[发明专利]一种机械臂失效保护装置

说明书

技术领域

本发明属于机器人多关节机械臂失效保护装置，特别涉及一种机电式复合失效保护装置。

背景技术

机器人技术是近十年来迅速发展起来的一门综合技术。它集中了机械工程、自动控制以及人工智能等多种技术的最新研究成果，体现了光机电一体化的最新成就，是当代科学技术发展最为活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术大战的重要课题。

作为机器人技术中最为成熟的工业机器人技术已经有40多年的历史，并且在制造业中得到广泛应用，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运等项目，极大的提高劳动效率，保证产品的质量。

机器人的机器臂是工业机器人重要的执行机构，是用来抓取物品或工具的部件。其结构一般包括臂部的伸缩，回旋，俯仰或升降等运动结构以及与其有关的构件，如传动装置、驱动装置、导向定位装置、支承连接件和位置检测元件等机构。为了实现生产的要求，通常需要机器臂运动要平稳，定位精度高，运动惯性小。在由电机驱动的机械臂中，当驱动器失效或因其它原因输出中断时，由于惯性可能导致机械臂失去控制，急速下降，导致意外发生。目前的技术对于机械臂的失电或过载保护研究较少，并且大多数解决方法由于程序过于简单或价格昂贵缺乏实用性。

发明内容

本发明的技术问题是提供一种机电式的机械臂失效保护装置，克服现有机械臂在失电或过载情况下缺乏可靠保护性问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种机械臂失效保护装置，其特征在于：包括第一继电器、第二继电器、抱闸串联成的主控电路，失效模式控制电路，所述第一继电器连接机械臂的操作控制信号，所述第二继电器连接失效模式控制电路，所述抱闸连接机械臂关节电机轴。

作为进一步的技术方案，所述失效模式控制电路包括MOS管、失效控制逻辑，所述MOS管的集电极接高电平，发射极接地，基极连接所述失效控制逻辑，失效控制逻辑用于接收机械臂失效信号，并进行逻辑处理后发送到所述MOS管的基极，所述第二继电器连接MOS管的集电极。

本发明的控制过程为：当系统上电后，机械臂电机驱动正常，失效控制逻辑使固态继电器K2得电闭合；机械臂控制系统发控制指令使固态继电器K1闭合，此时，失电锁紧型抱闸B1得电释放，解除对机械臂电机轴的锁定。当系统掉电或电机过电流、驱动供电过压或因卡死导致跟踪失败，抱闸失电锁紧，使机械臂停止运动。

本发明的技术进步点是：1.通过综合多种机械臂的失效模式，实现了对机械臂的可靠保护；2.有高的安全性，突出了对机器人的重要、昂贵部件的可靠保护；3.作用电路与控制系统、电机驱动器关联，提高了本质可靠性；4.用软件和硬件结合实现控制逻辑；5.结构简单、体积小，可装配成独立部件，改善了机械臂的可靠性。

经过多次反复的机械臂失电试验验证表明，本装置抗干扰强，对不同类型失效模式作用可靠性高，具有通用性，能通用于多种机械臂保护装置。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的控制电路结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，第一继电器K1、第二继电器K2、抱闸B1组成主控电路，第一继电器K1、第二继电器K2分别为固态继电器。二极管V1、电阻R1、MOS管V2、失效控制逻辑连接组成失效模式控制电路。第一继电器K1连接机械臂的操作控制信号，抱闸B1连接机械臂关节电机轴。MOS管V2的集电极接高电平，发射极接地，基极连接所述失效控制逻辑，失效控制逻辑接收机械臂的失效信号包括跟踪失败、过电压、过电流信号，并进行逻辑处理后发送到MOS管V2的基极，所述第二继电器连接MOS管的集电极。

抱闸B1为失电锁紧型，锁住机械臂关节电机轴，使机械臂不会发生不期望的运动。当系统上电后，电机驱动正常，控制逻辑使固态继电器K2得电闭合；控制系统发操作控制信号使固态继电器K1闭合，此时抱闸B1得电释放，解除对电机轴的锁定。当系统掉电或电机过电流、驱动供电过压或因卡死导致跟踪失败，固态继电器K2失电断开，则抱闸失电锁紧，使机械臂停止运动。