混联式五自由度焊接机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种混联式五自由度焊接机器人，包括执行头、底座、可旋转的设置于底座上的主躯干体、副躯干体、与主躯干体和副躯干体连接且用于调节副躯干体与主躯干体之间距离的位置调节装置以及与副躯干体和所述执行头连接且用于调节执行头的姿态的三自由度并联机构。本发明专利技术的混联式五自由度焊接机器人，采用“三轴并联+两轴串联”的混联结构，可以减小执行头末端的惯性，而且工作空间大，精度高。

Hybrid 5-DOF Welding Robot

The invention discloses a hybrid five-degree-of-freedom welding robot, which comprises an executive head, a base, a main trunk body rotatable on the base, a vice-trunk body, a position adjusting device connected with the main trunk body and the sub-trunk body and used to adjust the distance between the sub-trunk body and the main trunk body, and three positions connected with the sub-trunk body and the executive head and used to adjust the attitude of the executive head. DOF parallel mechanism. The hybrid five-degree-of-freedom welding robot of the invention adopts a hybrid structure of \three-axis parallel connection + two-axis series connection\, which can reduce the inertia of the end of the executive head, and has large workspace and high precision.

【技术实现步骤摘要】
混联式五自由度焊接机器人
本专利技术属于机器人
，具体地说，本专利技术涉及一种混联式五自由度焊接机器人。
技术介绍
现有的工业焊接机器人都是采用串联的方式利用伺服电机使执行头完成焊接动作，这也就造成了执行头末端的惯性较大，严重影响到焊接时的精度，也使得焊接机器人的控制系统变得更加复杂，因此解决这一设计弊端。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提供一种混联式五自由度焊接机器人，目的是减小执行头末端的惯性。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：混联式五自由度焊接机器人，包括执行头、底座、可旋转的设置于底座上的主躯干体、副躯干体、与主躯干体和副躯干体连接且用于调节副躯干体与主躯干体之间距离的位置调节装置以及与副躯干体和所述执行头连接且用于调节执行头的姿态的三自由度并联机构。所述主躯干体为L形结构，主躯干体包括可旋转的设置于所述底座上的躯干体下部和与躯干体下部连接的躯干体上部，躯干体下部与设置于底座上的第一电机连接。所述位置调节装置包括与所述主躯干体和所述副躯干体连接且可在展开状态与折叠状态之间进行切换的第一支持组件、第二支持组件、第三支持组件和第四支持组件，第一支持组件与第三支持组件为相对布置，第二支持组件与第四支持组件为相对布置。所述位置调节装置还包括设置于所述主躯干体上且用于对所述第一支持组件提供以控制第一支持组件在展开状态与折叠状态之间进行切换的驱动力的第二电机。所述第一支持组件包括与所述主躯干体转动连接的第一后连杆以及与第一后连杆和所述副躯干体转动连接的第一前连杆，所述第三支持组件包括所述主躯干体转动连接的第三后连杆以及与第三后连杆和所述副躯干体转动连接的第三前连杆，第一后连杆与第三前连杆相平行，第一前连杆与第三后连杆相平行。所述第一后连杆与设置于所述主躯干体上的第二电机连接，第二电机为伺服电机。所述第二支持组件包括与所述主躯干体转动连接的第二后连杆以及与第二后连杆和所述副躯干体转动连接的第二前连杆，所述第四支持组件包括所述主躯干体转动连接的第四后连杆以及与第四后连杆和所述副躯干体转动连接的第四前连杆，第二后连杆与第四前连杆相平行，第二前连杆与第四后连杆相平行。所述三自由度并联机构包括与所述副躯干体和所述执行头连接且可伸缩的伸缩件，伸缩件设置三个。所述伸缩件为液压缸或气缸。所述三自由度并联机构还包括与所述执行头和所述副躯干体连接的支撑杆，三个所述伸缩件分布在支撑杆的周围且为沿周向均匀分布。本专利技术的混联式五自由度焊接机器人，采用“三轴并联+两轴串联”的混联结构，可以减小执行头末端的惯性，而且工作空间大，精度高。附图说明本说明书包括以下附图，所示内容分别是：图1是本专利技术混联式五自由度焊接机器人的结构示意图；图2是底座的剖视图；图3是主躯干体的结构示意图；图4是第一后连杆的结构示意图；图5是第二后连杆、第三后连杆和第四后连杆的结构示意图；图6是第一前连杆、第二前连杆、第三前连杆和第四前连杆的结构示意图；图7是副躯干体的结构示意图；图8是支撑杆的结构示意图；图9是第一伸缩件、第二伸缩件和第三伸缩件的结构示意图；图10是执行头的结构示意图；图中标记为：1、底座；1A、通孔；1B、盲孔；2、主躯干体；2A、腰关节轴；2B、第三后铰链座；2C、第四后铰链座；2D、第二后铰链座；2E、第一后铰链座；2F、躯干体下部；2G、躯干体上部；3、第二电机；4、第二后连杆；4A、连杆铰链座；4B、销孔；5、第一后连杆；5A、驱动轴；5B、连杆铰链座；6、第一前连杆；6A、销孔；6B、销孔；7、第二前连杆；7A、销孔；7B、销孔；8、副躯干体；8A、第三前铰链座；8B、第四前铰链座；8C、圆台形球铰座；8D、圆台形球铰座；8E、圆台形球铰座；8F、圆台形球铰座；8G、第一前铰链座；8H、第二前铰链座；9、支撑杆；9A、球头；9B、球头；10、第一伸缩件；10A、第一前球头1；10B、第一活塞杆；10C、第一后球头；10D、第一活塞；10E、第一缸筒；11、执行头；11A、圆台形球铰座；11B、圆台形球铰座；11C、圆台形球铰座；11D、球形球铰座；11E、连接杆；11F、执行头本体；12、第二伸缩件；12A、第二前球头；12B、第二活塞杆；12C、第二后球头；12D、第二活塞；12E、第二缸筒；13、第三伸缩件；13A、第三前球头；13B、第三活塞杆；13C、第三后球头；13D、第三活塞；13E、第三缸筒；14、第四前连杆；14A、销孔；14B、销孔；15、第三前连杆；15A、销孔；15B、销孔；16、第三后连杆；16A、连杆铰链座；16B、销孔；17、第四后连杆；17A、连杆铰链座；17B、销孔。具体实施方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本专利技术的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。如图1至图10所示，本专利技术提供了一种混联式五自由度焊接机器人，包括执行头、底座1、可旋转的设置于底座1上的主躯干体2、副躯干体8、与主躯干体2和副躯干体8连接且用于调节副躯干体8与主躯干体2之间距离的位置调节装置以及与副躯干体8和执行头连接且用于调节执行头的姿态的三自由度并联机构。具体地说，如图1至图3所示，底座1与主躯干体2和位置调节装置组成两自由度串联机构，以实现执行头的旋转运动和直线运动。主躯干体2为L形结构，主躯干体2包括可旋转的设置于底座1上的躯干体下部2F和与躯干体下部2F连接的躯干体上部2G，躯干体下部2F与设置于底座1上的第一电机(图中未示出，该电机的型号为TSC06401C2NL)的电机轴连接，第一电机为伺服电机。如图1至图3所示，躯干体上部2G和躯干体下部2F均具有一定的长度，躯干体上部2G的长度方向与躯干体下部2F的长度方向相垂直，躯干体上部2G的长度方向上的一端与躯干体下部2F的长度方向上的一端固定连接，位置调节装置与躯干体上部2G的长度方向上的另一端连接，躯干体下部2F的长度方向上的另一端通过腰关节轴2A与底座1转动连接。底座11为圆台形结构，从其上表面往下沿圆台中心线开有通孔1A和盲孔1B，腰关节轴2A穿过通孔1A后插入盲孔1B中。腰关节轴2A与第一电机连接，腰关节轴2A接收由第一电机提供的驱动力，第一电机运转，可以驱动主躯干体2进行旋转，主躯干体2通过位置调节装置和三自由度并联机构带动执行头同步旋转，进而实现执行头的旋转运动。主躯干体2旋转时的旋转中心线也即腰关节轴2A的轴线，腰关节轴2A的轴线与躯干体下部2F的长度方向相平行，躯干体下部2F朝向底座1的上方伸出，躯干体上部2G横置在底座1的上方。而且主躯干体2可以相对底座1进行360度旋转，使得焊接机器人的工作空间比较大。位置调节装置用于实现执行头沿设定方向作直线运动，该设定方向与躯干体上部2G的长度方向相平行，也即通过调节副躯干体8与主躯干体2之间的距离，实现执行头位置的调节。如图1至图6所示，该位置调节装置包括与主躯干体2和副躯干体8连接且可在展开状态与折本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.混联式五自由度焊接机器人，包括执行头，其特征在于：还包括底座、可旋转的设置于底座上的主躯干体、副躯干体、与主躯干体和副躯干体连接且用于调节副躯干体与主躯干体之间距离的位置调节装置以及与副躯干体和所述执行头连接且用于调节执行头的姿态的三自由度并联机构。

