一种可控球铰寄生机构式焊接机器人制造技术

一种可控球铰寄生机构式焊接机器人，该机器人的宿主机构由宿主机构主体和大臂转动动力机构组成，寄生机构分为小臂摆动控制机构和焊枪摆动控制机构，所述大臂球盘和底座通过球盘支撑杆固定连接，大臂球盘和大臂通过球铰副连接，大臂和小臂通过球铰副连接，小臂和焊枪支撑轴通过球铰副连接，焊枪支撑轴和焊枪固定连接，动力滚轮提供大臂转动的动力，下齿轮电机和上齿轮电机通过驱动齿轮组，带动双弹簧组控制小臂摆动，弯连杆与小臂弹簧铰接，小臂弹簧与连架杆铰接，焊枪摆动电机驱动四杆机构，四杆机构的焊枪摆动连杆与上球铰铰接，控制焊枪摆动。该机器人能够实现多自由度运行，满足不同的工业需求。

A Parasitic Mechanism Welding Robot with Controllable Spherical Hinge

【技术实现步骤摘要】
一种可控球铰寄生机构式焊接机器人
本技术涉及机械式工业机器人领域，具体为一种可控球铰寄生机构式焊接机器人。
技术介绍
焊接是现代机械制造业中必不可少的一种加工工艺，在汽车制造、工程机械、船舶行业等行业中占有重要的地位。焊接工艺也向着高焊接精度和高焊接速度的方向发展。以前的人工焊接已经难以达到现在的焊接要求，并且焊接过程中产生的火花、烟雾和强光等对人体造成一定的伤害。焊接制造工艺的复杂性、劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接工艺对于自动化、机械化的要求极为迫切，实现机器人多自由度自动焊接代替人工操作焊接已成为现代敢接技术发展的趋势，而现代焊接机器人多为铰链连接，实现多自由度可控性所需铰链繁多，结构复杂。焊接机器人种类繁多，但大多均以铰链连接控制，在各个关节处加伺服电机，达到控制关节转动的目的，远离支点处的电机会导致串联机构在靠近支点处承受较大的弯矩。因此，需要对动力进行重新分布。
技术实现思路
本技术的目的在于利用宿主与寄生的关系，提供一种可控球铰寄生机构式焊接机器人。以宿主机构作为机器人的主要支撑构件，以寄生机构作为动力驱动构件，以解决现有技术中存在的问题。为达到上述目的，本技术的技术方案是：提供一种可控球铰寄生机构式焊接机器人，其特征在于，包括宿主机构和寄生机构，所述宿主机构由宿主机构主体和大臂转动动力机构组成，寄生机构分为小臂摆动控制机构和焊枪摆动控制机构，具体结构和连接关系为：所述宿主机构主体连接方式为：球盘支撑杆下部与底座固定连接，上部与大臂球盘固定连接；大臂球铰与大臂球盘构成球铰运动副，大臂下部与大臂球铰固定连接，大臂上部与小臂球盘固定连接；小臂球铰与小臂球盘构成球铰运动副，小臂穿过小臂球铰并与之固定连接，小臂的一端与焊枪球铰固定连接，另一端作为寄生机构的一个连接控制支点，焊枪球盘与焊枪球铰形成球铰运动副，焊枪支撑轴穿过焊枪球铰并与之固定连接；焊枪支撑轴一端与焊枪固定连接，另一端作为控制支点。所述大臂转动动力机构连接方式为：大臂摆动的动力由动力滚轮提供，大臂转动轴上部与大臂球铰铰接，下部与滚轮支架固定连接；动力滚轮安装在滚轮支架上，且在底座的圆弧面滚动。所述寄生机构的小臂摆动控制机构的第一控制链连接方式为：单电机支撑套筒套在大臂上，下部由大臂球铰固定连接，上部与单电机支撑架固定连接，升降电机固定在单电机支撑架上，电机轴与曲柄固定连接，连杆下端与曲柄铰接，上端与双电机支架铰接，双电机支架套在大臂上，上齿轮电机布置在双电机支架的右边，上齿轮电机轴与上小齿轮轴孔固定连接，上小齿轮与上大齿轮相啮合，上大齿轮定位在弹簧套筒上，大径弹簧套在弹簧套筒外面，大径弹簧下部与上大齿轮固定连接，上部与外推杆固定连接，下球盘与外推杆固定连接，下球盘与下球铰形成球铰运动副，外连杆与下球铰固定连接，外连杆与小臂一端支点铰接。