多支鏈耦合兩轉(zhuǎn)動焊接機器人關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人關(guān)節(jié)，特別涉及一種兩轉(zhuǎn)動焊接機器人關(guān)節(jié)。
技術(shù)背景
[0002]隨著汽車工業(yè)的迅速崛起，汽車自動化焊接技術(shù)也得到了快速發(fā)展，由于焊接機器人的高度柔性化特點，焊接機器人在自動化焊接領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前焊接機器人一般多為六自由度串聯(lián)機器人，串聯(lián)機器人具有較大的工作空間，但其積累誤差大，不利于焊接精度的提尚。然而并聯(lián)機構(gòu)相對串聯(lián)機構(gòu)具有無累積誤差、精度$父尚、動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點，可應(yīng)用于高精度操作機器人。但并聯(lián)機構(gòu)的工作空間普遍較小，嚴(yán)重制約了并聯(lián)機構(gòu)在工業(yè)和機器人等領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003]結(jié)合串、并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點，可采用混聯(lián)機構(gòu)來構(gòu)建精度較高的工業(yè)機器人，例如中國專利CN103433918A公開了一種五自由度混聯(lián)工業(yè)機器人，通過三移動自由度串聯(lián)機構(gòu)來調(diào)節(jié)末端工具位置，通過末端兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)來調(diào)節(jié)末端工具姿態(tài)。對于該類混聯(lián)焊接機器人，其關(guān)鍵技術(shù)在于末端姿態(tài)調(diào)節(jié)并聯(lián)機構(gòu)，為提高焊接機器人的精度及其靈活度，要求末端姿態(tài)調(diào)節(jié)并聯(lián)機構(gòu)應(yīng)具有較小的體積和較大的工作空間以及較高的剛度。普通的并聯(lián)機構(gòu)很難達到要求，國外對該類機構(gòu)的研究較早，其中美國專利US5036724公開了一種大工作空間兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，并成功應(yīng)用于工業(yè)焊接機器人腕關(guān)節(jié)中。目前對小體積、大工作空間轉(zhuǎn)動類并聯(lián)機構(gòu)的研究雖取得了一定的成果，但新機構(gòu)構(gòu)型仍然較為匱乏，且已公開機構(gòu)的剛度普遍較小，限制了該類機構(gòu)在工業(yè)機器人中的進一步應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種多支鏈耦合兩轉(zhuǎn)動焊接機器人關(guān)節(jié)，可實現(xiàn)動平臺相對定平臺做兩自由度轉(zhuǎn)動，且該關(guān)節(jié)具有體積小、剛度大、轉(zhuǎn)動工作空間大等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于機器人關(guān)節(jié)中。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0006]本發(fā)明主要包括定平臺、動平臺、環(huán)形導(dǎo)軌，連接動、定平臺的四條運動支鏈，其有六種連接方式:
[0007]第一種連接方式:四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉(zhuǎn)動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接；四條運動支鏈中，四個定平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個下轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個上轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0008]第二種連接方式:四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉(zhuǎn)動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接；四條運動支鏈中，四個下轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個動平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個上轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0009]第三種連接方式:四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接；四條運動支鏈中，四個下轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個上轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0010]第四種連接方式:第一、第四運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉(zhuǎn)動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接;第二、第三運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉(zhuǎn)動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉(zhuǎn)動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接；四條運動支鏈中，兩個定平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個下轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個動平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個上轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0011]第五種連接方式:第一、第二運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉(zhuǎn)動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉(zhuǎn)動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接;第三、第四運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接；四條運動支鏈中，兩個定平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個下轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，兩個動平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個上轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q ο
[0012]第六種連接方式:第一、第四運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉(zhuǎn)動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接;第二、第三運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，兩條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過球面副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過球面副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接；四條運動支鏈中，兩個定平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個下轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個上轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導(dǎo)軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導(dǎo)軌做圓周滑動，環(huán)形導(dǎo)軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:[ΟΟ?4] (I)關(guān)節(jié)動平臺相對定平臺轉(zhuǎn)動工作空間大，轉(zhuǎn)動角度可達±90度；(2)關(guān)節(jié)體積小，剛度大；(3)關(guān)節(jié)的四條運動支鏈之間相互耦合，大大提高了關(guān)節(jié)的受力性能；(4)關(guān)節(jié)中部為中空結(jié)構(gòu)，線纜、焊絲等可從關(guān)節(jié)中間穿過，便于焊接。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例1立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0016]圖2是本發(fā)明實施例2立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0017]圖3是本發(fā)明實施例3立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0018]圖4是本發(fā)明實施例4立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0019]圖5是本發(fā)明實施例5立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0020]圖6是本發(fā)明實施例6立體結(jié)構(gòu)示意簡圖.
[0021]圖中:1.定平臺，2.動平臺，(厶3，83，03，03).下連桿，(厶4，84，04，04).滑塊，(八5，B5，C5，D5).上連桿，6.環(huán)形導(dǎo)軌。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，在所有實施例中，所述Rij表示一個轉(zhuǎn)動副，s i j表示一個球面副，P i j表示一個移動副，其中i，j為自然數(shù)。
[0023]實施例1
[0024]如圖1所示是本發(fā)明公開的第I個實施例，一種多支鏈耦合兩轉(zhuǎn)動焊接機器人關(guān)節(jié)，主要包括定平臺1、動平臺2、環(huán)形導(dǎo)軌6，連接動、定平臺的四條運動支鏈。四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中第一運動支鏈由下連桿A3、滑塊A4和上連桿A5組成，下連桿A3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副Rl I連接，下連桿A3另一端與滑塊A4通過轉(zhuǎn)動副R12連接;上連桿A5—端與滑塊A4通過轉(zhuǎn)動副R13連接，上連桿A5另一端與動平臺2之間通過球面副S14連接;第二運動支鏈由下連桿B3、滑塊B4和上連桿B5組成，下連桿B3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副R21連接，下連桿B3另一端與滑塊B4通過轉(zhuǎn)動副R22連接;上連桿B5—端與滑塊B4通過轉(zhuǎn)動副R23連接，上連桿B5另一端與動平臺2之間通過球面副S24連接;第三運動支鏈由下連桿C3、滑塊C4和上連桿C5組成，下連桿C3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副R31連接，下連桿C3另一端與滑塊C4通過轉(zhuǎn)動副R32連接;上連桿C5—端與滑塊C4通過轉(zhuǎn)動副R33連接，上連桿C5另一端與動平臺2之間通過球面副S34連接;第四運動支鏈由下連桿D3、滑塊D4和上連桿D5組成，下連桿D3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副R41連接，下連桿D3另一端與滑塊D4通過轉(zhuǎn)動副R42連接;上連桿D5—端與滑塊D4通過轉(zhuǎn)動副