【技术特征摘要】
1.混联式五自由度焊接机器人，包括执行头，其特征在于：还包括底座、可旋转的设置于底座上的主躯干体、副躯干体、与主躯干体和副躯干体连接且用于调节副躯干体与主躯干体之间距离的位置调节装置以及与副躯干体和所述执行头连接且用于调节执行头的姿态的三自由度并联机构。2.根据权利要求1所述的混联式五自由度焊接机器人，其特征在于：所述主躯干体为L形结构，主躯干体包括可旋转的设置于所述底座上的躯干体下部和与躯干体下部连接的躯干体上部，躯干体下部与设置于底座上的第一电机连接。3.根据权利要求1或2所述的混联式五自由度焊接机器人，其特征在于：所述位置调节装置包括与所述主躯干体和所述副躯干体连接且可在展开状态与折叠状态之间进行切换的第一支持组件、第二支持组件、第三支持组件和第四支持组件，第一支持组件与第三支持组件为相对布置，第二支持组件与第四支持组件为相对布置。4.根据权利要求3所述的混联式五自由度焊接机器人，其特征在于：所述位置调节装置还包括设置于所述主躯干体上且用于对所述第一支持组件提供以控制第一支持组件在展开状态与折叠状态之间进行切换的驱动力的第二电机。5.根据权利要求3或4所述的混联式五自由度焊接机器人，其特征在于：所述第一支持组件包括与所述主躯干体转动连接的第一后连杆以及与第一后连杆和所述副躯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洪，王亚军，叶凯强，高吟，李静，朱家旺，张宇华，陆洁，齐国良，王永强，孙孟洋，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34