一种用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人，其包括六自由度并联机器人本体及Z向滑轨机构；六自由度并联机器人本体包括静平台、动平台及六根并联静压支撑伺服缸，主要承担X向和Y向位移；得益于联动型设计，本发明专利技术中的联动型重载六自由度并联机器人在Z向长度大大缩减，减少了额外弯矩和动态误差，同时也避免了由于液压流量脉动导致的末端振动。Z向滑轨机构采用单静压支撑伺服缸作为驱动元件，主要承担对接装配任务中Z向位移。本发明专利技术有效降低末端动态跟踪误差，缓解各结构件强度对附加弯矩敏感度，避免悬臂过长引入的共振晃动，大大提升了整体系统动态响应特性。应特性。应特性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人


[0001]本专利技术属于六自由度并联机器人设计领域，具体涉及一种用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人。

技术介绍

[0002]重载六自由度并联机器人主要由静平台、动平台及六根伺服缸组成。六根伺服缸并联布置，通过球铰、虎克铰或万向节的方式连接动静平台。其具备承载能力高、刚度大、结构稳定、末端灵活性高等优势，可以对刚体在空间的位置姿态进行完全的精准控制，从而可对被研究对象开展在任意位姿状态下的性能测试，目前已广泛应用于高精度对接装配任务中，如运载火箭燃料自动加注、航天产品舱段对接、大飞机的机身机翼等大型重载部件的对接装配过程中。在实际作业过程中，一般由视觉测量系统实时反馈目标点与机器人动平台相对位置关系，接着由运动规划器解算出各伺服缸的空间运动曲线。通过建立高精度电液伺服控制策略实现单缸期望位移速度跟踪，从而保证电液伺服六自由度并联机器人完成目标主动跟随或期望空间位姿复现的任务。
[0003]在实际大型重载部件对接装配过程中，常规方案是将部件搭载至重载六自由度并联机器人的动平台上，实现对部件空间位姿的实时调整。在大型重载部件调姿过程中，不仅要求重载六自由度并联机器人具有大运动范围，也要求各机械件具有抗弯抗扭的能力。然而现有重载六自由度并联机器人仅依靠液压缸来实现大范围工作空间，导致机器人整体尺寸偏大。当重载六自由度并联机器人在Z向尺寸较大时，将导致各液压缸与静平台底座夹角较大，容易因支链过长导致末端动态误差积累，引入不可避免的振动，降低机器人动态响应精度。此外，单液压缸行程过长不仅会在末端附加额外弯矩，也对传感器量程精度提出了更高的要求，增加了整体研发成本和难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供了一种用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人。
[0005]本专利技术首先提供了一种用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人，其包括六自由度并联机器人本体及Z向滑轨机构；
[0006]所述Z向滑轨机构用于实现联动型重载六自由度并联机器人的Z向位移，其包括联动底架、滑轨平板和Z向静压支撑伺服缸；其中，滑轨平板水平设置在联动底架的滑轨上，可沿滑轨滑动，所述Z向静压支撑伺服缸一端与联动底架连接，另一端与滑轨平板相连；Z向静压支撑伺服缸能够带动滑轨平板沿Z向位移；
[0007]所述六自由度并联机器人本体主要用于实现联动型重载六自由度并联机器人X向和Y向位移，其包括静平台、动平台及六根并联静压支撑伺服缸；其中，静平台固定设置在Z向滑轨机构的滑轨平板上，静平台与Z轴方向垂直；六根并联静压支撑伺服缸一端与静平台通过万向节相连，另一端通过万向节与动平台相连。作为本专利技术的优选方案，所述Z向滑轨
机构还包括Z向左支撑架、Z向第一万向节、Z向第二万向节、Z向右支撑架；所述Z向静压支撑伺服缸一端通过Z向第二万向节与Z向右支撑架相连，另一端通过Z向第一万向节与Z向左支撑架相连，所述Z向右支撑架固定在联动底架的右侧，Z向左支撑架固定在滑轨平板上。
[0008]作为本专利技术的优选方案，所述六自由度并联机器人本体还包括静平台法兰、静平台万向节、动平台万向节、动平台法兰；其中静平台法兰固定安装在静平台上，并联静压支撑伺服缸一端与静平台法兰通过静平台万向节相连，动平台法兰固定安装在动平台上，并联静压支撑伺服缸的另一端通过动平台万向节与动平台法兰相连。
[0009]作为本专利技术的优选方案，所述的静平台包括第一安装板、第二安装板、左肋板、右肋板和大肋板；
[0010]其中，第一安装板和第二安装板相互垂直设置固连成L形结构或一体成型为L形结构，其中，第一安装板与滑轨平板固定连接；第二安装板上安装所述的静平台法兰；左肋板、右肋板和大肋板相互平行且与焊接在L形结构的折弯处，用于稳固L形结构。
[0011]进一步的，所述的用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人还包括视觉测量系统和运动规划器；所述视觉测量系统实时反馈动平台与对接目标的相对位姿偏差，所述运动规划器根据视觉测量系统反馈的相对位姿偏差进行解算，分别得到动平台所需调整的X向、Y向、Z向位移，运动规划器将Z向位移反馈给Z向滑轨机构，由Z向静压支撑伺服缸完成Z向位移，运动规划器将X向和Y向位移反馈给Z向滑轨机构六自由度并联机器人本体，由六根并联静压支撑伺服缸完成X向和Y向位移。
[0012]本专利技术通过将六自由度并联机器人本体与Z向滑轨联动，有效降低了系统对传感器分辨率的敏感度，减小了类悬臂梁结构引起的附加弯矩，避免系统可能存在的共振晃动及集中应力情况。本专利技术在六自由度并联机器人本体静平台增设肋板，平衡附加弯矩对滑轨的影响，保证Z向位移稳定连续可控。此外，将空间六自由度位姿调节由七个伺服缸承担，大大降低了大行程下单缸伺服系统非线性特性，有效提升系统运动控制精度。综上所述，本专利技术大大提升了联动型重载六自由度并联机器人动态响应特性，为高效安全的高精密对接装配任务提供了巨大帮助。
附图说明
