一种五自由度非平面表面增材制造机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种五自由度非平面表面增材制造机器人，包括底座旋转组件、大臂组件、小臂组件、腕部组件、手部组件；大底座旋转组件上设置控制大臂组件绕第一转轴进行旋转的第一控制组件；大臂的下部设置控制大臂绕第二转轴进行旋转的第二控制组件；小臂的一端通过第三控制组件与大臂的上端相连，第三控制组件控制小臂绕第三转轴进行旋转；腕部壳体通过第四控制组件与小臂的另一端相连，第四控制组件控制腕部壳体绕第四转轴进行旋转；手部组件包括喷嘴，喷嘴通过第五控制组件与腕部组件相连，第五控制组件控制喷嘴绕第五转轴进行旋转。本发明专利技术中的机器人共有五个自由度，能够满足各种复杂动作的高精度执行的需要。杂动作的高精度执行的需要。杂动作的高精度执行的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度非平面表面增材制造机器人


[0001]本专利技术属于机器人
，具体涉及一种五自由度非平面表面增材制造机器人。

技术介绍

[0002]增材制造是近年来热度很高的一项新的制造技术，它是各种技术迅速发展的系统化技术的综合表现。现在增材制造已经渐渐地和社会上的各个领域进行融合，但是传统增材制造需要人工操作，凭借工人的经验来进行制造，制造过程中难免会出现人为误差、偏移，导致产品不合格，生产效率低的情况发生，同时某些材料在增材制造过程中可能存在危险性和对身体有害的物质。
[0003]随着科学技术和机器人技术的发展，机器人在制造领域显示出巨大的潜力和应用前景。增材制造机器人在稳定性、安全性以及可行性的方面上显示出突出的优势，可增加制造的灵活性和准确性，解决制造过程中灵活性差，人工操作引起的误差等问题，从而缩短产品生产时间，减少废品产生率，提高制造质量和效率，并降低了人工成本。
[0004]但是，现有的增材制造机器人在整体的自由度和运动方式上存在一定的不足，一般只具有四个自由度。现有的这种增材制造机器人的自由度较少，对于复杂动作的执行精度不高且惯量比较大，重力平衡不够完整，运动不够灵活的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种五自由度非平面表面增材制造机器人。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种五自由度非平面表面增材制造机器人，包括底座旋转组件、大臂组件、小臂组件、腕部组件、手部组件；
[0008]所述大臂组件设置在底座旋转组件上部，所述底座旋转组件上设置有控制大臂组件绕竖直方向的第一转轴进行旋转的第一控制组件；
[0009]所述大臂组件包括大臂，所述大臂的下部设置有控制大臂绕水平方向的第二转轴进行旋转的第二控制组件；所述第二转轴的中心轴线与第一转轴的中心轴线垂直相交；
[0010]所述小臂组件包括小臂，所述小臂的一端通过第三控制组件与大臂的上端相连，所述第三控制组件控制小臂绕水平方向的第三转轴进行旋转；所述第三转轴的中心轴线与第二转轴的中心轴线相平行；
[0011]所述腕部组件包括腕部壳体，所述腕部壳体通过第四控制组件与小臂的另一端相连，所述第四控制组件控制腕部壳体绕水平方向的第四转轴进行旋转；所述第四转轴的中心轴线与第三转轴的中心轴线相平行；
[0012]所述手部组件包括喷嘴，所述喷嘴通过第五控制组件与腕部组件相连，所述第五控制组件控制喷嘴绕水平方向的第五转轴进行旋转；所述第五转轴的中心轴线与第四转轴
的中心轴线垂直相交。
[0013]优选的，所述底座旋转组件包括下底座；
