一种三自由度主动顺应机器人打磨装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于机器人磨抛加工技术领域，并公开了一种三自由度主动顺应机器人打磨装置。包括连接板、水平面运动单元，竖直面运动单元、打磨单元。其中，连接板将打磨装置与机器人末端连接，竖直面运动单元一端与连接板连接，另一端通过水平面运动单元与打磨单元连接，用于实现打磨单元在竖直平面内的俯仰运动；水平面运动单元设置在竖直面运动单元上，用于实现打磨单元在水平方向内的前后移动和转动；打磨单元用于对待打磨对象进行打磨，并设置有距离传感器。通过控制竖直面运动单元与水平面运动单元的运动输入，从而调节打磨单元在竖直平面和水平平面的运动，进而实现复杂曲面的三自由度主动顺应。本发明专利技术能够有效提高打磨精度和效率，且适用范围广。

A 3-DOF Active Compliance Robot Grinding Device

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度主动顺应机器人打磨装置
本专利技术属于机器人磨抛加工
，更具体地，涉及一种三自由度主动顺应机器人打磨装置。
技术介绍
在对大型复杂曲面工件进行移动打磨加工的时候，由于工件的曲率变化范围大，固定式的打磨工具不能对所有位置进行打磨，因此打磨工具需要能够顺应曲面的形状，以保证打磨加工的质量。因此，具有主动顺应的打磨末端对于具有曲面形状的工件，特别是变曲率的工件的加工具有重要的意义。专利201810035845.2提出一种可伸缩的打磨装置，拥有一个平动自由度，通过可伸缩打磨头实现与工件的缓冲接触，从而具有一定程度上的顺应功能，但其结构复杂，单自由度的局限性较大，对于复杂曲面的工件的加工，单自由度的打磨装置打磨过程中需来回规划打磨轨迹，打磨时间长，打磨效率低，因此，对于复杂曲面工件的加工，急需一种可以顺应工件表面具备多自由度的打磨装置。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种三自由度主动顺应机器人打磨装置，通过对其关键部件水平面运动单元和竖直面运动单元的设计，使得打磨单元具有水平面内前后移动、转动和竖直面俯仰的三自由度，进而使得在打磨复杂曲面时，打磨单元能主动顺应待打磨对象的曲面表面，减少打磨死角，提高打磨精度和效率。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种三自由度主动顺应机器人打磨装置，该打磨装置包括连接板、竖直面运动单元、水平面运动单元和打磨单元，其中，所述连接板用于将所述打磨装置与机器人末端连接，所述竖直面运动单元一端与所述连接板连接，另一端通过所述水平面运动单元与所述打磨单元连接，用于使得所述打磨单元在竖直平面进行俯仰运动；所述水平面运动单元设置在所述竖直面运动单元上，用于实现所述打磨单元在水平方向内的前后移动和转动，所述打磨单元用于对待打磨对象进行打磨，通过控制竖直面运动单元与水平面运动单元的运动输入，从而调节打磨单元在竖直平面和水平平面的运动，进而使所述打磨装置实现三自由度主动顺应打磨。所述竖直面运动单元包括旋转板和驱动该旋转板在竖直平面俯仰的第一驱动机构，所述水平面运动单元包括滑动机构和两个连杆机构，所述滑动机构设置在所述打磨单元的中垂线上，一端与所述旋转板连接，另一端与所述打磨单元连接，两个连杆机构关于所述滑动机构对称分布在所述打磨单元的两端，所述两个连杆机构在水平面内对称运动和不对称运动时分别带动所述打磨单元在水平面内前后移动和转动，所述打磨单元运动时带动所述滑动机构运动。