所述寄生机构的小臂摆动控制机构的第二控制链连接方式为：下齿轮电机布置在双电机支架的左边，电机轴与下小齿轮轴孔固定连接，下小齿轮与下大齿轮相啮合，下大齿轮定位在弹簧套筒上，下大齿轮和上大齿轮之间由齿轮限位套筒限定两者距离，小径弹簧布置在弹簧套筒和大臂之间，小径弹簧下部与下大齿轮固定连接，小径弹簧上部与内推杆铰接，内连杆的下部与内推杆铰接，内连杆的上部与小臂的一端铰接。所述寄生机构的焊枪摆动机构的第一控制链连接方式为：弯连杆一端与外连杆和小臂铰接，弯连杆另一端与小臂弹簧一端铰接，小臂弹簧设置在小臂上，小臂弹簧另一端与连架杆一端铰接，弹簧滑块套在小臂弹簧上，弹簧滑块移动电机固定在弹簧滑块上，弹簧滑块移动电机的电机轴与丝杆固定连接，丝杆螺母固定在弯连杆上，并与丝杆形成螺旋副，连架杆支撑轴套筒套在焊枪支撑轴上，连架杆另一端与连架杆支撑轴套筒铰接。所述寄生机构的焊枪摆动机构的第二控制链连接方式为：焊枪摆动电机固定在弹簧滑块上，焊枪摆动曲柄一端与焊枪摆动电机固定连接，焊枪摆动曲柄另一端与焊枪摆动连杆铰接，焊枪摆动连杆另一端铰接在连架杆滑块上，连架杆滑块作为滑块设置在连架杆上，上球铰支撑杆与连架杆滑块铰接，上球铰支撑杆另一端与球铰支撑杆铰接；上球铰与上球盘形成球铰运动副，上球铰固定在球铰支撑杆上，上球铰连杆支撑杆固定在上球盘上；上球铰连杆一端与上球铰连杆支撑杆铰接，上球铰连杆另一端与焊枪支撑轴铰接。所述球盘支撑杆由四根相同的圆柱杆构成。本技术突出的优点在于：1、该机器人的整体结构分为两部分，将生物学宿主与寄生关系应用到机械设计之中，利用宿主机构作为机器人的主体，根据宿主机构主体的复杂程度设计多臂传动的复杂机器人的结构，在实际应用过程中变化的结构更多，以此满足不同的工业需求。2、采用寄生机构来控制宿主机构的各种运动，本技术的寄生支链开始端设置在机座附近，减小远离机座处的结构承受的较大弯矩，提高能量利用率。3、提出寄生机构来控制宿主机构的各种运动，寄生机构的起始端设置在不同的位置，以此达到根据需要布置驱动电机，使动力设置更为合理。4、采用大刚度弹簧作为控制链的中间传动部分，借助大刚度弹簧的小变形量特性，能够平衡由于运行过程中较大的力矩，减小机器人运行过程中的负载。4、宿主机构采用球铰副连接，配合不同结构的寄生机构，机器人能够实现多自由度运行。附图说明图1为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的结构示意图。图2为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的左右二等角轴侧图。图3为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的宿主机构示意图。图4为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的寄生机构示意图。图5为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的大臂控制示意图。