專利名稱：一種交流伺服直驅(qū)式串并聯(lián)復合機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種交流伺服直驅(qū)式串并聯(lián)復合機器人。
背景技術(shù)：
エ業(yè)機器人是集 機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的重要自動化裝備。自1962年美國研制出世界上第一臺エ業(yè)機器人以來，機器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已經(jīng)成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。廣泛采用エ業(yè)機器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，都有著十分重要的意義。經(jīng)過了 40多年的發(fā)展，エ業(yè)機器人已在越來越多的領(lǐng)域得到了應用。在制造業(yè)中，尤其是汽車產(chǎn)業(yè)中，エ業(yè)機器人得到了廣泛應用。如在毛坯制造、機械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料等作業(yè)中，機器人都已逐步取代了人工作業(yè)。目前所廣泛采用的エ業(yè)機器人按其結(jié)構(gòu)可以分為串聯(lián)形式和并聯(lián)形式兩種。串聯(lián)機器人是指由固定平臺到末端操作器是單運動鏈動。與并聯(lián)機器人不同，串聯(lián)型式機器人具有開鏈的運動學結(jié)構(gòu)，其所有的關(guān)節(jié)都被驅(qū)動。通常串聯(lián)機器人具有較好的運動學和動力學模型，較大的工作空間較高的靈活性等特點，因而很早受到了廣泛的研究。然而，由于其結(jié)構(gòu)原因，串聯(lián)機器人自身存在許多缺點，比如較低的運動剛度，這將導致操縱的精度降低，以及較差的動カ特性、較低速度和加速度。這些缺點剛好是就是并聯(lián)機器人的優(yōu)點。對于并聯(lián)機構(gòu)，其相對于串聯(lián)機器人的優(yōu)點有具有運動部件慣性小，承載カ高、剛度大，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但是其相對于串聯(lián)也有明顯的缺點。例如同樣的尺寸下，并聯(lián)機器人的工作空間更小。由此可見，無論是串聯(lián)還是并聯(lián)機器人都具有各自的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)缺點，本發(fā)明的目的在于提供ー種交流伺服直驅(qū)式串并聯(lián)復合機器人，具有工作空間大、承載カ強、誤差小、精度高的優(yōu)點。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的解決方案如下ー種交流伺服直驅(qū)式串并聯(lián)復合機器人，包括基座2，安裝在基座2上的第一電機I連接第一同步帶輪10，第一同步帶9連接第一同步帶輪10與第二同步帶輪11，第二同步帶輪11連接立柱轉(zhuǎn)軸12，立柱轉(zhuǎn)軸12安裝在基座2上；立柱轉(zhuǎn)軸12上方連接立柱3，立柱3上安裝有豎直導軌15，滑塊4安裝在豎直導軌15上，滑塊4下部連接豎直絲杠絲母14，豎直絲杠絲母14套在豎直絲杠13上，豎直絲杠13的兩端固定連接在立柱3上，豎直絲杠13的上端連接第二電機7 ；第三電機5安裝在滑動板19上，第三電機5的電機軸連接第三同步帶輪17上，第ニ同步帶16連接第三同步帶輪17和第四同步帶輪18,第四同步帶輪18安裝在水平絲杠20左端，水平絲杠20右端約束在滑塊4上，左端約束在滑動板19上，水平絲杠絲母21套在水平絲杠20并連接在水平橫梁6上，水平橫梁6通過水平導軌22與滑塊4和滑動板19連接，在水平橫梁6另一端連接并聯(lián)機器人8。本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、本發(fā)明結(jié)合了串聯(lián)機器人與并聯(lián)機器人的優(yōu)點，具有活動范圍大，工作快速，承載力強，結(jié)構(gòu)緊湊等特點。2、在直線運動方式上采用交流伺服電機加滾珠絲杠，設(shè)備的精度高，并且壽命長。3、橫梁一端安裝的電機重量對安裝在橫梁另一端的并聯(lián)機器人起到了很好的平衡作用。


圖I為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明中串聯(lián)運動結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明中滑塊4水平截面示意圖。圖4為本發(fā)明中滑塊4豎直截面示意圖。圖5為本發(fā)明中第一電機I傳動結(jié)構(gòu)不意圖。圖6為本發(fā)明中第三電機5動傳動結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明中并聯(lián)機器人8結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細描述。參照圖I和圖2，ー種交流伺服直驅(qū)式串并聯(lián)復合機器人，包括基座2，安裝在基座2上的第一電機I經(jīng)過減速器后通過連接軸連接第一同步帶輪10,第一同步帶9將同步帶輪10與第二同步帶輪11連接，第二同步帶輪11連接立柱轉(zhuǎn)軸12下部，立柱轉(zhuǎn)軸12使用軸承組安裝在基座2上，這樣，參照圖5，第一電機I的轉(zhuǎn)動通過同步帶9將動カ傳遞至立柱轉(zhuǎn)軸12 ；參照圖2，立柱轉(zhuǎn)軸12上方通過螺栓組連接立柱3，立柱3上安裝有豎直導軌15，參照圖3，滑塊4安裝在豎直導軌15上，這樣滑塊4就可以沿著立柱3的豎直方向移動?