專利名稱：機器人增力方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種機器人輔助動力方法和裝置以及機器人，特別是涉及一種機器人 增力方法和裝置以及機器人。
背景技術(shù)：
隨著社會科技水平的不斷進步和發(fā)展，機器人被廣泛應用到各種場合及工業(yè)生產(chǎn) 領域。機器人的應用，不僅大大降低了工人的勞動強度，而且大大的提高了工業(yè)生產(chǎn)的效 率。但目前存在的問題是，通用的機器人本體負重能力有限，提升負載重量小，這就使其應 用范圍受到很大限制，而開發(fā)提升能力強的機器人制造技術(shù)難度大，成本高，運行能耗大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種操作簡單、低成本并可有效的提高機器人的 負重能力的機器人增力方法和裝置以及機器人。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種機器人增力方法，設置有由動 力機構(gòu)、隨動機構(gòu)和支撐機構(gòu)組成的機器人增力裝置，機器人增力裝置通過其隨動機構(gòu)與 機器人的運動部件相連接并跟隨機器人的移動而移動，機器人增力裝置給予機器人一個固 定或可變的輔助提升力，使機器人和增力裝置共同承擔工件的重力。為實現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的，我發(fā)明提供了一種機器人增力裝置，包括一個用于 增加提升力的動力機構(gòu)、與所述的動力機構(gòu)相連接、用于傳遞動力機構(gòu)拉力跟隨機器人動 作的隨動機構(gòu)以及用于支撐所述的動力機構(gòu)和隨動機構(gòu)的支撐機構(gòu)。本發(fā)明的更進一步改進在于，所述的動力機構(gòu)包括動力源，所述的支撐機構(gòu)包括 固定立柱、橫梁，導向輪組，所述橫梁的一端固定在固定立柱頂端，所述的導向輪組設置在 所述的橫梁的兩端，所述的隨動機構(gòu)包括提升索具，所述提升索具的初始端連接動力源，所 述的提升索具的中間段依次繞經(jīng)橫梁兩端的導向輪，所述的提升索具的終止端經(jīng)所述導向 輪組變向后連接在機器人的運動部件。本發(fā)明的更進一步改進在于，還包括一個設置在所述橫梁的另一端下方與其平行 鉸接的至少一節(jié)旋臂，所述的旋臂的兩端各安裝有導向輪，所述旋臂在機器人及提升索具 的牽引下隨機器人運動部件的旋轉(zhuǎn)圍繞其所在橫梁端下方的鉸接軸轉(zhuǎn)動，以增大機器人的 工作區(qū)域。本發(fā)明的更進一步改進在于，所述動力源包括一個大行程氣缸，所述大行程氣缸 匹配安裝在固定立柱或橫梁的外側(cè)面或體內(nèi)，所述大行程氣缸的活塞桿端部與提升索具的 初始端固定連接，大行程氣缸通過輸出動力為機器人提供一個輔助提升力。本發(fā)明的更進一步改進在于，所述動力源包括一個液壓缸，所述液壓缸匹配安裝 在固定立柱或橫梁的外側(cè)面或體內(nèi)，液壓缸的活塞桿端部與提升索具的初始端連接，液壓 缸通過輸出動力為機器人提供一個輔助提升力。本發(fā)明的更進一步改進在于，所述動力源包括變頻調(diào)速電機，變頻調(diào)速電機通過附加收線軸與提升索具連接，通過輸入變頻調(diào)速電機的電氣參數(shù)使其輸出動力為機器人提 供一個輔助提升力。本發(fā)明的更進一步改進在于，所述動力源包括一個自由體的配重體，所述配重體 與提升索具的初始端連接，配重體通過預設重量為機器人提供輔助提升力。本發(fā)明的更進一步改進在于，所述橫梁與旋臂鉸接端對應安裝的上、下兩個導向 輪分別位于其共切線兩側(cè)，該共切線近似與旋臂或橫梁垂直。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種機器人，具有機器人增力裝置。