本實(shí)用新型涉及機(jī)器人控制領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)器人、機(jī)器人本體及機(jī)器人控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自動化在現(xiàn)代工業(yè)中的表現(xiàn)越來越突出，促使著機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)生著翻天覆地的變化。目前，越來越多的工廠開始選擇用機(jī)器人上料代替人工進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，這樣不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，也保證了人身安全。

在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺陷：

在現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人本體與控制系統(tǒng)之間的通信協(xié)議為：采用傳統(tǒng)的模擬量(如，正弦增量)信號來傳送編碼器信息，這就使得機(jī)器人本體中，伺服電機(jī)組件需要有兩個(gè)出線：一根電機(jī)動力線纜和一根編碼器線纜。兩根線纜出線對機(jī)器人本體的空間需求較大，間接影響了整機(jī)成本，并且伺服電機(jī)組件需要設(shè)有兩個(gè)連接器，對伺服電機(jī)組件本身的空間要求較高。

此外，模擬量的信號傳輸會因?yàn)榄h(huán)境干擾而衰減，如電機(jī)動力電纜產(chǎn)生的電磁干擾等，很可能出現(xiàn)因?yàn)楦蓴_過大而導(dǎo)致性能下降的情況，因而在實(shí)際操作時(shí)，必須使用多重屏蔽的編碼器電纜和電機(jī)電纜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)器人、機(jī)器人本體及機(jī)器人控制系統(tǒng)，使得機(jī)器人本體中伺服電機(jī)組件只有一根出線，節(jié)約了器件的使用，節(jié)省了機(jī)器人本體的布線空間，減少了布線工作。并且，機(jī)器人本體與控制系統(tǒng)之間采用純數(shù)字化的通信協(xié)議，抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性較高，機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)可以只設(shè)有一個(gè)連接器，降低了機(jī)器人的制造成本。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施方式提供了一種機(jī)器人，包括：控制系統(tǒng)、機(jī)器人本體以及線纜組件；

機(jī)器人本體包括第一連接器、帶有N條復(fù)合線纜的管線包以及N個(gè)伺服電機(jī)組件；其中，N為自然數(shù)；伺服電機(jī)組件包括：電機(jī)本體、純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器以及電機(jī)連接器；電機(jī)本體以及伺服反饋編碼器均與電機(jī)連接器電性連接；

管線包中的N條復(fù)合線纜一端一一對應(yīng)的與N個(gè)伺服電機(jī)組件的電機(jī)連接器電性連接，另一端均與第一連接器電性連接；其中，復(fù)合線纜用于傳輸電機(jī)所需電能以及編碼器信息；

控制系統(tǒng)包括：N個(gè)伺服驅(qū)動器以及第二連接器；N個(gè)伺服驅(qū)動器均與第二連接器電性連接；

線纜組件一端與第一連接器電性連接，另一端與第二連接器電性連接。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式還提供了一種機(jī)器人本體，包括：第一連接器、帶有N條復(fù)合線纜的管線包以及N個(gè)伺服電機(jī)組件；其中，N為自然數(shù)；

伺服電機(jī)組件包括：電機(jī)本體、純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器以及電機(jī)連接器；電機(jī)本體以及伺服反饋編碼器均與電機(jī)連接器電性連接；

