一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人。目的是提供的并联机构可以保证较高刚度和加工精度，而且具有伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点。技术方案是：一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及搅拌摩擦焊
，具体是一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人。
技术介绍
搅拌摩擦焊(FSW)是由英国焊接研究所于1991年技术的一种新型固相连接技术。与传统的熔焊相比，搅拌摩擦焊具有诸多优点，如：焊接变形小，机械性能良好等，故极易实现工程化、自动化，且属于绿色制造，质量稳定可靠性高。并联机构(PM)，可以定义为动平台(末端执行器)和定平台(机架)通过至少两个独立的运动链相连接，并以并联方式驱动的一种闭环机构。相比于传统的串联机构，并联机构具有更大的刚度、负载和更高的精度。因此并联机构被广泛应用于工业、医疗、食品等行业。具体的应用领域涉及定位装置、微操作机械手、运动模拟器、加工中心主轴头、多轴数控机床等。以冗余驱动作为驱动方式不仅可以克服奇异，使得动平台的姿态能力增大，还具有改善机构的力学性能和提高并联机构刚度和精度性能的优势，所以冗余驱动也是并联机构的常见驱动方式。考虑到搅拌摩擦焊的特点，搭载搅拌头的机床需要极好的刚度性能，故一般工业机器人无法达到这一要求，而冗余驱动的并联机构可利用高刚度的优势来满足其工作需求。从Steward机构在轮胎测试及飞行模拟器上的成功应用开始，并联机构一直成为诸多学者研究的对象。但在一般的实际应用中，并不需要多自由度的并联机构。为了有效地简化运算、控制以及减少制造成本，所以能够实现相应操作的少自由度并联机构得以研发。其中，两转一移并联机构是少自由度并联机
构中的重要一类，是少自由度并联机构中极具工程应用价值的一类。现已有类似构型的3自由度技术公布专利(如CN104625198A、CN104551714A、CN104772628A)，存在工作空间较小、刚度相对较低的问题，而采用冗余驱动的方式可利用冗余特性来克服这些问题。所以提出一种刚度高、精度高、结构紧凑、价格便宜的、可满足搅拌摩擦焊工作需要的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人很有必要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
存在的不足，提供一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，该并联机构可以保证较高刚度和加工精度，而且具有伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点。本技术提供的技术方案是：一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一移动副、第一转动副、第一连杆以及球铰；所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二移动副、第二转动副、第二连杆以及万向铰；所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行；所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线；所述第二分支、第四分支中，第二转动副轴线互相
平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直；所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一转动副、第一移动副、第一导杆以及球铰；所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二转动副、第二移动副、第二导杆以及万向铰；所述第一分支、第三分支中，第一转动副轴线互相平行且与第一移动副轴线互相垂直；第二分支与第四分支中，第二转动副轴线互相平行且与第二移动副轴线互相垂直，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直；所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台、机架以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、
第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第三转动副、第三连杆、第四转动副、第四连杆以及球铰；所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第五转动副、第五连杆、第六转动副、第六连杆以及万向铰；所述第一分支、第三分支中，第三转动副与第四转动副轴线互相平行；第二分支、第四分支中，第五转动副与第六转动副轴线互相平行，并且与第一分支、第三分支中的第三转动副和第四转动副轴线互相垂直；所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第五转动副。所述并联机构的驱动机构为伺服电机以及由伺服电机驱动的第三转动副以及第五转动副。本技术的有益效果是：本技术可实现空间的两个转动自由度和一个移动自由度。由于该机构存在四个驱动副，其冗余的驱动方式提高了并联机构刚度和精度性能。该机构具有加工精度高、刚度高、伴随运动简单、结构简单、加工组装容易及易于控制等优点，可以满足搅拌摩擦焊的工作要求。配合其它装置可实现对一些复杂零件的加工。附图说明图1是本技术实施例1的立体结构示意图。图2是本技术实施例2的立体结构示意图。图3是本技术实施例3的立体结构示意图。具体实施方式以下结合说明书附图，对本技术作进一步说明，但本技术并不局限于以下实施例。实施例一如图1所示：一种用于搅拌摩擦焊的3自由度并联机构，包括机架11、动平台5、搅拌头6以及连接机架和动平台之间的四个分支；其中用于加工的搅拌头固定在动平台上；第一分支(该分支为PRS型运动支链)和第三分支对称于动平台布置；第二分支(该分支为PRU型运动支链)和第四分支对称于动平台布置；第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第一移动副1P(包括滑块12和固定在机架11上的导杆)、第一转动副1R、第一连杆13、球铰1S；所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架11和动平台之间的第二移动副2P(包括滑块22和机架11上的导杆)、第二转动副2R、第二连杆23、万向铰2U；所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行；所述第一分支与第三分支中，第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线；所述第二分支与第四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一移动副(1P)、第一转动副(1R)、第一连杆(13)以及球铰(1S)；所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二移动副(2P)、第二转动副(2R)、第二连杆(23)以及万向铰(2U)；所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行；所述第一分支、第三分支中,第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线；所述第二分支、第四分支中,第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直；所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。

【技术特征摘要】
1.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一移动副(1P)、第一转动副(1R)、第一连杆(13)以及球铰(1S)；所述第二分支和第四分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第二移动副(2P)、第二转动副(2R)、第二连杆(23)以及万向铰(2U)；所述第一分支、第三分支中的第一移动副轴线与第二分支、第四分支中的第二移动副轴线互相平行；所述第一分支、第三分支中,第一转动副轴线互相平行，并垂直于第一移动副轴线；所述第二分支、第四分支中,第二转动副轴线互相平行，并垂直于第二移动副轴线，还与第一分支中的第一转动副轴线以及第三分支中的第一转动副轴线互相垂直；所述第二分支和第四分支中万向铰的一条轴线相互共线，另一轴线平行于第二转动副。2.根据权利要求1所述的冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：所述并联机构的驱动机构为伺服电机、由伺服电机带动的滚珠丝杠机构以及滚珠丝杠机构驱动第一移动副。3.一种冗余驱动的搅拌摩擦焊并联机器人，其特征在于：该并联机构包括动平台(5)、机架(11)以及连接在机架和动平台之间的四个分支机构，其中第一分支和第三分支对称于动平台布置，第二分支和第四分支对称于动平台布置，第一分支、第二分支、第三分支和第四分支与动平台的铰接中心点环绕动平台均布且相互之间呈90°等分布置；所述第一分支和第三分支分别依次包括连接在机架和动平台之间的第一转动副(1R)、第一移动副(1P)、第一导杆(15)以及球铰(1S)；所述第二分支和第四分支分别依次包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秦川，朱旭彪，贺磊盈，柴馨雪，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33