图6为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的小臂转动第一控制链示意图。图7为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的小臂传动第二控制链示意图。图8为本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人的焊枪控制链示意图。图中标记为：1、大臂转动轴；2、球盘支撑杆；3、底座；4、大臂球盘；5、单电机支撑套筒；6、单电机支撑架；7、连杆；8、双电机支架；9、上齿轮电机；10、上齿轮电机轴；11、上小齿轮；12、大径弹簧；13、小臂弹簧；14、弹簧滑块；15、连架杆；16、小臂；17、焊枪；18、焊枪支撑轴；19、焊枪球盘；20、焊枪球铰；21、上球铰支撑杆；22、连架杆支撑轴套筒；23、球铰支撑杆；24、上球铰连杆；25、上球铰连杆支撑杆；26、上球铰；27、连架杆滑块；28、焊枪摆动连杆；29、焊枪摆动曲柄；30、焊枪摆动电机；31、弹簧滑块移动电机；32、丝杆；33、弯连杆；34、小臂球盘；35、小臂球铰；36、外连杆；37、内连杆；38、小径弹簧；39、下球铰；40、下球盘；41、弹簧套筒；42、上大齿轮；43、齿轮限位套筒；44、下小齿轮；45、下大齿轮；46、下齿轮电机；47、大臂；48、升降电机；49、曲柄；50、大臂球铰；51、内推杆；52外推杆；53、连接件；54、支撑销；55、丝杆螺母；56、滚轮支架；57、动力滚轮；58、上球盘。具体实施方式以下通过附图和实施例对本技术的技术方案作进一步说明。如图1至图8所示，本技术所述的可控球铰寄生机构式焊接机器人，包括宿主机构和寄生机构，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控球铰寄生机构式焊接机器人，其特征在于，包括宿主机构和寄生机构，所述宿主机构由宿主机构主体和大臂转动动力机构组成，寄生机构分为小臂摆动控制机构和焊枪摆动控制机构，具体结构和连接关系为：所述宿主机构主体连接方式为：球盘支撑杆下部与底座固定连接，上部与大臂球盘固定连接，大臂球铰与大臂球盘构成球铰运动副，大臂下部与大臂球铰固定连接，大臂上部与小臂球盘固定连接，小臂球铰与小臂球盘构成球铰运动副，小臂穿过小臂球铰并与小臂球铰固定连接，小臂的一端与焊枪球铰固定连接，另一端作为寄生机构的一个连接控制支点，焊枪球盘与焊枪球铰形成球铰运动副，焊枪支撑轴穿过焊枪球铰并与焊枪球铰固定连接，焊枪支撑轴一端与焊枪固定连接，另一端作为控制支点，所述大臂转动动力机构连接方式为：大臂的动力由动力滚轮提供，大臂转动轴上部与大臂球铰铰接，下部与滚轮支架固定连接，动力滚轮安装在滚轮支架上，且在底座的圆弧面滚动，所述寄生机构的小臂摆动控制机构的第一控制链连接方式为：单电机支撑套筒套在大臂上，下部由大臂球铰固定连接，上部与单电机支撑架固定连接，升降电机固定在单电机支撑架上，电机轴与曲柄固定连接，连杆下端与曲柄铰接，上端与双电机支架铰接，双电机支架套在大臂上，上齿轮电机布置在双电机支架的右边，上齿轮电机轴与上小齿轮轴孔固定连接，上小齿轮与上大齿轮相啮合，上大齿轮定位在弹簧套筒上，大径弹簧套在弹簧套筒外面，大径弹簧下部与上大齿轮固定连接，上部与外推杆固定连接，下球盘与外推杆固定连接，下球盘与下球铰形成球铰运动副，外连杆与下球铰固定连接，外连杆与小臂一端支点