一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人，由機架、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、第十二連桿和末端執(zhí)行器連接成并聯(lián)的四個可控四桿機構(gòu)閉環(huán)執(zhí)行機構(gòu)子鏈和一個串聯(lián)的執(zhí)行機構(gòu)主鏈，子鏈控制主鏈連桿在子鏈所在平面內(nèi)運動，第一連桿和機身的運動實現(xiàn)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，實現(xiàn)末端執(zhí)行器的空間運動，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鏈的連桿能做成輕桿，使整個機構(gòu)動力性能更好且易于控制。
【專利說明】一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，特別是一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人。

【背景技術(shù)】
[0002] 點焊機器人由機器人本體、計算機控制系統(tǒng)、示教盒和點焊焊接系統(tǒng)組成，由于為 了適應(yīng)靈活動作的工作要求，通常點焊機器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機器人的基本設(shè)計，一般具 有六個自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動和電氣驅(qū) 動兩種。其中電氣驅(qū)動具有保養(yǎng)維修簡便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點，因此 應(yīng)用較為廣泛。點焊機器人按照示教程序規(guī)定的動作、順序和參數(shù)進(jìn)行點焊作業(yè)，其過程是 完全自動化的，并且具有與外部設(shè)備通信的接口，可以通過這一接口接受上一級主控與管 理計算機的控制命令進(jìn)行工作。
[0003] 傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人為了實現(xiàn)末端執(zhí)行器在工作空間中多個自由度的靈巧操作，它 的運動鏈往往具有多個關(guān)節(jié)，通過控制各個關(guān)節(jié)的運動，可以實現(xiàn)末端執(zhí)行器對工作空間 中任意連續(xù)軌跡的跟蹤運動。一般而言，串聯(lián)機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、工作空間大、操作靈活、 正向運動學(xué)求解簡便、成本低等優(yōu)點，但是由于所有關(guān)節(jié)都集中在一條運動鏈上，串聯(lián)機器 人存在關(guān)節(jié)誤差累積效應(yīng)，末端執(zhí)行器所能達(dá)到的位置精度往往有限，而較低的末端執(zhí)行 器剛度和負(fù)載驅(qū)動能力進(jìn)一步限制了串聯(lián)機器人在實際應(yīng)用中的性能。
[0004] 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(jié)構(gòu)緊湊、 承載能力大、剛度高且末端執(zhí)行器慣性小等特點，驅(qū)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(yīng)好；但是并聯(lián)機器人的明顯缺點是工作空 間小和結(jié)構(gòu)復(fù)雜。含有對稱機構(gòu)式的閉環(huán)子鏈的并聯(lián)機器人的性能則更加優(yōu)越，它采用圓 柱坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)坐標(biāo)型的機械手能有效而快捷的對末端機構(gòu)進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)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(qū)動方式，還能有效的減小驅(qū)動關(guān)節(jié)所需要 的力矩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人，解決傳統(tǒng)串聯(lián)機器 人關(guān)于所需力矩大，剛度低和定位精度差的缺點。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的：一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人， 包括機架、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i 連桿、第十二連桿和末端執(zhí)行器；
[0007] 機身第一個連接端通過第一轉(zhuǎn)動副連接在機架上，機身第二個連接端通過第二轉(zhuǎn) 動副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動副與第三連桿一端連接，第三連桿另一端通過第 五轉(zhuǎn)動副與第四連桿一端連接，第四連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與第五連桿第三個連接端 連接，第二連桿第三個連接端通過第六轉(zhuǎn)動副與第五連桿第一個連接端連接，機身第三個 連接端通過第七轉(zhuǎn)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(zhuǎn) 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(zhuǎn)動副與第七連桿連 接，第七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第九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(zhuǎn)動副與第八連桿一端連接，第八連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第九連 桿第三個連接端連接，第九連桿第一個連接端通過第十四轉(zhuǎn)動副與第五連桿第五個連接端 連接，第九連桿第四個連接端與第十連桿一端剛性連接，第十連桿另一端通過第十五轉(zhuǎn)動 副與第十一連桿一端連接，第十一連桿另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與第十二連桿一端連接， 第十二連桿另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接；