[0014]所述第一控制组件包括第一伺服电机，所述第一伺服电机设置在下底座的内腔中；所述第一伺服电机通过第一法兰盘与上底座相连；所述第一伺服电机的输出轴向上与第一转轴进行同轴固定连接；所述第一转轴与第一谐波减速器相连，所述第一谐波减速器与回转体相连；所述第一谐波减速器的底盘与下底座顶部固定连接，所述回转体的上部与大臂组件的底部固定连接。
[0015]优选的，所述大臂的下部设置底座连接体；所述底座连接体包括底板，所述底板的上部垂直固定设置有两片相平行的支撑立板；所述底板与回转体的顶部固定连接；所述大臂的下部位于两片支撑立板之间且与其中一侧的支撑立板进行转动连接；
[0016]所述第二控制组件包括第二伺服电机，所述第二伺服电机通过第二法兰盘固定设置在另一侧支撑立板的外端面上；所述第二伺服电机的输出轴沿垂直于支撑立板的方向与第二转轴进行同轴固定连接；所述第二转轴与第二谐波减速器相连，所述第二谐波减速器与大臂的下部相连；所述第二谐波减速器的底盘与连接有第二伺服电机的支撑立板的内端面固定连接；
[0017]与大臂相连的支撑立板上固定设置大臂套筒，所述大臂套筒的外壁面与大臂轴承的内圈相连，所述大臂与大臂轴承的外圈相连。
[0018]优选的，所述大臂的上部设置有两片相平行的大臂连接板；
[0019]所述小臂的一端位于两片大臂连接板之间且与其中一侧的大臂连接板进行转动连接；
[0020]所述第三控制组件包括第三伺服电机，所述第三伺服电机固定设置在另一侧大臂连接板的外端面上；所述第三伺服电机的输出轴沿垂直于大臂连接板的方向与第三转轴进行同轴固定连接；所述第三转轴与第三谐波减速器相连，所述第三谐波减速器与小臂的端部相连；所述第三谐波减速器的底盘与连接有第三伺服电机的大臂连接板的内端面固定连接；
[0021]与小臂相连的大臂连接板上固定设置小臂套筒，所述小臂套筒的外壁面与小臂轴承的内圈相连，所述小臂与小臂轴承的外圈相连。
[0022]优选的，所述小臂的另一端设置有两片相平行的小臂连接板；
[0023]所述腕部壳体位于两片小臂连接板之间且与小臂连接板进行转动连接；
[0024]所述第四控制组件包括两个分别设置在两片小臂连接板外端面上的第四伺服电机，所述第四伺服电机通过第四法兰盘固定在相应小臂连接板的外端面上；两个第四伺服电机的输出轴相向且同轴设置；两个第四伺服电机的输出轴沿垂直于小臂连接板的方向与各自的第四转轴进行同轴固定连接，所述第四转轴的端部与腕部壳体的相应侧壁固定连接；两个第四转轴内均同轴固定设置齿轮轴；两个齿轮轴上均设置有直齿锥齿轮。
[0025]优选的，所述小臂连接板上设置有供第四转轴穿过的小臂通孔；所述小臂通孔的内壁面与第一深沟球轴承的外圈相连，所述第一深沟球轴承的内圈与腕部套筒的外壁面相连，所述腕部套筒同轴设置在第四转轴的外部；
[0026]所述腕部套筒的端部与腕部壳体的相应端面固定连接。
[0027]优选的，所述腕部壳体的侧壁上设置用供齿轮轴穿过的腕部通孔；所述腕部通孔
的内壁面与第二深沟球轴承的外圈相连，所述第二深沟球轴承的内圈与齿轮轴的外壁面相连。
[0028]优选的，所述喷嘴的上部设置手部壳体，所述第五转轴固定设置在手部壳体面向腕部壳体的一侧；
[0029]所述第五控制组件包括第五齿轮轴，所述第五齿轮轴的一端与其中一个齿轮轴进行垂直固定连接，所述第五齿轮轴上同轴配合有第五直齿锥齿轮，所述第五直齿锥齿轮与两个直齿锥齿轮均进行啮合连接；
[0030]所述第五转轴穿过腕部壳体的侧壁后与第五直齿锥齿轮进行同轴固定连接。
[0031]优选的，所述喷嘴通过双头螺栓与手部壳体相连；
[0032]所述第五转轴的端部通过第五法兰盘与手部壳体相连；