本發(fā)明的有益積極效果是1、本發(fā)明機器人增力裝置，構(gòu)思獨特、設計合理，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，以最小的投 入，使機器人的提升能力有了顯著的提高，且不影響機器人動作靈活性能和工作可靠性能， 適用范圍廣泛。通過給機器人配置一種附加在機器人體外的提升裝置，克服工件或機器人 自重，使得機器人的負載能力提升，工作能力得以提高。本發(fā)明輔助提升增力裝置可以作為 機器人的附屬設備，也可與機器人制作為一體。2、本發(fā)明機器人增力裝置，因其設計合理，結(jié)構(gòu)簡單，故容易實現(xiàn)，具有較強的實 用性，進一步提高了機器人的工作效率。同時，機器人增力裝置配合機器人，整個工作循環(huán) 由一個動力源驅(qū)動，設備成本和運營成本都比較低，易于安裝和維護，適合大范圍推廣，有 利于節(jié)約能源。


圖1為本發(fā)明機器人增力裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、固定立柱；2、動力源；3、導向輪組；4、橫梁；5、旋臂；6、提升索具；7、機器人。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被 本領域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖1，一種機器人增力裝置，包括一個用于增加提升力的動力機構(gòu)、與動力 機構(gòu)相連接、用于傳遞動力機構(gòu)拉力跟隨機器人7動作的隨動機構(gòu)以及用于支撐動力機構(gòu) 和隨動機構(gòu)的支撐機構(gòu)。動力機構(gòu)包括動力源2，支撐機構(gòu)包括固定立柱1、橫梁4，導向輪 組3，橫梁4的一端固定在固定立柱1頂端，在橫梁4的另一端下方與其平行鉸接的旋臂5， 旋臂5的兩端各安裝有導向輪，導向輪組3設置在橫梁4的兩端，隨動機構(gòu)包括提升索具6， 提升索具6的初始端連接動力源2，提升索具6的中間段依次繞經(jīng)橫梁4和旋臂5兩端的 導向輪，提升索具6的終止端經(jīng)導向輪組3變向后連接在機器人7的腕部。橫梁4與旋臂 5鉸接端對應安裝的上、下兩個導向輪分別位于其共切線兩側(cè)，該共切線近似與旋臂5或橫 梁4垂直。本實施例中，旋臂5為一節(jié)式設計，當然還可以為多節(jié)式設計，每相鄰兩節(jié)旋臂間 進行鉸接，如兩節(jié)式旋臂5為一節(jié)臂的末端又鉸接另一節(jié)臂，多節(jié)式設計旋臂5使得機構(gòu)更 靈活，傳送的力量更垂直，旋臂5的末端更接近機器人7受力點。旋臂5在機器人7及提升索具6的牽引下隨機器人7腕部的旋轉(zhuǎn)圍繞其所在橫梁端下方的鉸接軸轉(zhuǎn)動，以增大機器人7的工作區(qū)域。提升索具6以旋臂5右側(cè)的導向輪為 軸，進行隨動。機器人7手臂向下運動時，牽動提升索具6克服動力源2的預設力向下運動； 機器人7手臂向上運動時，提升索具6把動力源2的預設力轉(zhuǎn)變?yōu)閷C器人7的提升輔助 力，抵消工件的自重。機器人7手臂向左運動時，牽動提升索具6向左運動，如果向左運動 的距離較少，提升索具6的擺動即可完成向左運動的步驟，如果向左運動的距離較多，提升 索具6會進一步帶動旋臂5沿鉸接軸向左轉(zhuǎn)動以完成向左運動的步驟，旋臂5擴大了提升 索具6的擺動范圍。提升索具6與機器人7連接的位置可以是機器人7的任意運動部件，比如頭部、腕 部、手臂等位置，根據(jù)提升索具6與機器人7連接位置的不同，為了給機器人7的抓取部件 提供相同的輔助提升力，需要給提升索具6設置不同的拉力。提升索具6不僅可以通過導向輪直接將提升動力作用于機器人7運動部件，也可 以經(jīng)過中間變速機構(gòu)，再與機器人7運動部件連接，提供更匹配的力量和運動行程。本實施例機器人增力裝置，動力源2采用一個大行程氣缸，大行程氣缸匹配安裝 在固定立柱1外側(cè)面，大行程氣缸的活塞桿端部與提升索具6的初始端固定連接，大行程氣 缸通過預設的氣壓作為輸出動力為機器人7提供輔助提升力。