[0008] 所述的機身通過第一轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第一轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動，第一連桿通過第二 轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第二轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動，第十一連桿通過第十五轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十五轉(zhuǎn)動副 通過電機驅(qū)動，第十二連桿通過第十六轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十六轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動，末端執(zhí)行 器通過第十七轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十七轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動；
[0009] 所述第一轉(zhuǎn)動副垂直于機架，第二轉(zhuǎn)動副、第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、 第六轉(zhuǎn)動副、第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副、第九轉(zhuǎn)動副、第十轉(zhuǎn)動副、第i^一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn) 動副和第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
[0010] 本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：
[0011] 1、通過兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈，提高了機器人機構(gòu)的剛度，并且閉環(huán)子鏈機構(gòu)式的設(shè) 計大大提高機器人的工作空間，能避免機構(gòu)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(gòu)更好的保持平衡；
[0012] 2、與傳統(tǒng)的電機是安裝在每個關(guān)節(jié)處的工業(yè)機器人相比，機構(gòu)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(gòu)關(guān)節(jié)上，通過四桿機構(gòu)上的運動副驅(qū)動閉環(huán)鏈 運動，從而間接驅(qū)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；
[0013] 3、電機安裝在第五連桿的后面，降低了整個機構(gòu)的重心，而且可以安裝功率較大 的電機在機構(gòu)上，使末端執(zhí)行器可以適應(yīng)在焊接、噴涂、搬運、裝卸、裝配、碼垛等復(fù)雜作業(yè) 中；
[0014] 4、機器人機構(gòu)在末端執(zhí)行器由機構(gòu)式控制，使執(zhí)行器靈活度高，精度高；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的機身結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第五連桿示意圖。
[0018] 圖4為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第六連桿示意圖。
[0019] 圖5為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第九連桿示意圖。
[0020] 圖6為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第十一連桿示意圖。
[0021] 圖7為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第十二連桿示意圖。
[0022] 圖8為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第一工作示意圖。
[0023] 圖9為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第二工作示意圖。
[0024] 圖10為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人的第三工作示意圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0026] 對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7, 一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人， 由機架1、機身2、第一連桿3、第二連桿5、第三連桿20、第四連桿18、第五連桿11、第六連桿 8、第七連桿15、第八連桿10、第九連桿13、第十連桿21、第i^一連桿22、第十二連桿23及末 端執(zhí)行器24連接而成，其結(jié)構(gòu)和連接方式為：
