專(zhuān)利名稱(chēng)：一種空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)器人廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的焊接、搬運(yùn)、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(gè)軸，通過(guò)I、2、3軸的聯(lián)合動(dòng)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(dòng)以滿(mǎn)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(dòng)作得到了廣泛應(yīng)用。但這類(lèi)傳統(tǒng)開(kāi)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(wèn)題，動(dòng)力學(xué)性能較差，難以滿(mǎn)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)是一種動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的閉環(huán)機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、誤差累計(jì)小、精度高、作業(yè)速度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在工作空間較小、動(dòng)作不夠靈活等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種空間六活動(dòng)度鉆孔機(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(jì)誤差小、精度高等優(yōu)點(diǎn)，能有效解決傳統(tǒng)開(kāi)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(dòng)作不夠靈活等的各自問(wèn)題，適用于受到工裝夾具、高溫高壓等危險(xiǎn)作業(yè)的環(huán)境限制使得人工操作難度大等場(chǎng)合，可有效提高工作質(zhì)量、效率，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)。所述一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架、一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂和第一直線驅(qū)動(dòng)器組成，一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第一直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上。第一直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂實(shí)現(xiàn)相對(duì)機(jī)架的一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)由二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂、第二直線驅(qū)動(dòng)器和第三直線驅(qū)動(dòng)器組成，二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂通過(guò)第一虎克鉸連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，第二直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第一球面副連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第二球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第三直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第三球面副連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第四球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上。第二直線驅(qū)動(dòng)器和第三直線驅(qū)動(dòng)器可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂實(shí)現(xiàn)相對(duì)一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂的二維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。所述三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、第四直線驅(qū)動(dòng)器、第五直線驅(qū)動(dòng)器和第六直線驅(qū)動(dòng)器組成，三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)第五球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第四直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第六球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，第五直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第八球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第九球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，第六直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十一球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上。第四直線驅(qū)動(dòng)器、第五直線驅(qū)動(dòng)器和第六直線驅(qū)動(dòng)器可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂的三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。本實(shí)用新型的突出優(yōu)點(diǎn)在于I、一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂、二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂、三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)串聯(lián)連接,連接處由六個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，實(shí)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(jiǎn)單緊湊、誤差補(bǔ)償好，受 直線驅(qū)動(dòng)器均勻分布支撐的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)承受沖擊能力強(qiáng)，鉆孔時(shí)可具有良好穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)高精度作業(yè)。2、通過(guò)在三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本實(shí)用新型可應(yīng)用到搬運(yùn)、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。

圖I為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一種工作狀態(tài)示意圖。圖6為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第二種工作狀態(tài)示意圖。圖7為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第三種工作狀態(tài)示意圖。圖8為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第四種工作狀態(tài)示意圖。圖9為本實(shí)用新型所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第五種工作狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。對(duì)照?qǐng)D1、2、3和4，所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)由一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)組成。對(duì)照?qǐng)D1、2，所述一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架I、一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3和第一直線驅(qū)動(dòng)器18組成，一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2連接到機(jī)架I上，第一直線驅(qū)動(dòng)器18 —端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副19連接到機(jī)架I上，另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副17連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3上。第一直線驅(qū)動(dòng)器18驅(qū)動(dòng)一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3實(shí)現(xiàn)相對(duì)機(jī)架I的一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。對(duì)照?qǐng)D1、3，所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)由二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7、第二直線驅(qū)動(dòng)器5和第三直線驅(qū)動(dòng)器21組成，二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7通過(guò)第一虎克鉸16連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3上，第二直線驅(qū)動(dòng)器5 —端通過(guò)第一球面副4連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3上，另一端通過(guò)第二球面副6連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7上，第三直線驅(qū)動(dòng)器21 —端通過(guò)第三球面副22連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3上，另一端通過(guò)第四球面副20連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7上。第二直線驅(qū)動(dòng)器5和第三直線驅(qū)動(dòng)器21可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7實(shí)現(xiàn)相對(duì)一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂3的二維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。對(duì)照?qǐng)D1、4，所述三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11、第四直線驅(qū)動(dòng)器9、第五直線驅(qū)動(dòng)器14和第六直線驅(qū)動(dòng)器24組成，三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11通過(guò)第五球面副12連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7上，第四直線驅(qū)動(dòng)器9 一端通過(guò)第六球面副8連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7上，另一端通過(guò)第七球面副10連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11上，第五直線驅(qū)動(dòng)器14 一端通過(guò)第八球面副15連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7上，另一端通過(guò)第九球面副13連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11上，第六直線驅(qū)動(dòng)器24 —端通過(guò)第十球面副25連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7上，另一端通過(guò)第十一球面副23連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11上。第四直線驅(qū)動(dòng)器9、第五直線驅(qū)動(dòng)器14和第六直線驅(qū)動(dòng) 器24可各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11實(shí)現(xiàn)一維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，也可以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)11實(shí)現(xiàn)相對(duì)二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂7的三維轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。對(duì)照?qǐng)D5、6、7、8和9，所述空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)通過(guò)關(guān)節(jié)處六個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，實(shí)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. 一種空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)和連接方式為 所述一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)由機(jī)架、一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂和第一直線驅(qū)動(dòng)器組成，一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，第一直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到機(jī)架上，另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上， 所述二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)由二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂、第二直線驅(qū)動(dòng)器和第三直線驅(qū)動(dòng)器組成，二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂通過(guò)第一虎克鉸連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，第二直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第一球面副連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第二球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第三直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第三球面副連接到一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂上，另一端通過(guò)第四球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上， 所述三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)由三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、第四直線驅(qū)動(dòng)器、第五直線驅(qū)動(dòng)器和第六直線驅(qū)動(dòng)器組成，三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)第五球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，第四直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第六球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第七球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，第五直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第八球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第九球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，第六直線驅(qū)動(dòng)器一端通過(guò)第十球面副連接到二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂上，另一端通過(guò)第十一球面副連接到三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上。
專(zhuān)利摘要一種空間六活動(dòng)度鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括一維轉(zhuǎn)動(dòng)大臂機(jī)構(gòu)、二維轉(zhuǎn)動(dòng)小臂機(jī)構(gòu)和三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，上述三個(gè)部分串聯(lián)連接，轉(zhuǎn)動(dòng)大臂由一個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)小臂由兩個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)由三個(gè)直線驅(qū)動(dòng)器并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，機(jī)架可以安裝在行走裝置或固定的旋轉(zhuǎn)裝置上，機(jī)構(gòu)工作空間大、軌跡靈活，且整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、誤差補(bǔ)償好、受直線驅(qū)動(dòng)器均勻分布支撐的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)承受沖擊能力強(qiáng)，鉆孔時(shí)可具有良好的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)高精度作業(yè)。通過(guò)在三維轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本實(shí)用新型可應(yīng)用到搬運(yùn)、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(hào)B23B47/00GK202378047SQ201120555560
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)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(qǐng)人:廣西大學(xué)