專利名稱：一種空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及エ業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)器人廣泛應(yīng)用于エ業(yè)生產(chǎn)的焊接、搬運、碼垛、 裝配、切割等作業(yè)當(dāng)中。其中已得到較好應(yīng)用的機(jī)器人基本上都屬于關(guān)節(jié)機(jī)器人，多為6個軸，通過I、2、3軸的聯(lián)合動作將末端工具送到不同的空間位置，并輔以4、5、6軸的聯(lián)動以滿足工具姿態(tài)的不同要求。這種機(jī)器人本體機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有平行四邊形結(jié)構(gòu)和側(cè)置式結(jié)構(gòu)兩種形式，因其具有較大工作空間和較為靈活的動作得到了廣泛應(yīng)用。但這類傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)因其自身結(jié)構(gòu)的限制，存在著機(jī)構(gòu)笨重、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題，動力學(xué)性能較差，難以滿足日益嚴(yán)格的高速高精度作業(yè)要求。并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)是ー種動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的閉環(huán)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、誤差累計小、精度高、作業(yè)速度高、動態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點，但也存在工作空間較小、動作不夠靈活等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，具有工作空間大、軌跡輸出靈活、剛度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、累計誤差小、精度高等優(yōu)點，能有效解決傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積，以及并聯(lián)機(jī)器人工作空間較小、動作不夠靈活等的各自問題，適用于受到エ裝夾具、高溫高壓等危險作業(yè)的環(huán)境限制使得人エ操作難度大等場合，可有效提高工作質(zhì)量、效率，降低人工勞動強(qiáng)度。本實用新型通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括ニ維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)。所述ニ維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架、ニ維轉(zhuǎn)動大臂、第一直線驅(qū)動器和第二直線驅(qū)動器組成，ニ維轉(zhuǎn)動大臂通過第一虎克鉸連接到機(jī)架上，第一直線驅(qū)動器一端通過第一球面副連接到機(jī)架上，另一端通過第二球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上；第二直線驅(qū)動器一端通過第三球面副連接到機(jī)架上，另一端通過第四球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上。第一直線驅(qū)動器和第二直線驅(qū)動器可各自単獨驅(qū)動ニ維轉(zhuǎn)動大臂實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動ニ維轉(zhuǎn)動大臂實現(xiàn)相對機(jī)架的ニ維轉(zhuǎn)動輸出。所述三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動小臂、第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器和第五直線驅(qū)動器組成，三維轉(zhuǎn)動小臂通過第五球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，第三直線驅(qū)動器一端通過第六球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，第四直線驅(qū)動器一端通過第八球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第九球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上；第五直線驅(qū)動器一端通過第十球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第十一球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上。第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器、第五直線驅(qū)動器可各自単獨驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動小臂實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動小臂實現(xiàn)相對ニ維轉(zhuǎn)動大臂的三維轉(zhuǎn)動輸出。所述末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)由末端執(zhí)行平臺、第六直線驅(qū)動器、第七直線驅(qū)動器和第八直線驅(qū)動器組成，末端執(zhí)行平臺通過第十二球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，第六直線驅(qū)動器一端通過第十三球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第十四球面副連接到末端執(zhí)行平臺上，第七直線驅(qū)動器一端通過第十五球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第十六球面副連接到末端執(zhí)行平臺上；第八直線驅(qū)動器一端通過第十七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第十八球面副連接到末端執(zhí)行平臺上。第六直線驅(qū)動器、第七直線驅(qū)動器和第八直線驅(qū)動器可各自単獨驅(qū)動末端執(zhí)行平臺實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動末端執(zhí)行平臺實現(xiàn)相對三維轉(zhuǎn)動小臂的三維轉(zhuǎn)動輸出。本實用新型的突出優(yōu)點在于I、ニ維轉(zhuǎn)動大臂、三維轉(zhuǎn)動小臂、末端執(zhí)行平臺串聯(lián)連接，連接處分別由兩個直線驅(qū)動器、三個直線驅(qū)動器、三個直線驅(qū)動器并聯(lián)驅(qū)動，實現(xiàn)機(jī)構(gòu)大工作空間、靈活的軌跡輸出，且整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊、誤差補(bǔ)償好。2、通過在末端執(zhí)行平臺上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本實用新型可應(yīng)用到搬運、碼垛、裝配、切割等エ業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，也可應(yīng)用于挖掘機(jī)等工程機(jī)械和仿生手臂、仿生腿等仿生機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。

