一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械手控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]制造業(yè)中，如何提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)精度一直是一個(gè)重要的研究課題。對(duì)于傳統(tǒng)低速低精度執(zhí)行器的控制系統(tǒng)，人們往往將忽略其復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)特性。但對(duì)于高速高精度機(jī)械手的控制系統(tǒng)，這種近似的方法已經(jīng)無法適用。為了解決高速高精度機(jī)械手的控制問題，一種普遍的做法是建立系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型并通過對(duì)模型參數(shù)的識(shí)別實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償。但機(jī)械手的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型往往極其復(fù)雜，其模型參數(shù)識(shí)別困難，巨大的計(jì)算量使得實(shí)時(shí)的誤差補(bǔ)償難以實(shí)現(xiàn)，并且模型的參數(shù)隨著機(jī)器人使用時(shí)間和情況也會(huì)不斷的變化。為了增加機(jī)器人的系統(tǒng)帶寬，國外的學(xué)者提出了宏微機(jī)器人結(jié)構(gòu)，即在一個(gè)大的機(jī)械臂上安裝一個(gè)小的機(jī)械臂。一般認(rèn)為，宏/微機(jī)器人系統(tǒng)包括宏機(jī)器人和微機(jī)器人兩個(gè)子系統(tǒng)，并且微機(jī)器人系統(tǒng)附著在宏機(jī)器人系統(tǒng)的末端，二者共同完成一定的操作任務(wù)。宏微機(jī)器人兼具微機(jī)器人的高精度和宏機(jī)器人的高速與大運(yùn)動(dòng)范圍等優(yōu)點(diǎn)。與單一驅(qū)動(dòng)方式的機(jī)器人相比，宏微雙重驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人具有低慣量、高精度、自由度冗余等特點(diǎn)。但是典型的宏微機(jī)器人在結(jié)構(gòu)上大都采用直接在宏機(jī)器人的末端安裝微機(jī)器人的形式。這種結(jié)構(gòu)增加了機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)量使得整個(gè)系統(tǒng)的慣量增大。因此，為了盡量避免增加過多的慣量，微機(jī)器人大都做得小而精。其負(fù)載能力也必須做出相應(yīng)的犧牲。整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載能力也因?yàn)槲C(jī)器人的負(fù)載能力而受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，能夠在不增加機(jī)械手關(guān)節(jié)數(shù)量的條件下提供冗余自由度，具有降低宏/微機(jī)器人系統(tǒng)慣量、提高宏/微機(jī)器人的負(fù)載能力以及使宏/微機(jī)器人結(jié)構(gòu)更加緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案:
[0005]—種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，包括柔輪I，柔輪I一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有主波發(fā)生器3，該側(cè)柔輪I外圈上套裝有主剛輪2，主剛輪2的輪齒與柔輪I該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪I與主剛輪2存在齒數(shù)差，主波發(fā)生器3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與主剛輪2固定于同一支架上;柔輪I另一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有副波發(fā)生器5，該側(cè)柔輪I外圈上套裝有副剛輪4，副剛輪4的輪齒與柔輪I該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪I輪齒與副剛輪4內(nèi)齒存在齒數(shù)差，副波發(fā)生器5驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與副剛輪4固定于另一支架上。
[0006]所述的主剛輪2、副剛輪4杯口相對(duì)地套裝在柔輪I兩側(cè)的外圈上。
[0007]所述的主波發(fā)生器3和副波發(fā)生器5對(duì)稱地安裝在柔輪I兩側(cè)筒體內(nèi)。
[0008]所述的主剛輪2、主波發(fā)生器3、副剛輪4以及副波發(fā)生器5為同軸安裝。
[0009]本發(fā)明的有益效果為:
[0010]在宏/微機(jī)器人系統(tǒng)中，主波發(fā)生器3接收宏機(jī)器人系統(tǒng)的輸入，副波發(fā)生器5接收微機(jī)器人系統(tǒng)的輸入，來自兩個(gè)系統(tǒng)的輸入互不干涉，共同決定了副剛輪4相對(duì)與主剛輪2的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]I與傳統(tǒng)的直接串聯(lián)形式相比，使用本發(fā)明在宏機(jī)器人中引入微機(jī)器人時(shí)引起的系統(tǒng)慣量增加量較小。
[0012]2與傳統(tǒng)的直接串聯(lián)形式相比，使用本發(fā)明在宏機(jī)器人中引入微機(jī)器人時(shí)不引起系統(tǒng)的負(fù)載能力下降。
[0013]3與傳統(tǒng)的直接串聯(lián)形式相比，使用本發(fā)明在宏機(jī)器人中引入微機(jī)器人構(gòu)成的宏微機(jī)器人具有更加緊湊的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0016]如圖1所示，一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，包括柔輪I，柔輪
I一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有主波發(fā)生器3，該側(cè)柔輪I外圈上套裝有主剛輪2，主剛輪2的輪齒與柔輪I該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪I與主剛輪2存在齒數(shù)差，主波發(fā)生器3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與主剛輪2固定于同一支架上;柔輪I另一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有副波發(fā)生器5，該側(cè)柔輪I外圈上套裝有副剛輪4，副剛輪4的輪齒與柔輪I該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪I輪齒與副剛輪4內(nèi)齒存在齒數(shù)差，副波發(fā)生器5驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與副剛輪4固定于另一支架上。