管線包中的N條復(fù)合線纜一端一一對應(yīng)的與N個(gè)伺服電機(jī)組件的電機(jī)連接器電性連接，另一端均與第一連接器電性連接；其中，復(fù)合線纜用于傳輸電機(jī)所需電能以及編碼器信息。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式還提供了一種機(jī)器人控制系統(tǒng)，該機(jī)器人控制系統(tǒng)為上述所提供的機(jī)器人中的控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)可以只設(shè)置一個(gè)連接器，降低了成本，在通過線纜組件連接機(jī)器人本體與控制系統(tǒng)時(shí)，操作較為簡單便捷。在機(jī)器人本體中：伺服電機(jī)組件采用的伺服反饋編碼器為純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器，并采用能夠傳輸電機(jī)所需電能以及編碼器信息的復(fù)合線纜來連接伺服電機(jī)組件與機(jī)器人本體的第一連接器，節(jié)約了器件的使用，降低了成本，能夠?qū)崿F(xiàn)伺服電機(jī)組件只設(shè)置一個(gè)電機(jī)連接器，不會出現(xiàn)接線混淆的情況，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中，編碼器接口與電機(jī)動力接口弄錯(cuò)，暴力插接，導(dǎo)致器件無法使用的情況，并且實(shí)現(xiàn)了伺服電機(jī)組件只有一根出線，有效地降低了伺服電機(jī)組件對機(jī)器人本體的空間需求，節(jié)省了機(jī)器人本體的布線空間，減少了布線工作。在控制系統(tǒng)中：N個(gè)伺服驅(qū)動器均與第二連接器電性連接即可，節(jié)約了器件的使用。在機(jī)器人本體與控制系統(tǒng)之間：通信協(xié)議為純數(shù)字化的通信協(xié)議，抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性較高。

另外，復(fù)合線纜包括：編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜以及線纜絕緣外皮；編碼器子線纜以及電機(jī)動力子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)。提供了復(fù)合線纜的一種具體實(shí)現(xiàn)形式，增加了本實(shí)用新型實(shí)施方式的可行性。

另外，在控制系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動器通過復(fù)合線纜與第二連接器電性連接，簡化了控制系統(tǒng)內(nèi)部的走線，易于安裝、維修。

另外，第一、第二連接器為組合式重載連接器；其中，組合式重載連接器包括電機(jī)連接模塊以及編碼器連接模塊；線纜組件包括：N條電機(jī)電源子線纜、N條抱閘子線纜、N條編碼器子線纜以及一接地子線纜；各電機(jī)電源子線纜、抱閘子線纜以及接地子線纜一端均與第一連接器的電機(jī)連接模塊電性連接，另一端均與第二連接器的電機(jī)連接模塊電性連接；各編碼器子線纜一端均與第一連接器的編碼器連接模塊電性連接，另一端均與第二連接器的編碼器連接模塊電性連接。提供了第一、第二連接器以及線纜組件的一種具體實(shí)現(xiàn)形式，增加了本實(shí)用新型實(shí)施方式的可行性。

另外，線纜組件還包括：線纜絕緣外皮；N條電機(jī)電源子線纜、N條抱閘子線纜、N條編碼器子線纜以及接地子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)，從而使得線纜組件的體積較小。

另外，伺服反饋編碼器的多圈記錄方式采用機(jī)械齒輪式結(jié)構(gòu)，從而使得編碼器無需電池供電，不會出現(xiàn)零點(diǎn)丟失的情況。

另外，在機(jī)器人本體中，復(fù)合線纜包括：編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜以及線纜絕緣外皮；編碼器子線纜以及電機(jī)動力子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)。

另外，在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動器通過復(fù)合線纜與第二連接器電性連接；其中，復(fù)合線纜包括：編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜以及線纜絕緣外皮；編碼器子線纜以及電機(jī)動力子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施方式中機(jī)器人的實(shí)體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本實(shí)用新型各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

本實(shí)用新型的第一實(shí)施方式涉及一種機(jī)器人，如圖1所示，包括：機(jī)器人本體10、控制系統(tǒng)20以及線纜組件30。其中，機(jī)器人本體10包括：第一連接器103、帶有N條復(fù)合線纜的管線包102以及N個(gè)伺服電機(jī)組件101。N個(gè)伺服電機(jī)組件101通過管線包102與第一連接器103電性連接，N為自然數(shù)。控制系統(tǒng)20包括：N個(gè)伺服驅(qū)動器202以及第二連接器201，N個(gè)伺服驅(qū)動器202均與第二連接器201電性連接。線纜組件30一端與第一連接器103電性連接，另一端與第二連接器201電性連接。