进一步优选地，所述连杆机构包括第二驱动机构、第一连杆和第二连杆，所述第二驱动机构设置在所述旋转板上，用于驱动所述第一连杆旋转，所述第二连杆设置在所述第一连杆与打磨单元之间，所述第一连杆旋转通过所述第二连杆带动所述打磨单元运动，当两个所述连杆机构中第一连杆旋转角度相同时，带动所述打磨单元在水平面内前后运动，当两个所述连杆机构中第一连杆旋转角度不相同时，带动所述打磨单元在水平面内绕其中垂线旋转。进一步优选地，所述滑动机构包括滑轨和在该滑轨上来回运动的滑杆，所述滑轨与所示旋转板连接，所述滑杆与所述打磨单元连接。进一步优选地，所述打磨单元的上设置有距离传感器，用于测量打磨单元与待打磨对象之间的距离，并将测量结果反馈给控制单元，通过控制单元调节所述水平面运动单元和竖直面运动单元运动以改变所述打磨单元与待打磨对象之间的相对位置，以实现对所述打磨单元的闭环控制。进一步优选地，所述打磨单元包括第三驱动机构、打磨夹具和打磨头，所述打磨夹具用于夹持所述打磨头，所述第三驱动机构用于驱动所述打磨头对待打磨对象进行打磨。进一步优选地，所述第二驱动机构与第一连杆，第一连杆与第二连杆，滑动机构与打磨单元之间以及第二连杆与打磨单元之间均采用可转动的连接。进一步优选地，所述第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构优选采用电机。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。1、本专利技术提供的打磨装置拥有三个自由度，在打磨过程中能自动顺应待打磨对象的曲面表面，使得在打磨复杂曲面的打磨对象时，无需来回规划打磨轨迹，减少打磨死角，提高打磨的均匀性和精度；2、本专利技术通过在水平面运动单元中设置两个连杆机构和滑动机构，其中，两个连杆机构通过分别控制各自的第一连杆和第二连杆，当两个连杆机构中的第一连杆对称运动时，打磨单元在水平面内前后移动，当不对称运动时，打磨单元角度发生偏转即转动，滑动机构限定了打磨单元水平前后移动时沿直线运动，同时还限定打磨单元转动时的旋转中心，通过连杆机构和滑动机构的配合，实现打磨单元水平面内的移动和转动；3、本专利技术通过采用竖直面运动单元，其通过水平面运动单元与打磨单元连接，简化了结构，同时使得水平面的自由度与竖直平面自由度的叠加，且互不干涉，提高打磨单元的灵活度，拓宽其使用范围；4、本专利技术通过在打磨单元上设置有多个距离传感器，并通过距离传感器与控制器相连实现对打磨单元位置的闭环控制，提高对打磨单元位置的控制精度，适用范围广，结构简单，易于制造和控制。附图说明图1是按照本专利技术的优选实施例所构建的三自由度主动顺应机器人打磨装置的结构示意图；图2是是按照本专利技术的优选实施例所构建的打磨装置与机器人连接的示意图；图3是按照本专利技术的优选实施例所构建的三自由度主动顺应机器人打磨装置的俯视图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-机器人2-连接板3-旋转板4-第一驱动机构5-第二驱动机构6-第一连杆7-第二连杆8-滑轨9-滑杆10-背板11-打磨夹具12-打磨头13-第三驱动机构14-红外感应器具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。一种三自由度主动顺应机器人打磨装置，图1是按照本专利技术的优选实施例所构建的三自由度主动顺应机器人打磨装置的结构示意图，如图1所示，该打磨装置连接在机器人1末端，如图2所示，该打磨装置包括连接板2、水平面运动单元，竖直面运动单元、打磨单元和距离传感器14，竖直面运动单元包括旋转板3和第一驱动机构4；水平面运动单元包括两个连杆机构和滑动机构，两个连杆机构关于滑动机构堆成分布，连杆机构包括第二驱动机构5、第一连杆6和第二连杆7，滑动机构包括滑轨8和滑杆9；打磨单元包括第三驱动机构13、背板10、打磨头夹具11和打磨头12。