[0017]所述的主剛輪2、副剛輪4杯口相對(duì)地套裝在柔輪I兩側(cè)的外圈上。
[0018]所述的主波發(fā)生器3和副波發(fā)生器5對(duì)稱地安裝在柔輪I兩側(cè)筒體內(nèi)。
[0019]所述的主剛輪2、主波發(fā)生器3、副剛輪4以及副波發(fā)生器5為同軸安裝。
[0020]本發(fā)明的工作原理為:
[0021]將主波發(fā)生器3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座應(yīng)與主剛輪2固定于同一支架(如:機(jī)械臂)上，副波發(fā)生器5驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座則應(yīng)與副剛輪4固定于另一支架(如:機(jī)械臂)上。工作過程中，若固定主剛輪2并以副鋼輪4作為輸出件，欲使副剛輪4獲得確定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，需要同時(shí)確定主波發(fā)生器3和副波發(fā)生器5的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此系統(tǒng)具有兩個(gè)輸入自由度但只有一個(gè)輸出自由度，即該結(jié)構(gòu)具有冗余自由度。主波發(fā)生器3的凸輪使柔輪I相應(yīng)一側(cè)產(chǎn)生彈性變形，其輪齒與主剛輪2內(nèi)齒相嚙合，當(dāng)主波發(fā)生器3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)柔輪I在該側(cè)產(chǎn)生周期性變形，由于柔輪I與主剛輪2存在齒數(shù)差，主波發(fā)生器3轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)柔輪I相對(duì)主剛輪2只轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)齒數(shù)的角度，由此確定了柔輪I相對(duì)主剛輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。同理，由于柔輪I輪齒與副剛輪4內(nèi)齒存在齒數(shù)差，當(dāng)副波發(fā)生器5相對(duì)副剛輪4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一周時(shí)，副剛輪4相對(duì)柔輪I轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)齒數(shù)的角度，由此確定了副剛輪4相對(duì)柔輪I的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而確定了副剛輪4與主剛輪2的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度。可見，主波發(fā)生器3與副波發(fā)生器5的轉(zhuǎn)速共同確定了副剛輪4與主剛輪2的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，包括柔輪(I)，其特征在于:柔輪(I) 一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有主波發(fā)生器(3)，該側(cè)柔輪(I)外圈上套裝有主剛輪(2)，主剛輪(2)的輪齒與柔輪(I)該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪(I)與主剛輪(2)存在齒數(shù)差，主波發(fā)生器(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與主剛輪(2)固定于同一支架上;柔輪(I)另一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有副波發(fā)生器(5)，該側(cè)柔輪(I)外圈上套裝有副剛輪(4)，副剛輪(4)的輪齒與柔輪(I)該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪(I)輪齒與副剛輪(4)內(nèi)齒存在齒數(shù)差，副波發(fā)生器(5)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與副剛輪(4)固定于另一支架上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，其特征在于:所述的主剛輪(2)、副剛輪(4)杯口相對(duì)地套裝在柔輪(I)兩側(cè)的外圈上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，其特征在于:所述的主波發(fā)生器(3)和副波發(fā)生器(5)對(duì)稱地安裝在柔輪(I)兩側(cè)筒體內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，其特征在于:所述的主剛輪(2)、主波發(fā)生器(3)、副剛輪(4)以及副波發(fā)生器(5)為同軸安裝。
【專利摘要】一種可用于機(jī)械臂誤差補(bǔ)償?shù)碾p驅(qū)動(dòng)諧波減速裝置，包括柔輪，柔輪一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有主波發(fā)生器，該側(cè)柔輪外圈上套裝有主剛輪，主剛輪的輪齒與柔輪該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪與主剛輪存在齒數(shù)差，主波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與主剛輪固定于同一支架上；柔輪另一側(cè)的筒體內(nèi)部安裝有副波發(fā)生器，該側(cè)柔輪外圈上套裝有副剛輪，副剛輪的輪齒與柔輪該側(cè)輪齒相嚙合，柔輪輪齒與副剛輪內(nèi)齒存在齒數(shù)差，副波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)座與副剛輪固定于另一支架上，能夠在不增加機(jī)械手關(guān)節(jié)數(shù)量的條件下提供冗余自由度，具有降低宏/微機(jī)器人系統(tǒng)慣量、提高宏/微機(jī)器人的負(fù)載能力以及使宏/微機(jī)器人結(jié)構(gòu)更加緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B25J9/10
【公開號(hào)】CN105643616
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】姜歌東, 謝成炫, 梅雪松, 陶濤, 鄒創(chuàng), 張弦
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日