以下先對機(jī)器人本體10、控制系統(tǒng)20以及線纜組件30進(jìn)行逐個(gè)說明：

在機(jī)器人本體10中，伺服電機(jī)組件101如圖2所示，包括：電機(jī)本體1011、純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器(圖未示，設(shè)置在電機(jī)本體1011中)以及電機(jī)連接器1012。電機(jī)本體1011以及純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器均與電機(jī)連接器1012電性連接。

管線包102中的N條復(fù)合線纜一端一一對應(yīng)的與N個(gè)伺服電機(jī)組件101的電機(jī)連接器1012電性連接，另一端均與第一連接器103電性連接。其中，復(fù)合線纜用于傳輸電機(jī)所需電能以及編碼器信息。

于機(jī)器人本體10而言，管線包102設(shè)置為一個(gè)軸只有一根線纜出線即可，易于制造。并且，管線包102中的N條復(fù)合線纜與各伺服電機(jī)組件101進(jìn)行連接時(shí)，由于伺服電機(jī)組件101只有一個(gè)連接接口，因此不會出現(xiàn)接線混淆的情況，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中，編碼器接口與電機(jī)動力接口弄錯(cuò)，暴力插接，導(dǎo)致器件無法使用的情況。

采用純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器，編碼器所需線纜由原來的六芯線變?yōu)閮尚揪€，從而能夠?qū)崿F(xiàn)編碼器所需線纜與電機(jī)動力線纜二合一，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)組件101只設(shè)置一個(gè)電機(jī)連接器1011，降低了伺服電機(jī)組件101本身對空間的要求，并節(jié)約了器件的使用，降低了成本。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)了伺服電機(jī)組件101只有一根出線，節(jié)省了編碼器插座與編碼器插頭的成本，有效地降低了伺服電機(jī)組件101對機(jī)器人本體10的空間需求，減少了布線工作。如，在實(shí)際操作時(shí)，可以使復(fù)合線纜包括編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜以及線纜絕緣外皮，編碼器子線纜以及電機(jī)動力子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)。其中，電機(jī)動力子線纜可以由三芯的電機(jī)電源線、兩芯的抱閘線以及一芯的接地線組成。這樣，電機(jī)動力子線纜為六芯的線纜，編碼器子線纜為兩芯的線纜，即，復(fù)合線纜為八芯的線纜，體積較小，節(jié)省了布線空間。

其中，伺服反饋編碼器102的多圈記錄方式采用機(jī)械齒輪式結(jié)構(gòu)，從而使得伺服反饋編碼器102無需電池供電，不會出現(xiàn)零點(diǎn)丟失的情況。

本實(shí)施方式中，機(jī)器人本體10的第一連接器以及控制系統(tǒng)20的第二連接器為組合式重載連接器。其中，組合式重載連接器包括電機(jī)連接模塊以及編碼器連接模塊。如，在實(shí)際操作時(shí)，可以將組合式重載連接器的插接部劃分為兩個(gè)區(qū)域，分別為電機(jī)區(qū)域以及編碼器區(qū)域，將與電機(jī)線纜對應(yīng)的連接端子均設(shè)置在電機(jī)區(qū)域，與編碼器線纜對應(yīng)的連接端子均設(shè)置在編碼器區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)連接模塊以及編碼器連接模塊。

于控制系統(tǒng)20而言，由于機(jī)器人本體10與控制系統(tǒng)20之間的通信協(xié)議為純數(shù)字化的通信協(xié)議，因此控制系統(tǒng)20也只設(shè)置一個(gè)第二連接器201，N個(gè)伺服驅(qū)動器202均與第二連接器201電性連接即可。如，于六軸的關(guān)節(jié)機(jī)器人而言，6個(gè)伺服驅(qū)動器202可以采用6根六芯的電機(jī)動力子線纜和一根十二芯的編碼器子線纜走線，以實(shí)現(xiàn)與第二連接器201電性連接。

于線纜組件30而言，線纜組件30包括：N條電機(jī)電源子線纜、N條抱閘子線纜、N條編碼器子線纜以及一接地子線纜。各電機(jī)電源子線纜、抱閘子線纜以及接地子線纜一端均與第一連接器的電機(jī)連接模塊電性連接，另一端均與第二連接器的電機(jī)連接模塊電性連接。各編碼器子線纜一端均與第一連接器的編碼器連接模塊電性連接，另一端均與第二連接器的編碼器連接模塊電性連接。

