一種可控多自由度焊接機器人的制作方法
【專利摘要】一種可控多自由度焊接機器人，包括并聯(lián)的四個可控四桿機構閉環(huán)執(zhí)行機構子鏈和一個串聯(lián)的執(zhí)行機構主鏈。所述四桿機構閉環(huán)子鏈可控制主鏈連桿在四桿機構閉環(huán)子鏈所在平面內(nèi)運動，第一連桿和機身的運動可實現(xiàn)動平臺的空間運動。本發(fā)明通過四個閉環(huán)子鏈和機身的合成運動實現(xiàn)控制，通過多個連桿與機身的連接，從而實現(xiàn)末端執(zhí)行器的空間運動，末端執(zhí)行器運動慣量小，動力學性能好，可靠性高，機構具有結構緊湊，控制簡單的優(yōu)點，桿件能做成輕桿，并且機構的工作空間大，使機構重心后移，保持機構平衡，能作用于更多的場合。
【專利說明】一種可控多自由度焊接機器人
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人領域，特別是一種可控多自由度焊接機器人。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人具有結構簡單、成本低、工作空間大等優(yōu)點，相對而言串聯(lián)機器人剛度低，不能應用于高速，大承載的場合；并聯(lián)機器人和傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人相比較，具有無累積誤差、精度較 高、結構緊湊、承載能力大、剛度高且末端執(zhí)行器慣性小等特點，驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應好；但是并聯(lián)機器人的明顯缺點是工作空間小和結構復雜。工程上現(xiàn)有的帶有局部閉鏈的操作機如M0T0MAN-K10并沒有解決工業(yè)機器人存在的問題，而含有對稱機構式的閉環(huán)子鏈的并聯(lián)機器人的性能比一般的并聯(lián)機構更加優(yōu)越，具有工作空間大、剛度高、承載能力強、慣量小和末端執(zhí)行器精度高等優(yōu)點，能應用在焊接、噴涂、搬運、裝卸、裝配、碼垛等復雜作業(yè)中，有效的的提高勞動效率，在產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性方面有很大提高。采用圓柱坐標型和關節(jié)坐標型的機械手能有效而快捷的對末端機構進行控制，并且這種機構結構剛度好、機械傳動精度高、工作空間大、機械傳動損耗小、無累積誤差能輸出較大的動力，具有有良好的控制功能。此含并聯(lián)閉環(huán)子鏈的機器人采用間接驅動方式，還能有效的減小驅動關節(jié)所需要的力矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種可控多自由度焊接機器人，解決傳統(tǒng)串聯(lián)機器人關于所需力矩大，剛度低和工作空間小的缺點。
[0004]本發(fā)明通過以下技術方案達到上述目的:一種可控多自由度焊接機器人，其結構和連接方式為:
[0005]所述執(zhí)行機構鏈由機身2、第一連桿3、第二連桿6、第三連桿21、第四連桿18、第五連桿16、第六連桿9、第七連桿15、第八連桿11、第九連桿12、第十連桿19、第十一連桿22、第十二連桿24、末端執(zhí)行器25及機架I連接而成，機身2第一個連接端26通過第一轉動副
26連接在機架I上，機身2通過第一轉動副26驅動，第一轉動副26通過電機驅動，機身2第二個連接端27通過第二轉動副27與第一連桿3 —端連接，第一連桿3通過第二轉動副27驅動，第一連桿3另一端通過第三轉動副4與第二連桿6第一個連接端4連接，第二連桿6第二個連接端5通過第四轉動副5與第三連桿21 —端連接，第三連桿21另一端通過第五轉動副20與第四連桿18 —端連接，第四連桿18另一端通過第六轉動副17與第五連桿16第三個連接端17連接，第一連桿3第三個連接端7通過第七轉動副7與第五連桿16第一個連接端7連接，機身2第三個連接端19通過第八轉動副19與第五連桿16第二個連接端19連接，第五連桿16第四個連接端30通過第九轉動副30與第六連桿9第一個連接端30連接，第六連桿9第二個連接端8通過第十轉動副8與第八連桿11連接，第八連桿11另一端通過第十一轉動副13與第七連桿15第二個連接端13連接，第六連桿9第三個連接端10通過第十二轉動副10與第九連桿12 —端連接，第九連桿12另一端通過第十三轉動副14與第七連桿15第三個連接14連接，第七連桿15第一個連接端32通過第十四轉動副32與第五連桿16第五個連接端32連接，第七連桿17第四個連接端19通過剛性連接與第十連桿19 一端連接,第十連桿19另一端通過第十五轉動副33與第—連桿22 —端連接，第十一連桿22通過第十五轉動副33驅動，第十五轉動副33通過電機驅動，第十一連桿22另一端通過第十六轉動副23與第十二連桿24 —端連接,第十二連桿24通過第十六轉動副23驅動，第十六轉動副23通過電機驅動，第十二連桿24另一端通過第十七轉動副34與末端執(zhí)行器25連接，末端執(zhí)行器25通過第十七轉動副34驅動，第十七轉動副34通過電機驅動，