[0033]所述腕部壳体的相应侧壁上设置有供第五转轴穿过的转轴通孔；所述转轴通孔的内壁面与第三深沟球轴承的外圈相连，所述第三深沟球轴承的内圈与第五转轴的外壁面相连。
[0034]优选的，所述第五直齿锥齿轮的内壁面与第四深沟球轴承的外圈相连，所述第四深沟球轴承的内圈与第五齿轮轴的外壁面相连。
[0035]本专利技术的有益效果是：
[0036]本专利技术中的底座旋转组件、大臂组件、小臂组件构成三个自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，包括底座旋转组件、大臂组件、小臂组件、腕部组件、手部组件；所述大臂组件设置在底座旋转组件上部，所述底座旋转组件上设置有控制大臂组件绕竖直方向的第一转轴进行旋转的第一控制组件；所述大臂组件包括大臂，所述大臂的下部设置有控制大臂绕水平方向的第二转轴进行旋转的第二控制组件；所述第二转轴的中心轴线与第一转轴的中心轴线垂直相交；所述小臂组件包括小臂，所述小臂的一端通过第三控制组件与大臂的上端相连，所述第三控制组件控制小臂绕水平方向的第三转轴进行旋转；所述第三转轴的中心轴线与第二转轴的中心轴线相平行；所述腕部组件包括腕部壳体，所述腕部壳体通过第四控制组件与小臂的另一端相连，所述第四控制组件控制腕部壳体绕水平方向的第四转轴进行旋转；所述第四转轴的中心轴线与第三转轴的中心轴线相平行；所述手部组件包括喷嘴，所述喷嘴通过第五控制组件与腕部组件相连，所述第五控制组件控制喷嘴绕水平方向的第五转轴进行旋转；所述第五转轴的中心轴线与第四转轴的中心轴线垂直相交。2.如权利要求1所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述底座旋转组件包括下底座；所述第一控制组件包括第一伺服电机，所述第一伺服电机设置在下底座的内腔中；所述第一伺服电机通过第一法兰盘与上底座相连；所述第一伺服电机的输出轴向上与第一转轴进行同轴固定连接；所述第一转轴与第一谐波减速器相连，所述第一谐波减速器与回转体相连；所述第一谐波减速器的底盘与下底座顶部固定连接，所述回转体的上部与大臂组件的底部固定连接。3.如权利要求2所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述大臂的下部设置底座连接体；所述底座连接体包括底板，所述底板的上部垂直固定设置有两片相平行的支撑立板；所述底板与回转体的顶部固定连接；所述大臂的下部位于两片支撑立板之间且与其中一侧的支撑立板进行转动连接；所述第二控制组件包括第二伺服电机，所述第二伺服电机通过第二法兰盘固定设置在另一侧支撑立板的外端面上；所述第二伺服电机的输出轴沿垂直于支撑立板的方向与第二转轴进行同轴固定连接；所述第二转轴与第二谐波减速器相连，所述第二谐波减速器与大臂的下部相连；所述第二谐波减速器的底盘与连接有第二伺服电机的支撑立板的内端面固定连接；与大臂相连的支撑立板上固定设置大臂套筒，所述大臂套筒的外壁面与大臂轴承的内圈相连，所述大臂与大臂轴承的外圈相连。4.如权利要求1所述的五自由度非平面表面增材制造机器人，其特征是，所述大臂的上部设置有两片相平行的大臂连接板；所述小臂的一端位于两片大臂连接板之间且与其中一侧的大臂连接板进行转动连接；所述第三控制组件包括第三伺服电机，所述第三伺服电机固定设置在另一侧大臂连接板的外端...

【专利技术属性】
技术研发人员：田和强，高宇，潘景博，林喆，徐倩，苗成霖，于蓉蓉，姚燕安，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：