專利名稱：一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人。
背景技術(shù)：
工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)(Manipulator)，具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界在役的工業(yè)機(jī)器人有近一半為焊接機(jī)器人。而目前各國(guó)生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬于關(guān)節(jié)機(jī)器人，絕大部分有6個(gè)軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態(tài)的不同要求。傳統(tǒng)上的焊接機(jī)器人大都采用開(kāi)鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)構(gòu)，這樣電機(jī)都裝在關(guān)節(jié)處，導(dǎo)致手臂笨重、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問(wèn)題的出現(xiàn)。 本發(fā)明是提供一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式新型焊接機(jī)器人，本焊接機(jī)器人采用可控并聯(lián)式機(jī)構(gòu)，能很好解決開(kāi)鏈?zhǔn)酱?lián)焊接機(jī)器人的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人，解決傳統(tǒng)自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)焊接機(jī)器人剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人，包括第一 RPRR閉環(huán)子鏈、第二 RPRR閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈，其結(jié)構(gòu)和連接方式為所述第一 RPRR閉環(huán)子鏈由第一主動(dòng)桿、第一連桿、第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第一直線驅(qū)動(dòng)器連接而成，第一主動(dòng)桿通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，第一主動(dòng)桿由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一主動(dòng)桿另一端通過(guò)第一移動(dòng)副與第一連桿連接，第一連桿另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一轉(zhuǎn)臺(tái)連接，第一轉(zhuǎn)臺(tái)另一端通過(guò)第三移動(dòng)副與第一直線驅(qū)動(dòng)器連接，第一直線驅(qū)動(dòng)器另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上。所述第二 RPRR閉環(huán)子鏈由第二主動(dòng)桿、第二連桿、第二轉(zhuǎn)臺(tái)、第二直線驅(qū)動(dòng)器連接而成，第二主動(dòng)桿通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，第二主動(dòng)桿由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第二主動(dòng)桿另一端通過(guò)第二移動(dòng)副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過(guò)第四移動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)臺(tái)連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二直線驅(qū)動(dòng)器連接，第二直線驅(qū)動(dòng)器另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第二轉(zhuǎn)臺(tái)、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿以及法蘭盤連接而成，第三連桿通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第一轉(zhuǎn)臺(tái)上，第三連桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與法蘭盤連接，第四連桿通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第一轉(zhuǎn)臺(tái)上，第四連桿通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與法蘭盤連接，第五連桿通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第二轉(zhuǎn)臺(tái)上，第五連桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與同平臺(tái)和第三連桿連接，第六連桿通過(guò)第i—轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第二轉(zhuǎn)臺(tái)上，第六連桿另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與法蘭盤連接，法蘭盤可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)輸出。所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，第三連桿與第四連桿等長(zhǎng)平行，第五連桿與第六連桿等長(zhǎng)平行。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于I、驅(qū)動(dòng)器均安裝在機(jī)架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機(jī)構(gòu)重量，機(jī)構(gòu)剛性好、慣量小，動(dòng)力學(xué)性能好；2、通過(guò)兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的閉環(huán)子鏈控制法蘭盤運(yùn)動(dòng)輸出，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆問(wèn)題求解容易，控制方便；3、通過(guò)在法蘭盤上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本機(jī)構(gòu)可應(yīng)用到抓取、搬運(yùn)、 碼垛、裝配等領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明所述一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人的第一結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人的第二結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人的第一工作示意圖。圖4為本發(fā)明所述一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人的第二工作示意圖。圖5為本發(fā)明所述一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人的第三工作示意圖。圖6為本發(fā)明所述一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人的第四工作示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。對(duì)照?qǐng)DI和圖2，一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人，包括第一 RPRR閉環(huán)子鏈、第二 RPRR閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。所述第一 RPRR閉環(huán)子鏈由第一主動(dòng)桿2、第一連桿4、第一轉(zhuǎn)臺(tái)5、第一直線驅(qū)動(dòng)器8連接而成，第一主動(dòng)桿2通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副23連接在機(jī)架I上，第一主動(dòng)桿2由第一伺服電機(jī)25驅(qū)動(dòng),第一主動(dòng)桿2另一端通過(guò)第一移動(dòng)副3與第一連桿4連接,第一連桿4另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副27與第一轉(zhuǎn)臺(tái)5連接，第一轉(zhuǎn)臺(tái)5另一端通過(guò)第三移動(dòng)副28與第一直線驅(qū)動(dòng)器8連接，第一直線驅(qū)動(dòng)器另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副24連接在機(jī)架I上。所述第二 RPRR閉環(huán)子鏈由第二主動(dòng)桿17、第二連桿19、第二轉(zhuǎn)臺(tái)22、第二直線驅(qū)動(dòng)器23連接而成，第二主動(dòng)桿17通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副24連接在機(jī)架I上，第二主動(dòng)桿由第二伺服電機(jī)26驅(qū)動(dòng)，第二主動(dòng)桿17另一端通過(guò)第二移動(dòng)副18與第二連桿19連接，第二連桿 19另一端通過(guò)第四移動(dòng)副29與第二轉(zhuǎn)臺(tái)22連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)22另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副30 與第二直線驅(qū)動(dòng)器23連接，第二直線驅(qū)動(dòng)器23另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副24連接在機(jī)架I上。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺(tái)5、第二轉(zhuǎn)臺(tái)22、第三連桿9、第四連桿10、第五連桿