[0006]所述第一轉動副垂直于機架，第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副、第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第十一轉動副、第十二轉動副和第十三轉動副旋轉軸線相互平行。
[0007]本發(fā)明的突出優(yōu)點在于:
[0008]1、通過兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈，提高了機器人機構的剛度，并且閉環(huán)子鏈機構式的設計大大提高機器人的工作空間，能避免機構的死點位置，微調(diào)裝置能使機器人的作用范圍更大，并且能使機構更好的保持平衡；
[0009]2、與傳統(tǒng)的電機是安裝在每個關節(jié)處的工業(yè)機器人相比，機構通過兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈連接的機器人的電機是安裝在四桿機構關節(jié)上，通過四桿機構上的運動副驅動閉環(huán)鏈運動，從而間接驅動末端連桿，使末端執(zhí)行器的活動度和活動空間更大，能減小能動力矩；
[0010]3、與同類型的機器人機構相比較，相同功率下做的功更多；
[0011]4、電機安裝在第五連桿的后面，降低了整個機構的重心，而且可以安裝功率較大的電機在機構上，使末端執(zhí)行器可以適應在焊接、噴涂、搬運、裝卸、裝配、碼垛等復雜作業(yè)中；
[0012]5、機器人機構在末端執(zhí)行`器由機構式控制，能使精度更高；
[0013]6、機構式機構與末端執(zhí)行之間用一個帶鉸鏈的連桿和末端執(zhí)行器連接，使執(zhí)行器靈活度更高，工作空間比以往的機器人更大，而且?guī)сq鏈的連桿做成輕桿，可以使整個機構動力性能更好且易于控制，可以使術端執(zhí)行器在小范圍內(nèi)轉動360度周角，使機構能適用于更多場合；
[0014]7、在兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈上，桿件做成輕桿，機構運動慣量小，動力學性能好；
[0015]8、機構上的微調(diào)裝置與傳統(tǒng)的帶有局部閉鏈的操作機相比，重心集中在微調(diào)裝置上，機構平衡性好，能使機器人機構承受更大的力和力矩；
[0016]9、六個自由度使機構能應用于更多場合；
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第一結構示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的機身結構示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第二連桿示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第五連桿示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第六連桿示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第七連桿示意圖。[0023]圖7為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第十一連桿示意圖。
[0024]圖8為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第十二連桿示意圖。
[0025]圖9為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第一工作示意圖。
[0026]圖10為本發(fā)明所述一種可控多自由度焊接機器人的第二工作示意圖。
【具體實施方式】[0027]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。
[0028]對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，一種可控多自由度焊接機器人，其結構和連接方式為:
[0029]所述執(zhí)行機構鏈由機身2、第一連桿3、第二連桿6、第三連桿21、第四連桿18、第五連桿16、第六連桿9、第七連桿15、第八連桿11、第九連桿12、第十連桿19、第十一連桿22、第十二連桿24、末端執(zhí)行器25及機架I連接而成，機身2第一個連接端26通過第一轉動副26連接在機架I上，機身2通過第一轉動副26驅動，第一轉動副26通過電機驅動，機身2第二個連接端27通過第二轉動副27與第一連桿3 —端連接，第一連桿3通過第二轉動副
