一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，包括：定位与卡紧模块，可以实现在大尺寸内孔中的移动、定位与卡紧；全局定位模块，通过测量定位与卡紧模块所建立的加工基准坐标系与全局坐标系之间的相对位置，建立起加工基准坐标系与全局坐标系之间的变换关系；六自由度姿态调节模块，固定连接于定位与卡紧模块下方，在实现可靠定位与卡紧之后对末端搭载的两自由度加工与检测模块实现位置与姿态的调节；两自由度加工与检测模块，安装于六自由度姿态调节模块下方，具备沿内孔轴向与径向的进给能力以满足加工特征的加工要求。该机器人能够在大尺寸深孔中实现定位与刀具的姿态调节，并实现定位、位姿调节、原位加工与检测的全流程作业。

【技术实现步骤摘要】
一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人
本专利技术涉及先进制造
，特别涉及一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人。
技术介绍
国防、能源和航空航天等领域是国民经济发展的重点领域，这些领域的发展对提升国家综合实力具有至关重要的作用。随着这些领域的不断发展，领域内的装备也逐渐朝着更复杂、更精密、更集成化的方向发展。为满足新型装备的高效、高精加工要求，加工装备也需根据加工特征的需要进行开发和升级。深孔内部特征是国防、能源和航空航天等领域内的装备待加工特征中典型的特征，如深孔中的圆环支撑面，该特征通常位于3-8m的深孔内部，圆环支撑面直径在0.5-1m左右，为满足使用需求，需对其进行镗孔加工。为实现此特征的加工，加工装备需要进入深孔内部进行作业，传统的加工装备在加工效率、精度和加工可达性上难以达到加工要求。移动加工机器人由于具有加工灵活的特点，在此类特征加工上具有明显的优势。常见的移动加工机器人由滑动导轨或者AGV小车和加工模块组合而成，可以实现在地面的灵活移动及加工。受深孔内部特征位置的限制，现有的移动加工机器人难以达到指定位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，包括：/n定位与卡紧模块，通过输送装置实现机器人在待加工内孔内部的灵活定位及稳定支撑；/n全局定位模块，通过测量加工基准坐标系相对全局坐标系位置和姿态，建立加工基准坐标系与全局坐标系之间的映射关系；/n六自由度并联模块，固连于定位与卡紧模块下方，具有六个自由度的调整能力，用以调整两自由度加工与检测模块的位置和姿态；/n两自由度加工与检测模块，所述两自由度加工与检测模块安装在所述六自由度并联模块的动平台上，所述两自由度加工与检测模块包括刀架模块和轴向进给模块，所述轴向进给模块具有轴向进给力，所述刀架模块具有径向进给能力。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，包括：
定位与卡紧模块，通过输送装置实现机器人在待加工内孔内部的灵活定位及稳定支撑；
全局定位模块，通过测量加工基准坐标系相对全局坐标系位置和姿态，建立加工基准坐标系与全局坐标系之间的映射关系；
六自由度并联模块，固连于定位与卡紧模块下方，具有六个自由度的调整能力，用以调整两自由度加工与检测模块的位置和姿态；
两自由度加工与检测模块，所述两自由度加工与检测模块安装在所述六自由度并联模块的动平台上，所述两自由度加工与检测模块包括刀架模块和轴向进给模块，所述轴向进给模块具有轴向进给力，所述刀架模块具有径向进给能力。


2.根据权利要求1所述的一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，定位与卡紧模块包括：定位与卡紧模块基座、三个圆环形支撑足、三个齿条驱动的直线进给单元、阿基米德螺线驱动盘；其中，所述阿基米德螺线驱动盘安装于所述定位与卡紧模块基座上，三个所述齿条驱动的直线进给单元背面排布有齿条，与所述阿基米德螺线驱动盘配合以实现可控的直线进给并实现任意位置处的自锁；三个圆环形支撑足分别与三个所述齿条驱动的直线进给单元固定连接，且三个所述圆环形支撑足的外径与待加工内孔的内径相同。


3.根据权利要求2所述的一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，全局定位模块包括:激光跟踪仪和六个激光靶球；所述激光跟踪仪放置在待加工内孔的孔口；三个所述激光靶球设置在待加工内孔的定位基准上，另外三个所述激光靶球设置在所述定位与卡紧模块的定位与卡紧模块基座上。


4.根据权利要求1所述的一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，所述轴向进给模块通过联轴器与所述刀架模块相连，所述轴向进给模块实现所述刀架模块沿待加工内孔轴向的进给运动，所述刀架模块装有对称分布的刀具。


5.根据权利要求1-4任一项所述的一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，刀架模块包括：刀架电机套、测量头驱动伺服电机、测量头驱动螺纹盘、刀架上壳、两个刀具、刀架下壳、刀具驱动螺纹盘、刀具驱动伺服电机、配重块、测量头；所述测量头驱动螺纹盘和所述刀具驱动螺纹盘分别由所述测量头驱动伺服电机和所述刀具驱动伺服电机驱动，两个所述刀具、所述测量头和所述配重块一端装有齿条，两个所述刀具呈180°对称分布，其末端齿条与所述刀具驱动螺纹盘构成螺纹配合，所述测量头和所述配重块呈180°对称分布，其末端齿条与所述测量头驱动螺纹盘构成螺纹配合；所述刀架下壳与所述刀架上壳固定连接；所述刀具、所述测量头和所述配重块与所述刀架上壳和所述刀架下壳构成移动副；所述刀架上壳与所述刀架电机套通过螺钉固连，所述刀架电机套与轴向进给模块的联轴器通过螺纹连接。


6.根据权利要求5所述的一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，所述轴向进给模块包括：轴向电机套、刀架转动伺服电机、电机套螺母、刀架转动减速器、联轴器、螺母端盖、外壳盖、传动齿轮、轴向进给减速器、减速器支架、外壳和轴向进给伺服电机；其中，所述外壳内侧具有导轨槽，所述轴向电机套外侧一端具有导轨，两者构成移动副；所述轴向电机套外侧另一端具有螺纹，与所述电机套螺母构成螺旋副；所述电机套螺母通过所述螺母端盖与所述外壳盖实现轴向定位，在所述外壳盖上绕轴线转动，所述电机套螺母一端加工有齿轮，齿轮与所述传动齿轮啮合，所述传动齿轮由所述轴向进给伺服电机经由所述轴向进给减速器驱动；所述刀架转动伺服电机固定在所述轴向电机套内侧，经过所述减速器和所述联轴器与所述刀架模块上的刀架电机套实现连接。


7.根据权利要求1所述的一种面向深孔原位加工作业的移动式混联机器人，其特征在于，所述定位与卡紧模块包括：定位与卡紧模块基座；驱动盘，所述驱动盘安装于所述定位与卡紧模块基座上，所述驱动盘上对称布置有三个圆柱销；相对于定位与卡紧模块基座中心对称布置的第一直线进给单元、第二直线进给单元和第三直线进给单元，三者均安装于所述定位与卡紧模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢福贵，刘辛军，马梓健，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11