铰接，所述寄生机构的小臂摆动控制机构的第二控制链连接方式为：下齿轮电机布置在双电机支架的左边，电机轴与下小齿轮轴孔固定连接，下小齿轮与下大齿轮相啮合，下大齿轮定位在弹簧套筒上，下大齿轮和上大齿轮之间由齿轮限位套筒限定两者距离，小径弹簧布置在弹簧套筒和大臂之间，小径弹簧下部与下大齿轮固定连接，小径弹簧上部与内推杆铰接，内连杆的下部与内推杆铰接，内连杆的上部与小臂的一端铰接，所述寄生机构的焊枪摆动机构的第一控制链连接方式为：弯连杆一端与外连杆和小臂铰接，弯连杆另一端与小臂弹簧一端铰接，小臂弹簧设置在小臂上，小臂弹簧另一端与连架杆一端铰接，弹簧滑块套在小臂弹簧上，弹簧滑块移动电机固定在弹簧滑块上，弹簧滑块移动电机的电机轴与丝杆固定连接，丝杆螺母固定在弯连杆上，并与丝杆形成螺旋副，连架杆支撑轴套筒套在焊枪支撑轴上，连架杆另一端与连架杆支撑轴套筒铰接，所述寄生机构的焊枪摆动机构的第二控制链连接方式为：焊枪摆动电机固定在弹簧滑块上，焊枪摆动曲柄一端与焊枪摆动电机固定连接，另一端与焊枪摆动连杆铰接，焊枪摆动连杆另一端铰接在连架杆滑块上，连架杆滑块作为滑块设置在连架杆上，上球铰支撑杆与连架杆滑块铰接，另一端与球铰支撑杆铰接，上球铰与上球盘形成球铰运动副，上球铰固定在球铰支撑杆上，上球铰连杆支撑杆固定在上球盘上，上球铰连杆一端与上球铰连杆支撑杆铰接，另一端与焊枪支撑轴铰接。...

【技术特征摘要】
1.一种可控球铰寄生机构式焊接机器人，其特征在于，包括宿主机构和寄生机构，所述宿主机构由宿主机构主体和大臂转动动力机构组成，寄生机构分为小臂摆动控制机构和焊枪摆动控制机构，具体结构和连接关系为：所述宿主机构主体连接方式为：球盘支撑杆下部与底座固定连接，上部与大臂球盘固定连接，大臂球铰与大臂球盘构成球铰运动副，大臂下部与大臂球铰固定连接，大臂上部与小臂球盘固定连接，小臂球铰与小臂球盘构成球铰运动副，小臂穿过小臂球铰并与小臂球铰固定连接，小臂的一端与焊枪球铰固定连接，另一端作为寄生机构的一个连接控制支点，焊枪球盘与焊枪球铰形成球铰运动副，焊枪支撑轴穿过焊枪球铰并与焊枪球铰固定连接，焊枪支撑轴一端与焊枪固定连接，另一端作为控制支点，所述大臂转动动力机构连接方式为：大臂的动力由动力滚轮提供，大臂转动轴上部与大臂球铰铰接，下部与滚轮支架固定连接，动力滚轮安装在滚轮支架上，且在底座的圆弧面滚动，所述寄生机构的小臂摆动控制机构的第一控制链连接方式为：单电机支撑套筒套在大臂上，下部由大臂球铰固定连接，上部与单电机支撑架固定连接，升降电机固定在单电机支撑架上，电机轴与曲柄固定连接，连杆下端与曲柄铰接，上端与双电机支架铰接，双电机支架套在大臂上，上齿轮电机布置在双电机支架的右边，上齿轮电机轴与上小齿轮轴孔固定连接，上小齿轮与上大齿轮相啮合，上大齿轮定位在弹簧套筒上，大径弹簧套在弹簧套筒外面，大径弹簧下部与上大齿轮固定连接，上部与外推杆固定连接，下球盘与外推杆固定连接，下球盘与下球铰形成球铰运动副，外连杆与下球铰固定连接，外连杆与小臂一端支点铰接，所述寄生机构的小臂摆动控制机构的第二控制链连接方式为：下齿轮电机布置在双电机支...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦为，龚俊杰，蔡敢为，胡明，胡旭，杨丽华，彭思旭，黄一洋，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：广西,45