一種多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的制作方法
【專利摘要】一種多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人，包括一個可移動平臺、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。所述四個可控四桿機構閉環(huán)執(zhí)行機構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、機身和可移動平臺的運動可實現(xiàn)動平臺的空間運動。本發(fā)明通過可移動平臺實現(xiàn)移動功能，通過四個可控四桿機構閉環(huán)執(zhí)行機構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，這種結構使機器人擁有幾乎無限大的工作空間和高度的運動冗余性，并同時具有移動和操作功能，能作用于更多的場合，具有廣闊的市場發(fā)展?jié)摿Α?br> 【專利說明】一種多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人領域，特別是一種多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人。

【背景技術】
[0002]移動機器人是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)。它集中了傳感器技術、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多學科的研宄成果，代表機電一體化的最高成就，是目前科學技術發(fā)展最活躍的領域之一。隨著機器人性能不斷地完善，移動機器人的應用范圍大為擴展，不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、服務等行業(yè)中得到廣泛的應用，而且在城市安全、國防和空間探測領域等有害與危險場合得到很好的應用。因此，移動機器人技術已經(jīng)得到世界各國的普遍關注。
[0003]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)幾部分組成，為了適應靈活動作的工作要求，通常電焊機器人選用關節(jié)式工業(yè)機器人的基本設計，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)進行點焊作業(yè)，其過程是完全自動化的，并且具有與外部設備通信的接口，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行工作。
[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(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。含有對稱機構式的閉環(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，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，具有良好的控制功能。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)機構式移動點焊機器人，解決傳統(tǒng)串聯(lián)機器人關于所需力矩大，剛度低和定位精度差的缺點。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案達到上述目的:一種多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人，包括機身、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)行器及可移動平臺。具體結構和連接方式為:
[0007]所述機身通過第一轉(zhuǎn)動副連接在可移動平臺上，機身通過第二轉(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)動副與第二連桿連接，第二連桿通過第四轉(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)動副與第五連桿連接，第二連桿通過第六轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，機身通過第七轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第五連桿通過第九轉(zhuǎn)動副與第六連桿連接，第六連桿通過第十轉(zhuǎn)動副與第七連桿連接，第七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第九連桿連接，第六連桿通過第十二轉(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)動副與第九連桿連接，第九連桿通過第十四轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第九連桿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]所述第一轉(zhuǎn)動副垂直于可移動平臺。
[0009]所述第二轉(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)動畐IJ、第八轉(zhuǎn)動副、第九轉(zhuǎn)動副、第十轉(zhuǎn)動副、第十一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副與第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
[0010]所述機身通過第一轉(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，通過所有電機的配合驅(qū)動，末端執(zhí)行器實現(xiàn)六個自由度的點焊功能。
[0011]本發(fā)明的突出優(yōu)點在于:
[0012]1、機器人安裝在移動平臺上，這種結構使機器人擁有幾乎無限大的工作空間和高度的運動冗余性，并同時具有移動和操作功能，這是它優(yōu)于移動機器人和傳統(tǒng)的機器人的地方；
[0013]2、通過兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈(由第六連桿、第九連桿、第八連桿、第五連桿、第七連桿連接而成)，提高了機器人機構的剛度，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；
[0014]3、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(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；
[0015]4、機器人機構在末端執(zhí)行器由機構式控制，使執(zhí)行器靈活度高，精度高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的結構示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的可移動平臺結構示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的機身結構示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第五連桿示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第六連桿示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第九連桿示意圖。
[0022]圖7為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第十一連桿示意圖。
[0023]圖8為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第十二連桿示意圖。
[0024]圖9為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第一工作工作示意圖。
[0025]圖10為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第二工作狀態(tài)示意圖。
[0026]圖11為本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人的第三工作狀態(tài)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至圖8，本發(fā)明所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人，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、第十一連桿22、第十二連桿23、末端執(zhí)行器24及可移動平臺1。具體結構和連接方式為:
[0029]所述機身2第一個連接端25通過第一轉(zhuǎn)動副25連接在可移動平臺1上，機身2第二個連接端26通過第二轉(zhuǎn)動副26與第一連桿3 —端連接，第一連桿3另一端通過第三轉(zhuǎn)動副4與第二連桿5連接，第二連桿5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連接，第二連桿5通過第六轉(zhuǎn)動副7與第五連桿11連接，機身2通過第七轉(zhuǎn)動副17與第五連桿11連接，第五連桿11通過第九轉(zhuǎn)動副27與第六連桿8連接，第六連桿8通過第十轉(zhuǎn)動副29與第七連桿15連接，第七連桿15另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副14與第九連桿13連接，第六連桿8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連接，第九連桿13通過第十四轉(zhuǎn)動副28與第五連桿11連接，第九連桿13與第十連桿21 —端剛性連接連接，第十連桿21另一端通過第十五轉(zhuǎn)動副31與第十一連桿22 —端連接，第十一連桿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另一端通過第十七轉(zhuǎn)動副33與末端執(zhí)行器25連接。
[0030]所述第一轉(zhuǎn)動副25垂直于可移動平臺1。
[0031]所述第二轉(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^^一轉(zhuǎn)動副14、第十二轉(zhuǎn)動副9與第十三轉(zhuǎn)動副12的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
[0032]工作原理及過程:
[0033]對照圖9、圖10和圖11，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，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，第十一連桿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，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，通過所有電機的配合驅(qū)動，末端執(zhí)行器24實現(xiàn)六個自由度的點焊功能。
【權利要求】
1.一種多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人，包括機身、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)行器及可移動平臺，其特征在于，具體結構和連接方式為: 所述機身通過第一轉(zhuǎn)動副連接在可移動平臺上，機身通過第二轉(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)動副與第二連桿連接，第二連桿通過第四轉(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)動副與第五連桿連接，第二連桿通過第六轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，機身通過第七轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第五連桿通過第九轉(zhuǎn)動副與第六連桿連接，第六連桿通過第十轉(zhuǎn)動副與第七連桿連接，第七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第九連桿連接，第六連桿通過第十二轉(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)動副與第九連桿連接，第九連桿通過第十四轉(zhuǎn)動副與第五連桿連接，第九連桿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，通過所有電機的配合驅(qū)動，末端執(zhí)行器實現(xiàn)六個自由度的點焊功能。
2.根據(jù)權利要求1所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)動副垂直于可移動平臺。
3.根據(jù)權利要求1所述的多自由度并聯(lián)機構式移動點焊機器人，其特征在于，所述第二轉(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、第十一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副與第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
【文檔編號】B23K37/02GK104476537SQ201410756027
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權日:2014年12月10日
【發(fā)明者】蔡敢為, 陳淵, 王麾, 范雨, 王少龍, 李智杰, 朱凱君, 張永文, 王龍, 王小純, 楊旭娟, 李巖舟 申請人:廣西大學