一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人制造技术

本发明专利技术公开一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人，属于机器人技术领域；包括机架、动平台、五个驱动电机、末端执行器、以及并联连接在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支；所述第一分支从机架到动平台顺序连接有导轨一、滑块一、四万向铰平行四边形机构；所述第二分支从机架到动平台顺序连接有导轨二、滑块二、长连杆三；所述第三分支从机架到动平台顺序连接有导轨三、滑块三、长连杆四；本发明专利技术采用三分支并联机构构型实现五自由度运动，结构紧凑、制造成本低，同时具备高刚度和超大工作空间，在航空航天领域具有良好的应用前景。用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人。

技术介绍

[0002]激光加工由于具有热变形小，高精度和高效率的特点，在航空航天领域的应用前景巨大。目前，国内外应用于航空航天领域的激光加工机器人主要可以分为龙门式和悬臂式。龙门式加工机器人尽管精度较高，但运动部件质量大、惯性高，实现高速运动困难，另外，龙门式加工机器人运动轴线相对固定，设备运动灵活性差；悬臂式加工机器人是以多串联机器臂作为执行机构，较于龙门式设备，其机构紧凑，运动灵活，但由于仍采用串联机构，存在刚度差和加工精度低的缺点。
[0003]并联机器人作为一种闭环机构，其末端执行器通过至少两个独立分支与定平台相连，与采用串联机构的龙门式加工设备相比，在保证刚度的情况下其制造成本和难度大大降低，与悬臂式加工设备相比，其结构更紧凑，刚度和加工精度更好，但大多数并联机器人工作空间小，不能满足大尺寸件的激光加工。
[0004]中国专利(CN108858142A)提出了一种五自由度并联机器人，可实现复杂曲面的焊接、激光加工工作等，但该结构工作空间小且对于装配精度提出较高要求；中国专利(CN101497193A)提出一种三分支五自由度混联激光加工机器人，采用三分支三自由度并联机构与二自由度串联机构串联实现五轴运动，但其动平台安装有一定重量的串联机构转头，导致其动力学性能较差且位置工作空间仍有限。现有的并联激光加工机器人方案工作空间非常小，杆件易干涉，杆件惯性大，速度不够高，没有兼具龙门式机床和串联机器人的优点，不能满足航空航天等领域大尺寸薄壁结构零部件的激光加工要求。

技术实现思路

[0005]实现本专利技术目的所采用的技术方案为：一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人，属于机器人
；包括机架、动平台、五个驱动电机、末端执行器、以及并联连接在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支；所述第一、二、三分支中的导轨均固定于机架上，滑块与导轨通过移动副连接；
[0006]所述第一分支从机架到动平台顺序连接有导轨一、滑块一、四万向铰平行四边形机构；所述四万向铰平行四边形机构的T型件一固定连接在滑块一上，所述四万向铰平行四边形机构的T型杆二固定连接在动平台上；所述的四万向铰平行四边形机构可替换为四球铰平行四边形机构；
[0007]所述第二分支从机架到动平台顺序连接有导轨二、滑块二、长连杆三；所述长连杆三通过转动副七和转动副八与滑块二连接，动平台通过转动副九和转动副十与长连杆三连接；上述转动副七和转动副八垂直相交；上述转动副九和转动副十垂直相交；
[0008]所述第三分支从机架到动平台顺序连接有导轨三、滑块三、长连杆四；所述长连杆
四通过转动副十一和转动副十二与滑块三连接，动平台通过转动副十三和转动副十四与长连杆四连接；上述转动副十一和转动副十二垂直相交；上述转动副十三和转动副十四垂直相交；
[0009]上述三个分支的导轨相互平行，末端执行器通过转动副十五与动平台连接；第一分支的滑块一上安装有一个电机，第一分支的移动副一是驱动副，第二分支的滑块二上安装有两个电机，第二分支的移动副二和转动副七是驱动副，第三分支的滑块三上安装有一个电机，第三分支的移动副三是驱动副。
[0010]本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果为：提出一种新型五自由度超大工作空间激光加工机器人，它是一种混联结构，能输出三个移动与两个转动。本机器人区别于其他激光加工机器人的重要优点在于关节转动限制少、工作空间大，具有龙门式加工机器人的优点；采用多关节耦合运动结构，具有串联加工机器人的灵活性；所有驱动靠近基座，末端质量轻，运动性能优越；动平台可连接包括激光头在内的多种加工头，能够实现复合加工并保证大型工件复杂曲面的加工精度。
附图说明
[0011]图1为本专利技术一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人的整机结构示意图。
[0012]图2为本专利技术一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人的第一分支结构示意图
[0013]图3为本专利技术一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人的第二分支结构示意图
[0014]图4为本专利技术一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人的第三分支结构示意图
[0015]图5为本专利技术一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人中齿条导轨的齿条与滑块的齿轮啮合示意图
[0016]其中1
‑
机架、2
‑
动平台、3
‑
末端转台、4
‑
加工件、5
‑
加工平台、M1
‑
电机一、M2
‑
电机二、M3
‑
电机三、M4
‑
电机四、M5
‑
电机五、
Ⅰ‑
第一分支、
Ⅱ‑
第二分支、
Ⅲ‑
第三分支、C1
‑
齿轮、C2
‑
齿条、W1
‑
槽轮、H1
‑
滑块一、H2
‑
滑块二、H3
‑
滑块三、S1
‑
导轨一、S2
‑
导轨二、S3
‑
导轨三、T1
‑
T型件1、T2
‑
T型件2、U
‑
四万向铰平行四边形机构、D1
‑
短连杆一、D2
‑
短连杆二、D3
‑
短连杆三、D4
‑
短连杆四、D5
‑
短连杆五、L1
‑
长连杆一、L2
‑
长连杆二、L3
‑
长连杆三、L4
‑
长连杆四、P1
‑
移动副一、P2
‑
移动副二、P3
‑
移动副三、R1
‑
转动副一、R2
‑
转动副二、R3
‑
转动副三、R4
‑
转动副四、R5
‑
转动副五、R6
‑
转动副、R7
‑
转动副、R8
‑
转动副八、R9
‑
转动副九、R10
‑
转动副十、R11
‑
转动副十一、R12
‑
转动副十二、R13
‑
转动副十三、R14
‑
转动副十四、R15
‑
转动副十五。
具体实施方式
[0017]本专利技术提供了一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人，其结构如图1所示，包括机架1、动平台2、五个驱动电机、末端执行器3、以及并联连接在机架1与动平台2之间的第一分支Ⅰ、第二分支Ⅱ、第三分支Ⅲ，其特征在于：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向航天航空领域的超大工作空间激光加工机器人，其特征在于：包括机架、动平台、五个驱动电机、末端执行器、以及并联连接在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支；所述第一、二、三分支中的导轨均固定于机架上，滑块与导轨通过移动副连接；所述第一分支从机架到动平台顺序连接有导轨一、滑块一、四万向铰平行四边形机构；所述四万向铰平行四边形机构的T型件一固定连接在滑块一上，所述四万向铰平行四边形机构的T型杆二固定连接在动平台上；所述第二分支从机架到动平台顺序连接有导轨二、滑块二、长连杆三；所述长连杆三通过转动副七和转动副八与滑块二连接，动平台通过转动副九和转动副十与长连杆三连接；上述转动副七和转动副八垂直相交；上述转动副九和转动副十垂直相交；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁华锋，曹文熬，彭帅，闫樨霖，陈建宇，胡泊，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：