[0013]图1为本专利技术用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人的结构示意图；
[0014]图2为本专利技术用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人的结构示意图(背面)；
[0015]图3为Z向滑轨机构结构示意图；
[0016]图4为六自由度并联机器人本体的结构示意图；
[0017]图中，1
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Z向滑轨机构；2
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六自由度并联机器人本体；3
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左肋板；4
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大肋板；5
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右肋板；101
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联动底架；102
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滑轨平板；103
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Z向静压支撑伺服缸；104
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Z向左支撑架；105
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Z向第一万向节；106
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Z向第二万向节；107
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Z向右支撑架；201
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静平台；202
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静平台法兰；203
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静平台万向节；204
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并联静压支撑伺服缸；205
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动平台万向节；206
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动平台法兰；207
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动平台。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施方式对本专利技术做进一步阐述和说明。所述实施例仅是本公开内容的示范且不圈定限制范围。本专利技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0019]如图1和2所示，本实施例提供的用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人主要由Z向滑轨机构1及六自由度并联机器人本体2组成。其中Z向滑轨机构1负责联动型重载六自由度并联机器人的Z向的位移，六自由度并联机器人本体2主要负责跟踪X向和Y向的位移。
[0020]对于传统独立控制的重载六自由度并联机器人，其工作时首先通过视觉测量系统实时反馈对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人，其特征在于，包括六自由度并联机器人本体及Z向滑轨机构；所述Z向滑轨机构用于实现联动型重载六自由度并联机器人的Z向位移，其包括联动底架(101)、滑轨平板(102)和Z向静压支撑伺服缸(103)；其中，滑轨平板(102)水平设置在联动底架(101)的滑轨上，可沿滑轨滑动，所述Z向静压支撑伺服缸(103)一端与联动底架(101)连接，另一端与滑轨平板(102)相连；Z向静压支撑伺服缸(103)能够带动滑轨平板(102)沿Z向位移；所述六自由度并联机器人本体主要用于实现联动型重载六自由度并联机器人X向和Y向位移，其包括静平台(201)、动平台(207)及六根并联静压支撑伺服缸(204)；其中，静平台(201)固定设置在Z向滑轨机构的滑轨平板(102)上，静平台(201)与Z轴方向垂直；六根并联静压支撑伺服缸(204)一端与静平台(201)通过万向节相连，另一端通过万向节与动平台(207)相连。2.根据权利要求1所述的用于高精密对接任务的联动型重载六自由度并联机器人，其特征在于，所述六自由度并联机器人本体还包括静平台法兰(202)、静平台万向节(203)、动平台万向节(205)、动平台法兰(206)；其中静平台法兰(202)固定安装在静平台(201)上，并联静压支撑伺服缸(204)一端与静平台法兰(202)通过静平台万向节(203)相连，动平台法兰(206)固定安装在动平台(207)上，并联静压支撑伺服缸(204)的另一端通过动平台万向节(205)与动平台法兰(206)相连。3.根据权利要求2所述的用于高精...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬，郑哲，张超，彭泽钦，郇泉，龚国芳，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：