一种五自由度超大工作空间混联复合加工机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种五自由度超大工作空间混联复合加工机器人，属于机器人技术领域，包括机架、动平台、末端执行器、三个驱动电机、两个具有驱动的伸缩杆以及并联安装在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支、并联安装在滑台与末端执行器之间的第四、第五分支,其中第二分支与第三分支结构完全相同且对称布置，第四分支与第五分支结构完全相同且对称布置。本发明专利技术采用五分支并联机构构型实现五自由度运动，分支与机架通过滑轨连接，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。天领域具有良好的应用前景。天领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度超大工作空间混联复合加工机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种五自由度超大工作空间混联复合加工机器人。

技术介绍

[0002]近年来，在航空航天制造、汽车制造和大型船舶加工制造等领域，通过更换不同的末端工作头，同一机器人可以完成激光加工、切削加工和搅拌摩擦焊等多种加工任务，称之为复合加工机器人。
[0003]目前复合加工机器人多采用龙门式和悬臂式。龙门式加工机器人虽然精度较高，但运动部件重，占地面积大，惯性大，灵活性差，运动速度低，制造成本高昂；较于龙门式机器人，悬臂式加工机器人结构紧凑，灵活性高，但由于采用串联机构，存在刚度差和加工精度低的缺点。
[0004]现存文献已有少数并联机器人被用来完成复合加工任务。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、激光加工等工作，但该结构工作空间小，杆件易干涉；中国专利(CN 101497193 A)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A/C摆角头串联实现五轴运动，但其动平台安装有较大重量的串联机构转头，故杆件惯性大，速度不够高。现有的并联式复合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复合加工要求。

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：一种五自由度超大工作空间混联复合加工机器人，属于机器人技术领域；包括机架、动平台、末端执行器、三个驱动电机、两个具有驱动的伸缩杆以及并联安装在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支、并联安装在滑块与末端执行器之间的第四、第五分支；其中第三分支与第二分支结构完全相同且对称分布、第五分支和第四分支结构完全相同且对称分布；其特征在于：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；所述导轨一沿机架中心轴线固装在机架顶部、滑块一与导轨一通过移动副一连接，上述四万向铰机构平行四边形机构的T型件一固定在滑块一上，上述四万向铰平行四边机构的连杆四与动平台通过转动副六连接，转动副六轴线与动平台平行；上述的四万向铰平行四边形机构替换为四球铰平行四边形机构；
[0006]上述第二分支从机架到动平台顺序连接有导轨二、滑块二、连杆六；所述导轨二沿机架中心轴线固装在机架右侧、滑块二与导轨二通过移动副二连接，连杆六通过转动副七和转动副八与滑块二连接；连杆六通过转动副九和转动副十与动平台连接；上述转动副七和转动副八轴线相交；上述转动副九和转动副十轴线相交；
[0007]上述第四分支从滑台二到末端执行器连接有连杆十；上述连杆十通过转动副十
一、转动副十二、转动副十三与滑块二连接；上述连杆十通过转动副十四和转动副十五与末端执行器连接；上述转动副十一、转动副十二和转动副十三轴线汇交；上述转动副十四和转动副十五轴线垂直相交；上述的转动副十一、转动副十二和转动副十三替换为球副；
[0008]上述末端执行器与动平台通过转动副十六和转动副十七连接；上述转动副十六和转动副十七的轴线垂直相交；
[0009]上述分支导轨互相平行，第一分支的滑块一上安装有电机一，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电机二，第二分支的移动副二是驱动副；第三分支和第二分支具有相同的驱动方式；所述第四分支的连杆十为带直线驱动的伸缩杆；第五分支和第四分支具有相同的驱动方式。
[0010]本专利技术的实施例的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提出一种三移两转超大工作空间复合加工机器人，它是一种少分支的并联结构，能输出三个移动与两个转动。本机器人区别于其他复合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为本专利技术实例1一种五自由度超大工作空间混联复合加工机器人的整机结构示意图。
[0012]其中1
‑
机架、2
‑
加工平台、3
‑
工件、4
‑
末端执行器、5
‑
末端转台、6
‑
U型架、7
‑
动平台、a
‑
电机一、b
‑
电机二、c
‑
电机三、M1
‑
齿条直线滑块一、M2
‑
齿条直线滑块二、M3
‑
齿条直线滑块三、H1
‑
滑块一、H2
‑
滑块二、H3
‑
滑块三、
Ⅰ‑
第一分支、
Ⅱ‑
第二分支、
Ⅲ‑
第三分支、
Ⅳ‑
第四分支、
Ⅴ‑
第五分支、P
‑
四万向铰平行四边形机构。
[0013]图2为本专利技术实例1一种五自由度超大工作空间激光加工机器人的第一分支结构示意图。
[0014]其中T1
‑
T型件一、L1
‑
连杆一、L2
‑
连杆二、L3
‑
连杆三、L4
‑
连杆四、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
‑
转动副六、R16
‑
转动副十六、R17
‑
转动副十七、U1
‑
万向铰一，U2
‑
万向铰二，U3
‑
万向铰三，U4
‑
万向铰四，U8
‑
万向铰八。
[0015]图3为本专利技术实例1一种五自由度超大工作空间激光加工机器人的第二、四分支结构示意图。
[0016]T2
‑
T型件二、L5
‑
连杆五、L6
‑
连杆六、L7
‑
连杆七、L8
‑
连杆八、L9
‑
连杆九、L10
‑
连杆十、L11
‑
连杆十一、R7
‑
转动副七、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、U5
‑
万向铰五、U6
‑
万向铰六、U7
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五自由度超大工作空间混联复合加工机器人，其特征在于：包括机架、动平台、末端执行器、三个驱动电机、两个具有驱动的伸缩杆以及并联安装在机架与动平台之间的第一、第二、第三分支、并联安装在滑块与末端执行器之间的第四、第五分支；其中第三分支与第二分支结构完全相同且对称分布、第五分支和第四分支结构完全相同且对称分布；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；所述导轨一沿机架中心轴线固装在机架顶部、滑块一与导轨一通过移动副一连接，上述四万向铰机构平行四边形机构的T型件一固定在滑块一上，上述四万向铰平行四边机构的连杆四与动平台通过转动副六连接，转动副六轴线与动平台平行；上述第二分支从机架到动平台顺序连接有导轨二、滑块二、连杆六；所述导轨二沿机架中心轴线固装在机架右侧、滑块二与导轨二通过移动副二连接，连杆六通过转动副七和转动副八与滑块二连接；连杆六通过转动副九和转动副十与动平台连接；上述转动副七和转动副八轴线相交；上述转动副九和转动副十轴线相交；上...

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