[发明专利]一种工业机器人关节结构、机器人控制系统及方法

权利要求书

1.一种工业机器人关节结构，其特征在于，包括伺服电机(1)、机器人关节基体(2)、机器人连杆(3)和编码器(4)，所述伺服电机(1)连接所述机器人关节基体(2)，所述机器人关节基体(2)连接所述机器人连杆(3)，所述编码器(4)连接所述伺服电机(1)；

还包括光栅尺(5)和读数头(6)，所述光栅尺(5)采用直线光栅，所述光栅尺(5)安装在所述机器人连杆(3)侧边，保证所述光栅尺(5)与机器人连杆(3)的同轴度以及光栅尺(5)的圆度在精度范围内；所述读数头(6)安装在所述机器人关节基体(2)侧边；所述光栅尺(5)与读数头(6)之间的距离能够保证数据读取正常；通过所述光栅尺(5)和读数头(6)之间相对运动，获得该关节的角度信息。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人关节结构，其特征在于，所述光栅尺(5)采用雷尼绍QUANTIC自粘增量式光栅尺，精度介于±5μm/m-±15μm/m，最大长度为10m。

3.根据权利要求1所述的一种工业机器人关节结构，其特征在于，所述光栅尺(5)安装在所述机器人连杆(3)侧边，保证所述光栅尺(5)与机器人连杆(3)的同轴度以及光栅尺(5)的圆度在精度范围内；其中所述光栅尺(5)与机器人连杆(3)的同轴度≤0.001mm，光栅尺(5)的圆度≤0.001mm。

4.根据权利要求1所述的一种工业机器人关节结构，其特征在于，还包括减速器(7)，所述减速器(7)与伺服电机(1)设于所述机器人关节基体(2)内，所述伺服电机(1)通过减速器(7)连接机器人关节基体(2)。

5.一种基于关节角度信息的机器人控制系统，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的一种工业机器人关节结构；还包括机器人控制柜(8)、机器人本体(9)，所述机器人控制柜(8)内设有六组关节电机驱动器；所述机器人本体(9)设有六组机器人关节电机及其编码器；所述编码器(4)与伺服电机(1)相连，且编码器(4)与关节电机驱动器相连，伺服电机(1)连接关节电机驱动器；且相邻的关节电机驱动器均通过驱动器网口连接；

还包括网络交换机(10)、PLC控制器(11)和高速计数器模块(13)，所述机器人控制柜(8)内六组关节电机驱动器借助其中一组关节电机驱动器通过控制柜网口连接网络交换机(10)，所述网络交换机(10)连接所述PLC控制器(11)，所述PLC控制器(11)连接高速计数器模块(13)；所述高速计数器模块(13)对应连接各个关节对应的光栅尺(5)。

6.根据权利要求5所述的一种基于关节角度信息的机器人控制系统，其特征在于，六组机器人关节电机和六组关节电机驱动器依次记作第一关节电机(101)、第一关节电机驱动器(901)，第二关节电机(102)、第二关节电机驱动器(902)，第三关节电机(103)、第三关节电机驱动器(903)，第四关节电机(104)、第四关节电机驱动器(904)，第五关节电机(105)、第五关节电机驱动器(905)，第六关节电机(106)、第六关节电机驱动器(906)；所述第一关节电机驱动器(901)的上网口连接第二关节电机驱动器(902)的下网口，所述第二关节电机驱动器(902)的上网口连接第三关节电机驱动器(903)的下网口，所述第三关节电机驱动器(903)的上网口连接第四关节电机驱动器(904)的下网口，所述第四关节电机驱动器(904)的上网口连接第五关节电机驱动器(905)的下网口，所述第五关节电机驱动器(905)的上网口连接第六关节电机驱动器(906)的下网口，所述第六关节电机驱动器(906)的上网口通过控制柜网口连接网络交换机(10)。

7.根据权利要求5所述的一种基于关节角度信息的机器人控制系统，其特征在于，所述关节6电机驱动器(906)的上网口借助控制柜网口通过以太网连接网络交换机(10)；

所述网络交换机(10)通过以太网连接PLC控制器(11)。

8.根据权利要求5所述的一种基于关节角度信息的机器人控制系统，其特征在于，还包括触摸屏(12)，所述PLC控制器(11)通过以太网连接触摸屏(12)。