專利名稱：一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接機器人領(lǐng)域，特別是一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人。
背景技術(shù)：
工業(yè)機器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動控制操作機(Manipulator)，具有三個或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機器人最后一個軸的機械接口，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機器人就是在工業(yè)機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的，使之能進行焊接，切割或熱噴涂。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界在役的工業(yè)機器人有近一半為焊接機器人。而目前各國生產(chǎn)的焊接用機器人基本上都屬于關(guān)節(jié)機器人，絕大部分有6個軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態(tài)的不同要求。傳統(tǒng)上的焊接機器人大都采用開鏈?zhǔn)酱?lián)機構(gòu)，這樣電機都裝在關(guān)節(jié)處，導(dǎo)致手臂笨重、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題的出現(xiàn)。 本發(fā)明是提供一種多自由度可控機構(gòu)式新型焊接機器人，本焊接機器人采用可控并聯(lián)式機構(gòu)，能很好解決開鏈?zhǔn)酱?lián)焊接機器人的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人，解決傳統(tǒng)自由度數(shù)大于支鏈數(shù)的并聯(lián)機構(gòu)剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達到上述目的一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人，包括第一兩自由度閉環(huán)子鏈、第二兩自由度閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機構(gòu)子鏈，其機構(gòu)和鏈接方式為所述第一兩自由度閉環(huán)子鏈由第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器以及機架連接而成，第一直線驅(qū)動器通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第一直線驅(qū)動器通過第二轉(zhuǎn)動副與第二直線驅(qū)動器連接，第二直線驅(qū)動器另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到機架上，所述第二兩自由度閉環(huán)子鏈由第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器以及機架連接而成，第三直線驅(qū)動器通過第四轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第三直線驅(qū)動器通過第五轉(zhuǎn)動副與第四直線驅(qū)動器連接，第四直線驅(qū)動器另一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到機架上，所述執(zhí)行機構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)臺、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿以及法蘭盤連接而成，第一轉(zhuǎn)臺通過第二轉(zhuǎn)動副與第一直線驅(qū)動器連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第七轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第八轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與法蘭盤連接，第二連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與法蘭盤連接，第二轉(zhuǎn)臺通過五轉(zhuǎn)動副與第三直線驅(qū)動器連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十一轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十二轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與法蘭盤和第一連桿連接，第四連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與法蘭盤連接。第一轉(zhuǎn)臺和第二轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)的運動可實現(xiàn)法蘭盤在空間的自由度運動，
所述第一轉(zhuǎn)動副、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)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，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、第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第一連桿與第二連桿等長平行，第三連桿與第四連桿等長平行。本發(fā)明的突出優(yōu)點在于I、直線驅(qū)動器均安裝在機架上，桿件都可以做成輕桿，有效降低機構(gòu)重量，機構(gòu)剛性好、慣量小，動力學(xué)性能好；2、通過兩個對稱結(jié)構(gòu)的閉環(huán)子鏈控制法蘭盤運動輸出，機構(gòu)運動學(xué)正、逆問題求解容易，控制方便；3、通過在法蘭盤上安裝各種不同用途的末端執(zhí)行器，本機構(gòu)可應(yīng)用到抓取、搬運、 碼垛、裝配等領(lǐng)域。


圖
示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。圖示意圖。
為本發(fā)明所述一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人第一結(jié)構(gòu)為本發(fā)明所述一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人第二結(jié)構(gòu)為本發(fā)明所述一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人第一工作為本發(fā)明所述一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人第二工作為本發(fā)明所述一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人第三工作為本發(fā)明所述一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人第四工作為本發(fā)明所述一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人第五工作