本實(shí)施方式，將N條電機(jī)電源子線纜、N條抱閘子線纜、N條編碼器子線纜以及接地子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)，以使得線纜組件30的體積較小，降低了線纜組件30對機(jī)器人空間的需求，簡化了機(jī)器人本體10與控制系統(tǒng)20的連接線路。當(dāng)然，在實(shí)際操作時(shí)，也可以將N條電機(jī)電源子線纜、N條抱閘子線纜以及一接地子線纜容置在一線纜絕緣外皮內(nèi)，N條編碼器子線纜容置在另一線纜絕緣外皮內(nèi)。如，機(jī)器人為六軸的關(guān)節(jié)機(jī)器人，線纜組件30可以包括兩根線纜，分別為一根31芯線纜(包括6根三芯的電機(jī)電源子線纜、6根兩芯的抱閘子線纜以及一根一芯的接地子線纜)以及一根12芯線纜(包括6根兩芯的編碼器子線纜)。

不難看出，本實(shí)施方式中，機(jī)器人本體10、控制系統(tǒng)20只設(shè)置了一個(gè)連接器，降低了成本，在通過線纜組件20連接機(jī)器人本體10與控制系統(tǒng)20時(shí)，操作較為簡單便捷。并且，采用純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人本體10與控制系統(tǒng)20之間的通信協(xié)議為純數(shù)字化的通信協(xié)議，如HIPERFACE DSL(DSL，Digital Servo Link，數(shù)字伺服鏈路)協(xié)議，抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性較高，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的全數(shù)字化，完全消除了現(xiàn)有技術(shù)中模擬量信號傳輸?shù)谋撞　姶鸥蓴_引起的信號衰減問題。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式中，機(jī)器人本體10中伺服電機(jī)組件101只有一根出線，省去了編碼器插座、編碼器插頭、編碼器線纜的使用，節(jié)省了機(jī)器人本體10的布線空間，減少了布線工作。并且，機(jī)器人本體10與控制系統(tǒng)20之間采用純數(shù)字化的通信協(xié)議，抗干擾能力較強(qiáng)，可靠性較高，機(jī)器人本體10、控制系統(tǒng)20可以只設(shè)有一個(gè)連接器，降低了機(jī)器人的制造成本。并且，本實(shí)施方式中的機(jī)器人，提供了一個(gè)功能開發(fā)的平臺，后續(xù)可以借助伺服反饋編碼器內(nèi)置的診斷功能，以使得伺服電機(jī)101的溫度、速度等參數(shù)均被記錄在伺服驅(qū)動器中，為提高機(jī)器人的可用性和降低機(jī)器人的故障率提供了基礎(chǔ)。

本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式涉及一種機(jī)器人。第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于：在本實(shí)用新型第二實(shí)施方式中，伺服驅(qū)動器202通過復(fù)合線纜與第二連接器201電性連接，簡化了控制系統(tǒng)內(nèi)部的走線，易于安裝、維修。

本實(shí)施方式中，以機(jī)器人為六軸的關(guān)節(jié)機(jī)器人為例進(jìn)行說明，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。由于，復(fù)合線纜包括編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜、接地子線纜以及線纜絕緣外皮，編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜以及接地子線纜均容置于所述線纜絕緣外皮內(nèi)。因此，六軸的關(guān)節(jié)機(jī)器人的六個(gè)伺服驅(qū)動器202分別通過六根復(fù)合線纜，一一對應(yīng)的與第二連接器201電性連接即可，從而不需要繁瑣的走線，操作較為簡便。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式中，簡化了控制系統(tǒng)內(nèi)部的走線，易于安裝、維修。

本實(shí)用新型第三實(shí)施方式涉及一種機(jī)器人本體，包括：第一連接器、帶有N條復(fù)合線纜的管線包以及N個(gè)伺服電機(jī)組件。其中，N為自然數(shù)。