图2是是按照本专利技术的优选实施例所构建的打磨装置与机器人连接的示意图，如图2所示，连接板2与工业机器人1末端法兰连接，在水平面运动单元中，第二驱动机构5安装在旋转板3上，第一连杆6的上端与第二驱动机构5输出轴固连，第一连杆6的下端与第二连杆7的上端通过转动铰链相连，第二连杆7的下端与背板10一端通过转动铰链相连；滑杆9的上端与旋转板3通过滑轨8相连，滑杆9的下端与背板10的底部通过转动铰链相连；竖直面运动单元中，第一驱动机构4安装在旋转板3上，用于驱动旋转板在竖直平面进行俯仰运动，同时通过水平面运动单元中的连杆机构带动打磨单元进行俯仰运动；打磨单元中，连杆机构的末端和滑动机构的末端分别与背板10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三自由度主动顺应机器人打磨装置，其特征在于，该打磨装置包括连接板(2)、竖直面运动单元、水平面运动单元和打磨单元，其中，所述连接板(2)用于将所述打磨装置与机器人末端连接，所述竖直面运动单元一端与所述连接板(2)连接，另一端通过所述水平面运动单元与所述打磨单元连接，用于使得所述打磨单元在竖直平面进行俯仰运动；所述水平面运动单元设置在所述竖直面运动单元上，用于实现所述打磨单元在水平方向内的前后移动和转动，所述打磨单元用于对待打磨对象进行打磨；通过控制竖直面运动单元与水平面运动单元的运动输入，从而调节打磨单元在竖直平面和水平平面的运动，进而使所述打磨装置实现三自由度主动顺应打磨；所述竖直面运动单元包括旋转板(3)和驱动该旋转板在竖直平面俯仰的第一驱动机构(4)，所述水平面运动单元包括滑动机构和两个连杆机构，所述滑动机构设置在所述打磨单元的中垂线上，一端与所述旋转板(3)连接，另一端与所述打磨单元连接，两个连杆机构关于所述滑动机构对称分布在所述打磨单元的两端，所述两个连杆机构在水平面内对称运动和不对称运动时分别带动所述打磨单元在水平面内前后移动和转动，所述打磨单元运动时带动所述滑动机构运动。...

【技术特征摘要】
1.一种三自由度主动顺应机器人打磨装置，其特征在于，该打磨装置包括连接板(2)、竖直面运动单元、水平面运动单元和打磨单元，其中，所述连接板(2)用于将所述打磨装置与机器人末端连接，所述竖直面运动单元一端与所述连接板(2)连接，另一端通过所述水平面运动单元与所述打磨单元连接，用于使得所述打磨单元在竖直平面进行俯仰运动；所述水平面运动单元设置在所述竖直面运动单元上，用于实现所述打磨单元在水平方向内的前后移动和转动，所述打磨单元用于对待打磨对象进行打磨；通过控制竖直面运动单元与水平面运动单元的运动输入，从而调节打磨单元在竖直平面和水平平面的运动，进而使所述打磨装置实现三自由度主动顺应打磨；所述竖直面运动单元包括旋转板(3)和驱动该旋转板在竖直平面俯仰的第一驱动机构(4)，所述水平面运动单元包括滑动机构和两个连杆机构，所述滑动机构设置在所述打磨单元的中垂线上，一端与所述旋转板(3)连接，另一端与所述打磨单元连接，两个连杆机构关于所述滑动机构对称分布在所述打磨单元的两端，所述两个连杆机构在水平面内对称运动和不对称运动时分别带动所述打磨单元在水平面内前后移动和转动，所述打磨单元运动时带动所述滑动机构运动。2.如权利要求1所述的一种三自由度主动顺应机器人打磨装置，其特征在于，所述连杆机构包括第二驱动机构(5)、第一连杆(6)和第二连杆(7)，所述第二驱动机构(5)设置在所述旋转板(3)上，用于驱动所述第一连杆(6)旋转，所述第二连杆(7)设置在所述第一连杆(6)与打磨单元之间，所述第一连杆(6)旋转并通过所述第二连杆(7)带动所述打...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶波，赵兴炜，周佩，丁汉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42