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。對照圖I和圖2，一種含閉環(huán)子鏈的四自由度并聯(lián)機構(gòu)，包括第一兩自由度閉環(huán)子鏈、第二兩自由度閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機構(gòu)子鏈。所述第一兩自由度閉環(huán)子鏈由第一直線驅(qū)動器2、第二直線驅(qū)動器5以及機架I連接而成，第一直線驅(qū)動器2通過第一轉(zhuǎn)動副3連接到機架I上，第一直線驅(qū)動器2另一端通過第二轉(zhuǎn)動副24與第二直線驅(qū)動器5連接，第二直線驅(qū)動器5另一端通過第三轉(zhuǎn)動副4連接到機架I上。所述第二兩自由度閉環(huán)子鏈由第三直線驅(qū)動器12、第四直線驅(qū)動器15以及機架I 連接而成，第三直線驅(qū)動器12通過第四轉(zhuǎn)動副13連接到機架I上，第三直線驅(qū)動器12另一端通過第五轉(zhuǎn)動副25與第四直線驅(qū)動器15連接，第四直線驅(qū)動器15另一端通過第六轉(zhuǎn)動副14連接到機架I上。所述執(zhí)行機構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺7、第二轉(zhuǎn)臺9、第一連桿18、第二連桿19、第三連桿 17、第四連桿16以及法蘭盤20連接而成，第一轉(zhuǎn)臺7通過第二轉(zhuǎn)動副24與第一直線驅(qū)動器2連接,第一轉(zhuǎn)臺7通過第七轉(zhuǎn)動副8與第一連桿18連接,第一轉(zhuǎn)臺7通過第八轉(zhuǎn)動副 6與第二連桿19連接，第一連桿18另一端通過第九轉(zhuǎn)動副22與法蘭盤20連接，第二連桿 19另一端通過第十轉(zhuǎn)動副21與法蘭盤20連接，第二轉(zhuǎn)臺9通過第五轉(zhuǎn)動副25與第三直線驅(qū)動器12連接，第二轉(zhuǎn)臺9通過第i^一轉(zhuǎn)動副10與第三連桿17連接，第二轉(zhuǎn)臺9通過第十二轉(zhuǎn)動副11與第四連桿16連接，第三連桿17另一端通過第九轉(zhuǎn)動副22與法蘭盤20和第一連桿18連接，第四連桿16另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副23與法蘭盤20連接。第一轉(zhuǎn)臺 7和第二轉(zhuǎn)臺9在平面內(nèi)的運動可實現(xiàn)法蘭盤20在空間的四自由度運動。所述第一轉(zhuǎn)動副3、第二轉(zhuǎn)動副24、第三轉(zhuǎn)動副4、第四轉(zhuǎn)動副13、第五轉(zhuǎn)動副25、 第六轉(zhuǎn)動副14的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第七轉(zhuǎn)動副8、第八轉(zhuǎn)動副6、第九轉(zhuǎn)動副22、第十轉(zhuǎn)動副21、第十一轉(zhuǎn)動副10、第十二轉(zhuǎn)動副11、第十三轉(zhuǎn)動副23的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第一連桿 18與第二連桿19等長平行，第三連桿17與第四連桿16等長平行。對照圖3和圖4，第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)法蘭盤13的上下平移。所述第一轉(zhuǎn)動副3、第二轉(zhuǎn)動副24、第三轉(zhuǎn)動副4、第四轉(zhuǎn)動副13、第五轉(zhuǎn)動副25、 第六轉(zhuǎn)動副14的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第七轉(zhuǎn)動副8、第八轉(zhuǎn)動副6、第九轉(zhuǎn)動副22、第十轉(zhuǎn)動副21、第十一轉(zhuǎn)動副10、第十二轉(zhuǎn)動副11、第十三轉(zhuǎn)動副23的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第一連桿 18與第二連桿19等長平行，第三連桿17與第四連桿16等長平行。對照圖5，第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)法蘭盤13繞自身軸線的ー維轉(zhuǎn)動。對照圖6，第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)法蘭盤13的前后平
移。對照圖7，第一轉(zhuǎn)臺4和第二轉(zhuǎn)臺21在運動空間內(nèi)運動可實現(xiàn)法蘭盤13的左右平移。
權(quán)利要求
1.一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人，包括第一兩自由度閉環(huán)子鏈、 第二兩自由度閉環(huán)子鏈和執(zhí)行機構(gòu)子鏈，其特征在于，其機構(gòu)和鏈接方式為所述第一兩自由度閉環(huán)子鏈由第一直線驅(qū)動器、第二直線驅(qū)動器以及機架連接而成， 第一直線驅(qū)動器通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第一直線驅(qū)動器另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第二直線驅(qū)動器連接，第二直線驅(qū)動器另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到機架上，所述第二兩自由度閉環(huán)子鏈由第三直線驅(qū)動器、第四直線驅(qū)動器以及機架連接而成， 第三直線驅(qū)動器通過第四轉(zhuǎn)動副連接到機架上，第三直線驅(qū)動器另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與第四直線驅(qū)動器連接，第四直線驅(qū)動器另一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接到機架上，所述執(zhí)行機構(gòu)子鏈由第一轉(zhuǎn)臺、第二轉(zhuǎn)臺、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿以及法蘭盤連接而成，第一轉(zhuǎn)臺通過第二轉(zhuǎn)動副與第一直線驅(qū)動器連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第七轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，第一轉(zhuǎn)臺通過第八轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，第一連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與法蘭盤連接，第二連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與法蘭盤連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第五轉(zhuǎn)動副與第三直線驅(qū)動器連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十一轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，第二轉(zhuǎn)臺通過第十二轉(zhuǎn)動副與第四連桿連接，第三連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與法蘭盤和第一連桿連接，第四連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與法蘭盤連接，第一轉(zhuǎn)臺和第二轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)的運動可實現(xiàn)法蘭盤在空間的四自由度運動，所述第一轉(zhuǎn)動副、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)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，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、第十三轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行，第一連桿與第二連桿等長平行，第三連桿與第四連桿等長平行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維平動一維轉(zhuǎn)動的四自由度并聯(lián)焊接機器人，包括第一兩自由度閉環(huán)子鏈、第二兩自由度閉環(huán)子鏈以及執(zhí)行機構(gòu)子鏈。所述第一兩自由度閉環(huán)子鏈、第二兩自由度閉環(huán)子鏈在同一平面內(nèi)。第一兩自由度閉環(huán)子鏈可控制第一轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)做二自由度運動，第二兩自由度閉環(huán)子鏈可控制第二轉(zhuǎn)臺在平面內(nèi)做二自由度運動。第一轉(zhuǎn)臺和第二轉(zhuǎn)臺的運動可實現(xiàn)法蘭盤在空間內(nèi)的四自由度運動。本發(fā)明通過兩個閉環(huán)子鏈來控制兩個轉(zhuǎn)臺在平面的運動，從而實現(xiàn)法蘭盤的空間四自由度運動，具有結(jié)構(gòu)緊湊控制簡單的優(yōu)點，且所有主動桿都連接在機架上，桿件能做成輕桿，機構(gòu)運動慣量小，動力學(xué)性能好，閉環(huán)子鏈由液壓驅(qū)動，承載能力大。
文檔編號B23K37/02GK102601788SQ20121008481
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者張 林, 潘宇晨, 王紅州, 蔡敢為, 高德中 申請人:廣西大學(xué)