[0027] 機身2第一個連接端通過第一轉(zhuǎn)動副25連接在機架1上，機身2通過第一轉(zhuǎn)動副 25驅(qū)動，第一轉(zhuǎn)動副25通過電機驅(qū)動，機身2第二個連接端通過第二轉(zhuǎn)動副26與第一連桿 3 -端連接，第一連桿3通過第二轉(zhuǎn)動副26驅(qū)動，第二轉(zhuǎn)動副26通過電機驅(qū)動，第一連桿3 另一端通過第三轉(zhuǎn)動副4與第二連桿5第一個連接端連接，第二連桿5第二個連接端通過 第四轉(zhuǎn)動副6與第三連桿20 -端連接，第三連桿20另一端通過第五轉(zhuǎn)動副19與第四連桿 18 -端連接，第四連桿18另一端通過第八轉(zhuǎn)動副16與第五連桿11第三個連接端連接，第 二連桿5第三個連接端通過第六轉(zhuǎn)動副7與第五連桿11第一個連接端連接，機身2第三個 連接端通過第七轉(zhuǎn)動副17與第五連桿11第二個連接端連接，第五連桿11第四個連接端通 過第九轉(zhuǎn)動副27與第六連桿8第一個連接端連接，第六連桿8第二個連接端通過第十轉(zhuǎn)動 副29與第七連桿15連接，第七連桿15另一端通過第i^一轉(zhuǎn)動副14與第九連桿13第二個 連接端連接，第六連桿8第三個連接端通過第十二轉(zhuǎn)動副9與第八連桿10 -端連接，第八 連桿10另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副12與第九連桿13第三個連接端連接，第九連桿13第一 個連接端通過第十四轉(zhuǎn)動副28與第五連桿11第五個連接端連接，第九連桿13第四個連接 端30通過剛性連接與第十連桿21 -端連接，第十連桿21另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副31與 第i^一連桿22 -端連接，第i^一連桿22通過第十五轉(zhuǎn)動副31驅(qū)動，第十五轉(zhuǎn)動副31通過 電機驅(qū)動，第i 連桿22另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副32與第十二連桿23 -端連接，第十二 連桿23通過第十六轉(zhuǎn)動副32驅(qū)動，第十六轉(zhuǎn)動副32通過電機驅(qū)動，第十二連桿23另一端 通過第十七轉(zhuǎn)動副33與末端執(zhí)行器24連接，末端執(zhí)行器24通過第十七轉(zhuǎn)動副33驅(qū)動，第 十七轉(zhuǎn)動副33通過電機驅(qū)動。
[0028] 所述第一轉(zhuǎn)動副25垂直于機架1，第二轉(zhuǎn)動副26、第三轉(zhuǎn)動副4、第四轉(zhuǎn)動副6、第 五轉(zhuǎn)動副19、第六轉(zhuǎn)動副7、第七轉(zhuǎn)動副17、第八轉(zhuǎn)動副16、第九轉(zhuǎn)動副27、第十轉(zhuǎn)動副29、 第十一轉(zhuǎn)動副14、第十二轉(zhuǎn)動副9和第十三轉(zhuǎn)動副12的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
[0029] 對照圖8、圖9和圖10,機身2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(quán)利要求】
1. 一種多自由度并聯(lián)機構(gòu)式點焊機器人，其特征在于：包括機架、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i 連桿、第十二連桿和末端執(zhí)行器； 機身第一個連接端通過第一轉(zhuǎn)動副連接在機架上，機身第二個連接端通過第二轉(zhuǎn)動副 與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動副與第三連桿一端連接，第三連桿另一端通過第五轉(zhuǎn)動 副與第四連桿一端連接，第四連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與第五連桿第三個連接端連接， 第二連桿第三個連接端通過第六轉(zhuǎn)動副與第五連桿第一個連接端連接，機身第三個連接端 通過第七轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動副與第七連桿連接，第 七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第九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(zhuǎn)動副與第八連桿一端連接，第八連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第九連桿第三 個連接端連接，第九連桿第一個連接端通過第十四轉(zhuǎn)動副與第五連桿第五個連接端連接， 第九連桿第四個連接端與第十連桿一端剛性連接，第十連桿另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與第 十一連桿一端連接，第十一連桿另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與第十二連桿一端連接，第十二 連桿另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接； 所述的機身通過第一轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第一轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動，第一連桿通過第二轉(zhuǎn)動 副驅(qū)動，第二轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動，第i^一連桿通過第十五轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十五轉(zhuǎn)動副通過 電機驅(qū)動，第十二連桿通過第十六轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十六轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動，末端執(zhí)行器通 過第十七轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十七轉(zhuǎn)動副通過電機驅(qū)動； 所述第一轉(zhuǎn)動副垂直于機架，第二轉(zhuǎn)動副、第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第六 轉(zhuǎn)動副、第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副、第九轉(zhuǎn)動副、第十轉(zhuǎn)動副、第i^一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副 和第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
【文檔編號】B23K37/00GK104096998SQ201410300851
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】蔡敢為, 王麾, 張 林, 石慧, 關(guān)卓懷, 范雨, 王少龍, 黃院星, 王小純, 王湘, 楊旭娟 申請人:廣西大學(xué)