27驅動，第一連桿3另一端通過第三轉動副4與第二連桿6第一個連接端4連接，第二連桿6第二個連接端5通過第四轉動副5與第三連桿21 —端連接，第三連桿21另一端通過第五轉動副20與第四連桿18 —端連接，第四連桿18另一端通過第六轉動副17與第五連桿16第三個連接端17連接，第一連桿3第三個連接端7通過第七轉動副7與第五連桿16第一個連接端7連接，機身2第三個連接端19通過第八轉動副19與第五連桿16第二個連接端19連接，第五連桿16第四個連接端30通過第九轉動副30與第六連桿9第一個連接端30連接，第六連桿9第二個連接端8通過第十轉動副8與第八連桿11連接，第八連桿11另一端通過第十一轉動副13與第七連桿15第二個連接端13連接，第六連桿9第三個連接端10通過第十二轉動副10與第九連桿12 —端連接，第九連桿12另一端通過第十三轉動副14與第七連桿15第三個連接14連接，第七連桿15第一個連接端32通過第十四轉動副32與第五連桿16第五個連接端32連接，第七連桿17第四個連接端19通過剛性連接與第十連桿19 一端連接,第十連桿19另一端通過第十五轉動副33與第—連桿22 —端連接，第十一連桿22通過第十五轉動副33驅動，第十五轉動副33通過電機驅動，第十一連桿22另一端通過第十六轉動副23與第十二連桿24 —端連接,第十二連桿24通過第十六轉動副23驅動，第十六轉動副23通過電機驅動，第十二連桿24另一端通過第十七轉動副34與末端執(zhí)行器25連接，術端執(zhí)行器25通過第十七轉動副34驅動，第十七轉動副34通過電機驅動，
[0030]所述第一轉動副垂直于機架，第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副、第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第十一轉動副、第十二轉動副和第十三轉動副旋轉軸線相互平行。
[0031]對照圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，機身和并聯(lián)連桿在所在平面內(nèi)的運動可實現(xiàn)末端執(zhí)行器的空間運動。
【權利要求】
1.一種可控多自由度焊接機器人，其結構和連接方式為: 所述執(zhí)行機構鏈由機身、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第十連桿、第十一連桿、第十二連桿、末端執(zhí)行器及機架連接而成，機身第一個連接端通過第一轉動副連接在機架上，機身通過第一轉動副驅動，第一轉動副通過電機驅動，機身第二個連接端通過第二轉動副與第一連桿一端連接，第一連桿通過第二轉動副驅動，第一連桿另一端通過第三轉動副與第二連桿第一個連接端連接，第二連桿第二個連接端通過第四轉動副與第四連桿一端連接，第三連桿另一端通過第五轉動副與第四連桿一端連接，第四連桿另一端通過第六轉動副與第五轉動副與第五連桿第三個連接端連接，第一連桿第三個連接端通過第七轉動副與第五連桿第一個連接端連接，機機身第三個連接端通過第八轉動副與第五連桿第二個連接端連接，第五連桿第四個連接端通過第九轉動副與第六連桿第一個連接端連接，第六連桿第二個連接端通過第十轉動副與第八連桿連接，第八連桿另一端通過第十一轉動副與第七連桿第二個連接端連接，第六連桿第三個連接端通過第十二轉動副與第九連桿一端連接，第九連桿另一端通過第十三轉動副與第七連桿第三個連接端連接，第七連桿第一個連接端通過第十四轉動副與第五連桿第五個連接端連接，第七連桿第四個連接端通過剛性連接與第十連桿一端連接，第十連桿另一端通過第十五轉動副與第i 連桿一端連接，第i 連桿通過第十五轉動副驅動，第十五轉動副通過電機驅動，第i 連桿另一端通過第十六轉動副與第十二連桿一端連接，第十二連桿通過第十六轉動副驅動，第十六轉動副通過電機驅動，第十二連桿另一端通過第十七轉動副與末端執(zhí)行器連接，末端執(zhí)行器通過第十七轉動副驅動，第十七轉動副通過電機驅動， 所述第一轉動副垂直于機架，第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副、第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第十一轉動副、第十二轉動副和第十三轉動副旋轉軸 線相互平行。
【文檔編號】B25J9/06GK103707289SQ201310692637
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】蔡敢為, 胥剛, 張 林, 高德中, 于騰, 呂姍姍, 丁侃 申請人:廣西大學