；瑝K4下部連接豎直絲杠絲母14，豎直絲杠絲母14套在豎直絲杠13上，豎直絲杠13的兩端通過軸承連接在立柱3上，豎直絲杠13的上端通過傳動軸連接第二電機7，第二電機7的轉(zhuǎn)動帶動豎直絲杠13轉(zhuǎn)動，進而帶動豎直絲杠絲母14和連接在其上的滑塊4在豎直方向上移動。第三電機5安裝在滑動板19，第三電機5的電機軸連接第三同步帶輪17上，第二同步帶16連接第三同步帶輪17和第四同步帶輪18,第四同步帶輪18安裝在水平絲杠20左端，水平絲杠20右端通過軸承約束在滑塊4上，左端通過軸承約束在滑動板19上，水平絲杠絲母21套在水平絲杠20并連接在水平橫梁6上，參照圖4，水平橫梁6通過水平導軌22與滑塊4連接，參照圖6，這樣第三電機5的轉(zhuǎn)動通過第二同步帶16將轉(zhuǎn)矩傳遞到水平絲杠20上，水平絲杠20的轉(zhuǎn)動帶動水平絲杠絲母21和連接在其上的水平橫梁6在水平方向移動；滑動板19與導軌22連接，這樣在水平橫梁6運動時，滑動板19就可在水平橫梁6上得到支撐，如圖I所示在水平橫梁另一端連接并聯(lián)機器人8。第三電機5放置在水平橫梁6的一端是為了平衡水平橫梁6另一端并聯(lián)機器人的重量，此外，還可通過在第三電機5增加配重使得橫梁受カ平衡，使得連接水平橫梁6和支柱3的滑塊4不會有大大的扭矩作用在其上。本發(fā)明中所安裝的并聯(lián)機器人如圖7所示，是ー個4自由度并聯(lián)機器人，它包含靜平臺23、工作機構(gòu)30及4個運動鏈，運動鏈構(gòu)成為伺服電機24安裝在靜平臺23上，通過減速器25和連接件26將伺服電機24的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為擺桿27的擺動運動，擺桿27通過球鉸28連接傳動桿29，傳動桿29通過球鉸將連接到工作機構(gòu)30上，工作機構(gòu)30通過被這樣4個運動鏈牽引完成運動。本發(fā)明的工作原理為第一電機I通過減速器和第一同步帶9帶動立柱3轉(zhuǎn)動,第二電機7帶動豎直絲杠13轉(zhuǎn)動，進而帶動滑塊4上下移動，第三電機5通過第二同步帶16帶動水平絲杠20轉(zhuǎn)動進而帶動水平橫梁6水平方向移動。通過這3個電機的變化使得并聯(lián)機器人靜平臺23 到達工作位。之后，連接在靜平臺23上的伺服電機24通過減速器25和連接件26帶動擺桿27擺動。擺桿另一端通過球鉸28將カ傳遞到傳動桿29上，傳動桿29通過球鉸連接在工作機構(gòu)30上。該并聯(lián)機器人有4個這樣的運動連，通過調(diào)整4臺電機的位置決定擺桿位置進而決定工作機構(gòu)30的位置。在工作機構(gòu)30上可以加裝功能性部件，使機器人具有夾持或焊接等功能。該機器人總共7個運動軸，通過使用運動控制卡，將電機編碼器信號讀入，采集到計算機之上，通過算法將每個電機的運動量計算出來，結(jié)合編碼器數(shù)據(jù)進行控制量的計算。最后通過模擬量的輸出完成對伺服電機的控制，從而達到期望的運動。
權(quán)利要求
1.ー種交流伺服直驅(qū)式串并聯(lián)復合機器人，其特征包括基座(2)，安裝在基座(2)上的第一電機(I)經(jīng)過減速器連接第一同步帶輪(10),第一同步帶(9)連接第一同步帶輪(10)與第二同步帶輪(11)，第二同步帶輪(11)連接立柱轉(zhuǎn)軸(12)，立柱轉(zhuǎn)軸(12)安裝在基座⑵上； 立柱轉(zhuǎn)軸(12)上方連接立柱(3)，立柱(3)上安裝有豎直導軌(15)，滑塊(4)安裝在豎直導軌(15)上，滑塊(4)下部連接豎直絲杠絲母(14)，豎直絲杠絲母(14)套在豎直絲杠(13)上，豎直絲杠(13)的兩端固定連接在立柱(3)上，豎直絲杠(13)的上端連接第二電機(7); 第三電機(5)安裝在滑動板(19)，第三電機(5)的電機軸連接第三同步帶輪(17)上，第二同步帶(16)連接第三同步帶輪(17)和第四同步帶輪(18)，第四同步帶輪(18)安裝在水平絲杠(20)左端，水平絲杠(20)右端約束在滑塊(4)上，左端約束在滑動板(19)上，水平絲杠絲母(21)套在水平絲杠(20)并連接在水平橫梁(6)上，水平橫梁(6)通過水平導軌(22)與滑塊(4)和滑動板(19)連接，在水平橫梁(6)另一端連接并聯(lián)機器人(8)。
全文摘要
一種交流伺服直驅(qū)式串并聯(lián)復合機器人，包括基座，安裝在基座上的第一電機通過同步帶連接第一、第二同步帶輪，第二同步帶輪連接立柱轉(zhuǎn)軸，立柱轉(zhuǎn)軸連接立柱，立柱上安裝有豎直導軌，滑塊安裝在豎直導軌上，滑塊下部連接豎直絲杠絲母，豎直絲杠絲母套在豎直絲杠上，豎直絲杠的上端連接第二電機，第三電機通過同步帶連接第三、第四同步帶輪，第四同步帶輪安裝在水平絲杠左端，水平絲杠右端約束在滑塊上，左端約束在滑動板上，水平絲杠絲母套在水平絲杠并連接在水平橫梁上，水平橫梁通過水平導軌與滑塊和滑動板連接，在水平橫梁另一端連接并聯(lián)機器人，本發(fā)明為并聯(lián)機器人提供了一個極坐標空間的運動，具有工作空間廣、剛度大等優(yōu)點。
文檔編號B25J9/08GK102642204SQ20121008500
公開日2012年8月22日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者劉辰, 張琦, 范淑琴, 趙升噸 申請人:西安交通大學