圖I為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的ニ維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一種工作狀態(tài)示意圖。圖6為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第二種工作狀態(tài)示意圖。圖7為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第三種工作狀態(tài)示意圖。圖8為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第四種工作狀態(tài)示意圖。圖9為本實用新型所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第五種工作狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)ー步說明。對照圖1、2、3和4，所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)由ニ維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)組成。對照圖1、2，所述ニ維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架I、ニ維轉(zhuǎn)動大臂6、第一直線驅(qū)動器4和第二直線驅(qū)動器30組成，ニ維轉(zhuǎn)動大臂6通過第一虎克鉸2連接到機(jī)架I上，第一直線驅(qū)動器4 一端通過第一球面副3連接到機(jī)架I上，另一端通過第二球面副5連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂6上，第二直線驅(qū)動器30 —端通過第三球面副31連接到機(jī)架I上，另一端通過第四球面副29連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂6上。第一直線驅(qū)動器4和第二直線驅(qū)動器30可各自単獨驅(qū)動ニ維轉(zhuǎn)動大臂6實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動ニ維轉(zhuǎn)動大臂6實現(xiàn)相對機(jī)架I的ニ維轉(zhuǎn)動輸出。對照圖1、3，所述三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動小臂11、第三直線驅(qū)動器9、第四直線驅(qū)動器26和第五直線驅(qū)動器27組成，三維轉(zhuǎn)動小臂11通過第五球面副12連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂6上，第三直線驅(qū)動器9 一端通過第六球面副8連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂6上，另ー端通過第七球面副10連接到三維轉(zhuǎn)動小臂11上，第四直線驅(qū)動器26 —端通過第八球面副28連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂6上，另一端通過第九球面副25連接到三維轉(zhuǎn)動小臂11上，第五直線驅(qū)動器27 —端通過第十球面副7連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂6上，另一端通過第十一球面副13連接到三維轉(zhuǎn)動小臂11上。第三直線驅(qū)動器9、第四直線驅(qū)動器26、第五直線驅(qū)動器27可各自単獨驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動小臂11實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動三維轉(zhuǎn)動小臂11實現(xiàn)相對ニ維轉(zhuǎn)動大臂6的三維轉(zhuǎn)動輸出。 對照圖1、4，所述末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)由末端執(zhí)行平臺17、第六直線驅(qū)動器15、第七直線驅(qū)動器22和第八直線驅(qū)動器20組成，末端執(zhí)行平臺17通過第十二球面副19連接到三維轉(zhuǎn)動小臂11上，第六直線驅(qū)動15器一端通過第十三球面副14連接到三維轉(zhuǎn)動小臂11上，另一端通過第十四球面副16連接到末端執(zhí)行平臺17上，第七直線驅(qū)動器22 —端通過第十五球面副24連接到三維轉(zhuǎn)動小臂11上，另一端通過第十六球面副21連接到末端執(zhí)行平臺17上，第八直線驅(qū)動器20—端通過第十七球面副23連接到三維轉(zhuǎn)動小臂11上，另ー端通過第十八球面副18連接到末端執(zhí)行平臺17上。第六直線驅(qū)動器15、第七直線驅(qū)動器22和第八直線驅(qū)動器20可各自単獨驅(qū)動末端執(zhí)行平臺17實現(xiàn)ー維轉(zhuǎn)動輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動末端執(zhí)行平臺17實現(xiàn)相對三維轉(zhuǎn)動小臂11的三維轉(zhuǎn)動輸出。對照圖5、6、7、8和9，所述空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)通過每個關(guān)節(jié)處共八個直線驅(qū)動器并聯(lián)驅(qū)動，實現(xiàn)機(jī)構(gòu)末端各種靈活多變位置和姿態(tài)輸出的示意圖。
權(quán)利要求1. 一種空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括ニ維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和連接方式為 所述ニ維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架、ニ維轉(zhuǎn)動大臂、第一直線驅(qū)動器和第二直線驅(qū)動器組成，ニ維轉(zhuǎn)動大臂通過第一虎克鉸連接到機(jī)架上，第一直線驅(qū)動器一端通過第一球面副連接到機(jī)架上，另一端通過第二球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，第二直線驅(qū)動器一端通過第三球面副連接到機(jī)架上，另一端通過第四球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上， 所述三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動小臂、第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器和第五直線驅(qū)動器組成，三維轉(zhuǎn)動小臂通過第五球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，第三直線驅(qū)動器一端通過第六球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，第四直線驅(qū)動器一端通過第八球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第九球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，第五直線驅(qū)動器一端通過第十球面副連接到ニ維轉(zhuǎn)動大臂上，另一端通過第十一球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上， 所述末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)由末端執(zhí)行平臺、第六直線驅(qū)動器、第七直線驅(qū)動器和第八直線驅(qū)動器組成，末端執(zhí)行平臺通過第十二球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，第六直線驅(qū)動器·一端通過第十三球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第十四球面副連接到末端執(zhí)行平臺上，第七直線驅(qū)動器一端通過第十五球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第十六球面副連接到末端執(zhí)行平臺上，第八直線驅(qū)動器一端通過第十七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動小臂上，另一端通過第十八球面副連接到末端執(zhí)行平臺上。
專利摘要一種空間八活動度焊接機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括二維轉(zhuǎn)動大臂機(jī)構(gòu)、三維轉(zhuǎn)動小臂機(jī)構(gòu)和末端執(zhí)行平臺機(jī)構(gòu)，上述三個部分串聯(lián)連接，連接處分別由兩個直線驅(qū)動器、三個直線驅(qū)動器、三個直線驅(qū)動器并聯(lián)驅(qū)動，實現(xiàn)機(jī)構(gòu)大工作空間、靈活的軌跡輸出，且整體結(jié)構(gòu)簡單緊湊、誤差補(bǔ)償好。末端執(zhí)行平臺用于安裝焊槍或焊鉗等設(shè)備。本實用新型可應(yīng)用到搬運、碼垛、裝配、切割等工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，也可應(yīng)用于挖掘機(jī)等工程機(jī)械和仿生手臂、仿生腿等仿生機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。
文檔編號B23K37/00GK202480091SQ201120555938
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者張 林, 張金玲, 李小清, 潘宇晨, 王建亮, 王紅州, 蔡敢為, 鄧培, 黃院星 申請人:廣西大學(xué)