，形成一级减速，控制一轴的转动，安装底座7与一轴轴承5外环固定，同时在安装底座中，一轴磁轴的一端与安装底座7固定连接，另一端置于一轴编码器2凹槽内用于测量一轴转动轴旋转的角度。J2电机8与J2电机同步轮固定连接，形成二轴的输出轴，J2电机同步轮与J1
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J2力臂13内部的二轴一号同步轮通过二轴一号同步带连接，二轴一号同步轮通过二轴同步轮连接杆连接一个同轴的二轴二号同步轮，J2
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J3力臂11下端，与二轴二号同步轮相同的一侧，带有一号齿轮，二轴二号同步轮通过二轴二号同步带与一号齿轮连接，形成二轴的转动轴。同时在J2
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J3力臂内部，二轴磁轴一端与二轴转动轴的J2
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J3力臂固定连接，另一端置于二轴编码器15凹槽内用于测量二轴转动轴旋转的角度，外面用二轴外壳14保护。J2
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J3力臂11的两侧装有二轴轴承12，二轴轴承12外环与J1
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J2力臂13上端的孔径适配安装，J1
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J2力臂13的下端固定连接在安装底座7上，二轴一号同步带、二轴二号同步带形成二级减速，J2
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J3力臂11下段内部，连接有J3电机卡槽，J3电机16安装于J3电机卡槽上，J3电机16与J3电机同步轮固定连接，形成三轴的输出轴，J3电机同步轮与J3
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J4力臂19内部的三轴一号同步轮，通过三轴一号同步带连接，同时三轴一号同步轮21通过三轴同步轮连接杆装有一个同轴的三轴二号同步轮，J4
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J5力臂27下端外部设计有二号齿轮，三轴二号同步轮通过三轴二号同步带与二号齿轮连接，形成三轴的转动轴，同时在J2
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J3力臂11的外部，三轴磁轴一端与四轴外壳固定连接，另一端置于三轴编码器18凹槽内用于测量三轴转动轴旋转的角度。J2
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J3力臂11的上端与J3
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J4力臂19下端通过三轴轴承连接，三轴一号同步带、三轴二号同步带形成二级减速，在J2
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J3力臂11的外部设有可以横向移动螺母的同步带拉紧装置Ⅰ17，同步带拉紧装置Ⅰ17用于调节连接二轴齿轮9和二轴二号同步带的松紧，J4电机20装于四轴外壳23内部，J4电机20上装有行星减速器22，形成二级减速，J4电机20配有行星减速器，行星减速器的轴为四轴的输出轴，行星减速器22上装有四轴法兰联轴器，法兰联轴器上装有四根铜柱24，四根铜柱24与五轴外壳27的下端固定连接,五轴外壳27下端的卡槽与四轴轴承25内环固定连接，四轴轴承25外环与J4
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J5力臂27下端固定连接，形成四轴的输出轴，同时在行星减速器22的平行方向，装有四轴的编码器组件，四轴磁轴一端与四轴转动轴上用于固定四根铜柱的3D打印件固定连接，另一端置于四轴编码器21凹槽内用于测量四轴转动轴旋转的角度。 在五轴外壳27内部装有J5电机26，J5电机26与J5电机同步轮固定连接，形成五轴的输出轴，J5电机同步轮与五轴一号同步轮，通过五轴一号同步带连接，同时五轴一号同步轮通过五轴同步轮连接杆连接一个同轴的五轴二号同步轮，五轴二号同步轮和五轴三号同步轮通过五轴二号同步带连接，五轴三号同步轮固定的在六轴外壳32上，控制五轴的转动，同时在五轴转动轴上，五轴磁轴一端与五轴三号同步轮固定连接，另一端置于五轴编码器30凹槽内用于测量五轴轴转动轴旋转的角度，外部有五轴编码器外壳30保护。J6电机31置于六轴外壳32内部，六轴外壳32上端留有安装孔，同时在六轴电机同步轮的平行方向，连接有一个六轴同步轮，六轴磁轴一端与六轴同步轮固定连接，另一端置于六轴编码器33凹槽内用于测量六轴轴转动轴旋转的角度，六轴编码器31外部设有六轴编码器外壳34。
[0007]优选地，安装底座7、J2
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J3力臂11、J1
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J2力臂13、二轴外壳14、J3
