專利名稱：一種五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法及五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械自動化控制領(lǐng)域，具體涉及一種五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，及實(shí)施該方法的五軸數(shù)控機(jī)械手臂。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，人們出于提高生產(chǎn)效率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善工人勞動條件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的考慮，發(fā)明了機(jī)械臂，并把它大量應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，機(jī)械臂更是得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械臂是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。機(jī)械臂是工業(yè)機(jī)器人的一種，它由操作機(jī)，控制器，伺服驅(qū)動系統(tǒng)和槍測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制，可重復(fù)編程，能在三維空間完成各科 作業(yè)的自動化生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)械臂最早應(yīng)用于汽車制造工業(yè)，常應(yīng)用于焊接，噴漆，上下料和搬運(yùn)。機(jī)械臂延伸和擴(kuò)大了入的手足和大腦功能，它可代替入從事危險、有害、有毒、低溫和高熱等惡劣環(huán)境中的工作，代替人從事繁重，單調(diào)的重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)注塑機(jī)械手中，通常只能進(jìn)行XYZ三軸直線運(yùn)動，只能在二維平面內(nèi)取物，只能實(shí)現(xiàn)簡單的運(yùn)動軌跡，無法實(shí)現(xiàn)多自由度、三維空間取物，對于復(fù)雜外形產(chǎn)品，其取物治具局限性較大，選擇范圍小、單一，設(shè)計要求高，無法滿足標(biāo)準(zhǔn)越來越高的機(jī)械制造業(yè)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的 是針對上述不足，提供一種新的五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，及實(shí)施該方法的五軸數(shù)控機(jī)械手臂，通過在Z軸機(jī)械手末端設(shè)置一 BC軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，并采用創(chuàng)新的優(yōu)化控制方法，實(shí)現(xiàn)三維空間取物。本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案為一種五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，其包括以下步驟(I)設(shè)置一機(jī)械手臂本體，在該機(jī)械手臂本體上設(shè)有X軸手臂、Y軸手臂和Z軸手臂，分別在X軸、Y軸和Z軸上，通過伺服電機(jī)帶動平移工作；(2)在機(jī)械手臂本體上分別設(shè)置控制裝置和機(jī)械手臂運(yùn)行反饋裝置，并通過CAN控制總線彼此連接；(3)在所述Z軸手臂末端，設(shè)置一 B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，該B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，通過伺服電機(jī)帶動在B軸上旋轉(zhuǎn)180°，在C軸上旋轉(zhuǎn)360° ；(4)在所述控制裝置中設(shè)置依次連接的中央控制模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊、記憶存儲模塊和信號處理模塊；其中所述中央控制模塊和數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊，通過SCI通信模塊連接；在所述記憶存儲模塊中存有機(jī)械手臂運(yùn)動最佳位置坐標(biāo)；(5)在步驟(4)所述中央控制模塊中，嵌入控制算法公式
權(quán)利要求
1.一種五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟 (1)設(shè)置一機(jī)械手臂本體，在該機(jī)械手臂本體上設(shè)有X軸手臂、Y軸手臂和Z軸手臂，分別在X軸、Y軸和Z軸上，通過伺服電機(jī)帶動平移工作； (2)在機(jī)械手臂本體上分別設(shè)置控制裝置和機(jī)械手臂運(yùn)行反饋裝置，并通過CAN控制總線彼此連接； (3)在所述Z軸手臂末端，設(shè)置一B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，該B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，通過伺服電機(jī)帶動在B軸上旋轉(zhuǎn)180°，在C軸上旋轉(zhuǎn)360° ； (4)在所述控制裝置中設(shè)置依次連接的中央控制模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊、記憶存儲模塊和信號處理模塊；其中所述中央控制模塊和數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊，通過SCI通信模塊連接；在所述記憶存儲模塊中存有機(jī)械手臂運(yùn)動最佳位置坐標(biāo)； (5)在步驟(4)所述中央控制模塊中，嵌入控制算法公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述的B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，包括兩個伺服電機(jī)，伺服電機(jī)B和伺服電機(jī)C ;所述伺服電機(jī)C，經(jīng)過皮帶傳動機(jī)構(gòu)，帶動錐形齒，通過兩個錐形齒傳動，使運(yùn)動機(jī)構(gòu)在C軸做360°旋轉(zhuǎn)；所述伺服電機(jī)B,經(jīng)過兩級皮帶傳動機(jī)構(gòu),使運(yùn)動機(jī)構(gòu)在B軸做180°旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述的機(jī)械手臂運(yùn)行反饋裝置，包括光電編碼器和故障檢測模塊；光電編碼器將機(jī)械手臂運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時反饋，將反饋信號傳輸至控制裝置中的信號處理模塊進(jìn)行處理，經(jīng)信號處理模塊處理完后，傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行計算，然后通過SCI通信模塊將計算結(jié)果傳輸至中央控制模塊，最后由中央控制模塊對機(jī)械手臂進(jìn)行調(diào)整控制；所述故障檢測模塊自動偵測故障并記憶故障編號，通過微調(diào)所運(yùn)行時軸位置及自動累算運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)實(shí)現(xiàn)自動報警功能，并跳出死循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保障系統(tǒng)安全。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，其特征在于，步驟(4)所述中央控制模塊包括上位機(jī)PLC可編程邏輯控制器和ARM處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，其特征在于，步驟(I)所述的機(jī)械手臂本體上還設(shè)有輸入/輸出模塊，其包括按鍵控制模塊、程序編輯模塊和功能顯示模塊，通過數(shù)據(jù)總線與控制裝置相互連接。
6.一種實(shí)施權(quán)利要求1至5之一所述方法制備的五軸數(shù)控機(jī)械手臂，其特征在于，其包括一機(jī)械手臂本體，在該機(jī)械手臂本體上設(shè)有X軸手臂、Y軸手臂和Z軸手臂，分別在X軸、Y軸和Z軸上，通過伺服電機(jī)帶動平移工作，在機(jī)械手臂本體上分別設(shè)有控制裝置和機(jī)械手臂運(yùn)行反饋裝置，并通過CAN控制總線彼此連接，在所述Z軸手臂末端，設(shè)有一 B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，該B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，通過伺服電機(jī)帶動在B軸上旋轉(zhuǎn)180°，在C軸上旋轉(zhuǎn)360° ;在所述控制裝置包括依次連接的中央控制模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊、記憶存儲模塊和信號處理模塊；其中所述中央控制模塊和數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊，通過SCI通信模塊連接；在所述記憶存儲模塊中存有機(jī)械手臂運(yùn)動最佳位置坐標(biāo)；在所述中央控制模塊中，嵌有控制算法公式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂，其特征在于，所述的B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，包括兩個伺服電機(jī)，伺服電機(jī)B和伺服電機(jī)C ;所述伺服電機(jī)C，經(jīng)過皮帶傳動機(jī)構(gòu)，帶動錐形齒，通過兩個錐形齒傳動，使運(yùn)動機(jī)構(gòu)在C軸做360°旋轉(zhuǎn)；所述伺服電機(jī)B，經(jīng)過兩級皮帶傳動機(jī)構(gòu)，使運(yùn)動機(jī)構(gòu)在B軸做180°旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂，其特征在于，所述機(jī)械手臂運(yùn)行反饋裝置包括光電編碼器和故障檢測模塊；光電編碼器將機(jī)械手臂運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時反饋，將反饋信號傳輸至控制裝置中的信號處理模塊進(jìn)行處理，經(jīng)信號處理模塊處理完后，傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行計算，然后通過SCI通信模塊將計算結(jié)果傳輸至中央控制模塊，最后由中央控制模塊對機(jī)械手臂進(jìn)行調(diào)整控制；所述故障檢測模塊自動偵測故障并記憶故障編號，通過微調(diào)所運(yùn)行時軸位置及自動累算運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)實(shí)現(xiàn)自動報警功能，并跳出死循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，保障系統(tǒng)安全。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂，其特征在于，所述中央控制模塊包括上位機(jī)PLC可編程邏輯控制器和ARM處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的五軸數(shù)控機(jī)械手臂，其特征在于，所述機(jī)械手臂本體上還設(shè)有輸入/輸出模塊，其包括按鍵控制模塊、程序編輯模塊和功能顯示模塊，通過數(shù)據(jù)總線與控制裝置相互連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種五軸數(shù)控機(jī)械手臂的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟(1)設(shè)置一機(jī)械手臂本體，在該機(jī)械手臂本體上設(shè)有X軸手臂、Y軸手臂和Z軸手臂，分別在X軸、Y軸和Z軸上，通過伺服電機(jī)帶動平移工作；(2)在機(jī)械手臂本體上分別設(shè)置控制裝置和機(jī)械手臂運(yùn)行反饋裝置，并通過CAN控制總線彼此連接；(3)在所述Z軸手臂末端，設(shè)置一B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，該B、C軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)，通過伺服電機(jī)帶動在B軸上旋轉(zhuǎn)180°，在C軸上旋轉(zhuǎn)360°；(4)在所述控制裝置中設(shè)置依次連接的中央控制模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊、記憶存儲模塊和信號處理模塊。本發(fā)明還公開了一種實(shí)施該方法的五軸數(shù)控機(jī)械手臂。
文檔編號B25J13/00GK103056879SQ20121059328
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者施復(fù)興, 黃俊欽 申請人:東莞艾爾發(fā)自動化機(jī)械有限公司