本實施例機器人增力裝置還可以采用液壓缸作為動力源2，液壓缸匹配安裝在固 定立柱1或橫梁4的外側(cè)面或體內(nèi)，液壓缸的活塞桿端部與提升索具6的初始端連接，液壓 缸通過輸出動力為機器人7提供一個恒定或可變的輔助提升力。還可以采用變頻調(diào)速電機 作為動力源2，通過輸入變頻調(diào)速電機的電氣參數(shù)使其輸出動力，變頻調(diào)速電機通過附加收 線軸與提升索具6連接。當然還可以采用一個自由體的配重塊作為動力源2，配重塊與提升 索具6的初始端連接，配重塊通過預設配重重量為機器人7提供一個輔助提升力。動力源 2的實施方式有多種，使用動力源的差異不限定本發(fā)明的保護范圍。以下詳述本發(fā)明機器人增力方法的工作步驟。(1)在空載狀態(tài)下，機器人增力裝置給機器人7施加一個輔助提升力，本實施例中 輔助提升力等于90N，機器人7抓取機構(gòu)的最大抓取重量為100N。(2)機器人7帶動機器人 增力裝置移動到工件抓取位置，機器人7抓取工件。本實施例中工件的重力為170N，因為機 器人7的最大抓取力為100N，輔助提升力為90N，機器人7無法將工件拉動，需借助于機器 人增力裝置提供的輔助提升力，機器人7和機器人增力裝置共同承擔工件的重力，機器人7 帶動機器人增力裝置和工件移動到工件放置位置。當施加一個較大的輔助提升力時，可以幫助機器人7拎起更重的工件，如機器人7 抓取機構(gòu)的最大抓取力為100N，輔助提升力為300N，即可以抓取和移動重力不超過400N的 工件，與機器人7抓取機構(gòu)的100N的最大抓取力相比，大大提高了機器人7的性能。而且 為了防止輔助提升力設定過大造成機器人7的損壞，輔助提升力較佳的應該設定在小于機 器人7抓取機構(gòu)最大抓取重量、機器人7的機械強度和工件重力之和，當機器人7被拉動到 一定高度后，機器人7抓取機構(gòu)向下的抓取力、機器人7的機械應力和工件向下的重力共同 克服輔助提升力，防止輔助提升力繼續(xù)拉動機器人7上升，給機器人7造成損傷。當然輔助提升力在空載狀態(tài)還可以等于零，即在空載狀態(tài)時，機器人增力裝置不 給機器人7提供輔助提升力，當機器人7抓取工件時，機器人增力裝置再給機器人7提供輔 助提升力。這樣的設置可以節(jié)約機器人增力裝置消耗的能源。
而且輔助提升力可以為一個按特定程序變化的力，例如機器人7在提升工件時， 機器人增力裝置給予機器人7 —個持續(xù)增大的輔助提升力，直到機器人7將工件提升至最 高點，當機器人7將工件提升至最高點后，機器人增力裝置給予機器人7 —個持續(xù)減小的輔 助提升力，直至機器人7將工件放下。根據(jù)機器人7的運動狀態(tài)變化機器人增力裝置的輔 助提升力，可以更精確的輔助機器人7，快速幫機器人7運動到指定位置，提升機器人7的運 動效率。輔助提升力的大小和變化狀態(tài)都不限定本發(fā)明的保護范圍。(3)機器人7帶動機器人增力裝置和工件移動到工件放置位置，工件移動到位，機 器人7釋放工件，機器人7回到空載狀態(tài)。通過上述實施方式，不難看出本發(fā)明是一種操作簡單、低成本并可有效的提高機 器人7的負重能力的機器人增力方法和裝置及其機器人。以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的 人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神 實質(zhì)所做的等效變化或修飾均涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種機器人增力方法，其特征在于設置有由動力機構(gòu)、隨動機構(gòu)和支撐機構(gòu)組成的機器人增力裝置，機器人增力裝置通過隨動機構(gòu)與機器人(7)的運動部件相連接并跟隨機器人(7)的移動而移動，機器人增力裝置給予機器人(7)一個固定或可變的輔助提升力，使機器人(7)和增力裝置共同承擔工件的重力。