伺服電機(jī)組件包括：電機(jī)本體、純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器以及電機(jī)連接器。電機(jī)本體以及伺服反饋編碼器均與電機(jī)連接器電性連接。其中，純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器可以容置在電機(jī)本體中，伺服反饋編碼器的多圈記錄方式采用機(jī)械齒輪式結(jié)構(gòu)，從而使得伺服反饋編碼器無需電池供電，不會出現(xiàn)零點(diǎn)丟失的情況。

管線包中的N條復(fù)合線纜一端一一對應(yīng)的與N個(gè)伺服電機(jī)組件的電機(jī)連接器電性連接，另一端均與第一連接器電性連接。其中，復(fù)合線纜用于傳輸電機(jī)所需電能以及編碼器信息。其中，管線包設(shè)置為一個(gè)軸只有一根線纜出線即可，易于制造。并且，管線包中的N條復(fù)合線纜與各伺服電機(jī)組件進(jìn)行連接時(shí)，由于伺服電機(jī)組件只有一個(gè)連接接口，因此不會出現(xiàn)接線混淆的情況，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中，編碼器接口與電機(jī)動力接口弄錯(cuò)，暴力插接，導(dǎo)致器件無法使用的情況。

具體地說，采用純數(shù)字接口的伺服反饋編碼器，編碼器所需線纜由原來的六芯線變?yōu)閮尚揪€，從而能夠?qū)崿F(xiàn)編碼器所需線纜與電機(jī)動力線纜二合一，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)組件只設(shè)置一個(gè)電機(jī)連接器，降低了伺服電機(jī)組件本身對空間的要求，并節(jié)約了器件的使用，降低了成本。通過這種方式，實(shí)現(xiàn)了伺服電機(jī)組件只有一根出線，節(jié)省了編碼器插座與編碼器插頭的成本，有效地降低了伺服電機(jī)組件對機(jī)器人本體的空間需求，減少了布線工作。如，在實(shí)際操作時(shí)，可以使復(fù)合線纜包括：編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜以及線纜絕緣外皮，編碼器子線纜以及電機(jī)動力子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)。其中，電機(jī)動力子線纜可以由三芯的電機(jī)電源線、兩芯的抱閘線以及一芯的接地線組成。這樣，電機(jī)動力子線纜為六芯的線纜，編碼器子線纜為兩芯的線纜，即，復(fù)合線纜為八芯的線纜，體積較小，節(jié)省了布線空間。

不難看出，本實(shí)施方式中的機(jī)器人本體可以應(yīng)用于第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式的機(jī)器人中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式中，機(jī)器人本體中伺服電機(jī)組件只有一根出線，節(jié)約了器件的使用，節(jié)省了機(jī)器人本體的布線空間，減少了布線工作。并且，機(jī)器人本體只設(shè)置一個(gè)連接器，降低了成本，在接線時(shí)，不會出現(xiàn)線纜混淆的情況。

本實(shí)用新型第四實(shí)施方式涉及一種機(jī)器人控制系統(tǒng)。本實(shí)施方式中的機(jī)器人控制系統(tǒng)可以為第一實(shí)施方式所提及到的機(jī)器人中的控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型第五實(shí)施方式涉及一種機(jī)器人控制系統(tǒng)。第五實(shí)施方式在第四實(shí)施方式的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于：在本實(shí)用新型第五實(shí)施方式中，各伺服驅(qū)動器均通過復(fù)合線纜與第二連接器電性連接。其中，復(fù)合線纜包括：編碼器子線纜、電機(jī)動力子線纜以及線纜絕緣外皮。編碼器子線纜以及電機(jī)動力子線纜均容置于線纜絕緣外皮內(nèi)。以機(jī)器人為六軸的關(guān)節(jié)機(jī)器人為例，六個(gè)伺服驅(qū)動器通過六根復(fù)合線纜，一一對應(yīng)地與第二連接器電性連接即可，從而不需要繁瑣的走線，操作較為簡便。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式中，簡化了控制系統(tǒng)內(nèi)部的走線，易于安裝、維修。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。