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J4力臂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闭环控制的六轴机械臂，其特征在于：包括金属板底座（1）、编码器组件、各安装组件，各安装组件安装在金属板底座1上，编码器组件安装在各安装组件上；各安装组件包括一轴及其组件（101）、二轴及其组件（102），三轴及其组件（103），四轴及其组件（104），五轴及其组件（105），六轴及其组件（106）；一轴及其组件（101）转动安装在金属板底座（1）上方，二轴及其组件（102）转动安装在一轴及其组件（101）上方，三轴及其组件（103）转动安装在二轴及其组件（102）上方，四轴及其组件（104）转动安装在三轴及其组件（103）上方，五轴及其组件（105）转动安装在四轴及其组件（104）上方，六轴及其组件（106）转动安装在五轴及其组件（105）端部；编码器组件包括一轴编码器（2）、一轴磁轴、二轴编码器（15）、二轴磁轴、三轴编码器（18）、三轴磁轴、四轴编码器（21）、四轴磁轴、五轴编码器（29）、五轴磁轴、六轴编码器（33）、六轴磁轴；每一个轴及其组件内均安装有对应的编码器组件。2.根据权利要求1所述的一种闭环控制的六轴机械臂，其特征在于：所述的一轴及其组件（101）包括：安装底座（7）、一轴齿轮（3）、一轴同步带（4）、一轴轴承（5）、J1电机（6）、J1
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J2力臂（13），二轴及其组件（102）包括：J2电机（8）、二轴齿轮（9）、二轴外壳（14）、J2
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J3力臂（11），三轴及其组件（103）包括：J3电机（10）、三轴轴承（16）、同步带拉紧装置Ⅰ（17）、J3
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J4力臂（19），四轴及其组件（104）包括：J4电机（20）、行星减速器（22）、四根铜柱（24）、四轴轴承（25）、四轴外壳（23）、J4
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J5力臂（28），五轴及其组件（105）包括J5电机（26）、五轴外壳（27）、五轴编码器外壳（30），六轴及其组件（106）包括：J6电机（31）、六轴外壳（32）、六轴编码器外壳（34）；J1电机固定于金属板底座（1）上，J1电机（6）与J1电机同步轮固定连接，形成一轴的输出轴，金属板底座（1）上端为一轴齿轮（3），一轴轴承（5）内环固定于一轴齿轮上，安装底座（7）固定于一轴轴承（5）外环，安装底座便可以转动，形成一轴的转动轴，J1电机同步轮和一轴齿轮（3）通过一轴同步带（4）连接，形成一级减速，控制一轴的转动，安装底座（7）与一轴轴承（5）外环固定，同时在安装底座中，一轴磁轴的一端与安装底座（7）固定连接，另一端置于一轴编码器（2）凹槽内用于测量一轴转动轴旋转的角度，J2电机（8）与J2电机同步轮固定连接，形成二轴的输出轴，J2电机同步轮与J1
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J2力臂（13）内部的二轴一号同步轮通过二轴一号同步带连接，二轴一号同步轮通过二轴同步轮连接杆连接一个同轴的二轴二号同步轮，J2
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J3力臂（11）下端，与二轴二号同步轮相同的一侧，带有一号齿轮，二轴二号同步轮通过二轴二号同步带与一号齿轮连接，形成二轴的转动轴，同时在J2
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J3力臂内部，二轴磁轴一端与二轴转动轴的J2
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J3力臂固定连接，另一端置于二轴编码器（15）凹槽内用于测量二轴转动轴旋转的角度，外面用二轴外壳（14）保护，J2
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J3力臂11的两侧装有二轴轴承（12），二轴轴承（12）外环与J1
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J2力臂（13）上端的孔径适配安装，J1
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J2力臂（13）的下端固定连接在安装底座（7）上，二轴一号同步带、二轴二号同步带形成二级减速，J2
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J3力臂（11）下段内部，连接有J3电机卡槽，J3电机（16）安装于J3电机卡槽上，J3电机（16）与J3电机同步轮固定连接，形成三轴的输出轴，J3电机同步轮与J3
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J4力臂（19）内部的三轴一号同步轮，通过三轴一号同步带连接，同时三轴一号同步轮（21）通过三轴同步轮连接杆装有一个同轴的三轴二号同步轮，J4
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J5力臂（27）下端外部设计有二号齿轮，三轴二号同步轮通过三轴二号同步带与二号齿轮连接，形成三轴的转动轴，同时在J2
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J3力臂（11）的外部，三轴磁轴一端与四轴外壳固定连接，另一端置于三轴编码器（18）凹槽内用于测量三轴转动轴旋转的角度，J2
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J3力臂（11）的上端与J3
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J4力臂（19）下端通过三轴轴承连接，三轴一号同步带、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宽，金龙，
申请(专利权)人：云南蓝脉科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：