2.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的機器人增力方法的機器人增力裝置，其特征在于包括 一個用于增加提升力的動力機構(gòu)、與所述的動力機構(gòu)相連接、用于傳遞動力機構(gòu)拉力跟隨 機器人(7)動作的隨動機構(gòu)以及用于支撐所述的動力機構(gòu)和隨動機構(gòu)的支撐機構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人增力裝置，其特征在于所述的動力機構(gòu)包括動力源 (2)，所述的支撐機構(gòu)包括固定立柱(1)、橫梁(4)，導向輪組(3)，所述橫梁(4)的一端固定 在固定立柱(1)頂端，所述的導向輪組(3)設置在所述的橫梁(4)的兩端，所述的隨動機構(gòu) 包括提升索具(6)，所述提升索具(6)的初始端連接動力源(2)，所述的提升索具(6)的中 間段依次繞經(jīng)橫梁(4)兩端的導向輪，所述的提升索具(6)的終止端經(jīng)所述導向輪組(3) 變向后連接在機器人的運動部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人增力裝置，其特征在于還包括一個設置在所述橫梁(4)的另一端下方與其平行鉸接的至少一節(jié)旋臂(5)，所述的旋臂(5)的兩端各安裝有導向 輪，所述旋臂(5)在機器人及提升索具(6)的牽引下隨機器人(7)運動部件的旋轉(zhuǎn)圍繞其 所在橫梁端下方的鉸接軸轉(zhuǎn)動，以增大機器人(7)的工作區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人增力裝置，其特征是所述動力源(2)包括一個大行 程氣缸，所述大行程氣缸匹配安裝在固定立柱(1)或橫梁(4)的外側(cè)面或體內(nèi)，所述大行程 氣缸的活塞桿端部與提升索具(6)的初始端固定連接，大行程氣缸通過輸出動力為機器人 (7)提供一個輔助提升力。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人增力裝置，其特征是所述動力源(2)包括一個液壓 缸，所述液壓缸匹配安裝在固定立柱(1)或橫梁(4)的外側(cè)面或體內(nèi)，液壓缸的活塞桿端部 與提升索具(6)的初始端連接，液壓缸通過輸出動力為機器人(7)提供一個輔助提升力。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人增力裝置，其特征是所述動力源(2)包括變頻調(diào)速 電機，變頻調(diào)速電機通過附加收線軸與提升索具(6)連接，通過輸入變頻調(diào)速電機的電氣 參數(shù)使其輸出動力為機器人(7)提供一個輔助提升力。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器人增力裝置，其特征是所述動力源(2)包括一個自由 體的配重體，所述配重體與提升索具(6)的初始端連接，配重體通過預設重量為機器人(7) 提供輔助提升力。
9.根據(jù)權(quán)利要求2 8任一項所述的機器人增力裝置，其特征是所述橫梁(4)與旋臂(5)鉸接端對應安裝的上、下兩個導向輪分別位于其共切線兩側(cè)，該共切線近似與旋臂(5) 或橫梁⑷垂直。
10.一種機器人，其特征在于具有如權(quán)利要求2至9中任一項所述的機器人增力裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機器人增力方法和裝置，機器人增力裝置包括一個用于增加提升力的動力機構(gòu)、與所述的動力機構(gòu)相連接、用于傳遞動力機構(gòu)拉力跟隨機器人動作的隨動機構(gòu)以及用于支撐所述的動力機構(gòu)和隨動機構(gòu)的支撐機構(gòu)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種操作簡單、低成本并可有效的提高機器人的負重能力的機器人增力方法和裝置。
文檔編號B25J19/00GK101913153SQ20101024816
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者范紅兵 申請人:范紅兵