15、第六連桿16以及法蘭盤14連接而成，第三連桿9通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副7連接在第一轉(zhuǎn)臺(tái)5 上，第三連桿9另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副12與法蘭盤14連接，第四連桿10通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副6連接在第一轉(zhuǎn)臺(tái)5上，第四連桿10通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副11與法蘭盤14連接，第五連桿15通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副20連接在第二轉(zhuǎn)臺(tái)22上，第五連桿15另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副12與同平臺(tái)14 和第三連桿9連接，第六連桿16通過(guò)第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副21連接在第二轉(zhuǎn)臺(tái)22上，第六連桿16 另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副13與法蘭盤14連接法，法蘭盤14可實(shí)現(xiàn)三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)輸出。所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副24、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副27、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副28、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副29、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副30 軸線相互平行，第六轉(zhuǎn)動(dòng)副7、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副12、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副6、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副U、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副20、 第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副21、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副13軸線相互平行，第三連桿9與第四連桿10等長(zhǎng)平行，第五連桿15與第六連桿16等長(zhǎng)平行。對(duì)照?qǐng)D3和圖4，第一轉(zhuǎn)臺(tái)5和第二轉(zhuǎn)臺(tái)22在運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)法蘭盤14的左右平移。對(duì)照?qǐng)D5，第一轉(zhuǎn)臺(tái)5和第二轉(zhuǎn)臺(tái)22在運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)法蘭盤14繞自身軸線的一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D6，第一轉(zhuǎn)臺(tái)5和第二轉(zhuǎn)臺(tái)22在運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)法蘭盤14的前后平移。
權(quán)利要求
1 .一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人，包括第一 RPRR閉環(huán)子鏈、第二 RPRR 閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈，其特征在于，其結(jié)構(gòu)和連接方式為所述第一 RPRR閉環(huán)子鏈由第一主動(dòng)桿、第一連桿、第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第一直線驅(qū)動(dòng)器連接而成，第一主動(dòng)桿通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，第一主動(dòng)桿由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一主動(dòng)桿另一端通過(guò)第一移動(dòng)副與第一連桿連接，第一連桿另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一轉(zhuǎn)臺(tái)連接，第一轉(zhuǎn)臺(tái)另一端通過(guò)第三移動(dòng)副與第一直線驅(qū)動(dòng)器連接，第一直線驅(qū)動(dòng)器另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，所述第二 RPRR閉環(huán)子鏈由第二主動(dòng)桿、第二連桿、第二轉(zhuǎn)臺(tái)、第二直線驅(qū)動(dòng)器連接而成，第二主動(dòng)桿通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，第二主動(dòng)桿由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第二主動(dòng)桿另一端通過(guò)第二移動(dòng)副與第二連桿連接，第二連桿另一端通過(guò)第四移動(dòng)副與第二轉(zhuǎn)臺(tái)連接，第二轉(zhuǎn)臺(tái)另一端通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二直線驅(qū)動(dòng)器連接，第二直線驅(qū)動(dòng)器另一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺(tái)、第二轉(zhuǎn)臺(tái)、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿以及法蘭盤連接而成，第三連桿通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第一轉(zhuǎn)臺(tái)上，第三連桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與法蘭盤連接，第四連桿通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第一轉(zhuǎn)臺(tái)上，第四連桿通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與法蘭盤連接，第五連桿通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第二轉(zhuǎn)臺(tái)上，第五連桿另一端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與同平臺(tái)和第三連桿連接，第六連桿通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在第二轉(zhuǎn)臺(tái)上，第六連桿另一端通過(guò)第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與法蘭盤連接，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，第三連桿與第四連桿等長(zhǎng)平行，第五連桿與第六連桿等長(zhǎng)平行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維平動(dòng)一維整周轉(zhuǎn)動(dòng)的并聯(lián)焊接機(jī)器人，包括第一RPRR閉環(huán)子鏈、第二RPRR閉環(huán)子鏈以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈。所述第一RPRR閉環(huán)子鏈、第二RPRR閉環(huán)子鏈控桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一軸線。第一RPRR閉環(huán)子鏈可控制第一轉(zhuǎn)臺(tái)在平面內(nèi)做二自由度運(yùn)動(dòng)，可做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，第二RPRR閉環(huán)子鏈可控制第二轉(zhuǎn)臺(tái)在平面內(nèi)做二自由度運(yùn)動(dòng)，可做整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第一轉(zhuǎn)臺(tái)和第二轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)法蘭盤在空間內(nèi)的四自由度運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明通過(guò)兩個(gè)閉環(huán)子鏈來(lái)控制兩個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)在平面的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)法蘭盤的空間四自由度運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，且所有主動(dòng)桿都連接在機(jī)架上，桿件能做成輕桿，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)慣量小，動(dòng)力學(xué)性能好。
文檔編號(hào)B23K37/02GK102601791SQ201210084859
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者張 林, 潘宇晨, 王紅州, 蔡敢為, 高德中 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)