一种一体多臂协同铺带机器人装备制造技术

本发明专利技术属于航空航天技术领域，特别是涉及一种一体多臂协同铺带机器人装备，包括工业机器人，所述工业机器人末端安装多关节臂固定平台，所述多关节臂固定平台左右两端以固定倾角安装同结构的自适应混联辊压关节臂，所述多关节臂固定平台底端安装送进支撑机构，所述送进支撑机构末端与可调吸附器连接。本发明专利技术提出的一种一体多臂协同铺带机器人装备，以工业机器人为本体，具有大工作空间，运动灵活性高等优点；末端多关节臂相互协同进行布带抓取和辊压作业，并可同时进行翼型构件双侧辊压，工作效率高，还具有成本相对较低、结构紧凑、能耗小，以及调节方便、维护简单、实用性强等优点。实用性强等优点。实用性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种一体多臂协同铺带机器人装备


[0001]本专利技术涉及一种一体多臂协同铺带机器人装备。

技术介绍

[0002]航天飞行器在穿越和再入大气层的过程中会受到巨大的气动效应，为保证航天飞行器的飞行安全，航天飞行器表面的隔热层质量至关重要。目前航天飞行器的隔热层结构大多数以人工手动铺带复合材料为主，自动铺带设备铺带为辅。人工手动修整的方式进行铺带，不仅周期长、生产效率低，而且精度差，不能保证铺带的技术要求。传统铺带设备铺带对象单一，主要适用于大尺寸、大曲率构件且空间占用大。航天飞行器头部在气动外形设计方面逐步向翼型结构不断演变，由于翼型构件尺寸比较大，结构复杂，铺放过程中存在着多工序、负曲率等问题，故要求铺带设备具有工作空间大、运动灵活性高、承载能力强和模块化集成等特点。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种一体多臂协同铺带机器人装备，以工业机器人为本体，具有大工作空间，运动灵活性高等优点；末端多关节臂相互协同进行布带抓取和辊压作业，并可同时进行翼型构件双侧辊压，工作效率高，还具有成本相对较低、结构紧凑、能耗小，以及调节方便、维护简单、实用性强等优点。
[0004]本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特殊之处在于，
[0005]包括工业机器人，所述工业机器人末端安装多关节臂固定平台，所述多关节臂固定平台左右两端以固定倾角安装同结构的自适应混联辊压关节臂，所述多关节臂固定平台底端安装送进支撑机构，所述送进支撑机构末端与可调吸附器连接。
[0006]进一步地，上述自适应混联辊压关节臂包括两平移自由度并联机构、一转动自由度关节和自适应辊轮，所述两平移自由度并联机构末端与一转动自由度关节一端连接，所述自适应辊轮安装在一转动自由度关节另一端上；
[0007]所述两平移自由度并联机构包括固定基座、驱动电机组件、第一支链组件和第二支链组件，所述固定基座包括垂直分布的第一驱动电机支座和水平分布的第二驱动电机支座，所述驱动电机组件包括第一驱动电机组件和第二驱动电机组件；
[0008]第一驱动电机组件和第二驱动电机组件分别固定在第一驱动电机支座和第二驱动电机支座上，并分别与第一支链组件和第二支链组件一端连接，所述第一支链组件和第二支链组件的另一端均与一转动自由度关节一端连接，所述一转动自由度关节另一端与自适应辊轮连接。
[0009]进一步地，上述第一驱动电机组件包括第一驱动电机、第一联轴器和第一端面法兰；第二驱动电机组件包括第二驱动电机、第二联轴器和第二端面法兰。
[0010]所述第一驱动电机通过螺栓连接安装在所述固定基座中的所述第一驱动电机支
座上，所述第一端面法兰通过所述第一联轴器与第一驱动电机连接；所述第二驱动电机通过螺栓连接安装在所述固定基座中的所述第二驱动电机支座上，所述第二端面法兰通过所述第二联轴器与第二驱动电机连接。
[0011]进一步地，上述第一支链组件包括第一连杆、第一连接轴、第二连杆、第二连接轴和连接座。
[0012]所述第一连杆一端与第一端面法兰连接，另一端通过所述第一连接轴与所述第二连杆一端相连形成虎克铰，所述第二连接轴安装在所述第二连杆另一端上与所述连接座相连形成虎克铰；所述连接座与一转动自由度关节连接；第一端面法兰带动第一连杆在垂直平面转动。
[0013]进一步地，上述第二支链组件包括第三连杆、第三连接轴、第四连杆和第四连接轴。
[0014]所述第三连杆一端与第二端面法兰连接，另一端通过所述第三连接轴与所述第四连杆一端相连形成转动副，所述第四连杆的另一端通过第四连接轴与一转动自由度关节连接。第二端面法兰带动第三连杆在水平平面转动。
[0015]进一步地，上述一转动自由度关节包括第三驱动电机和U型连杆；U型连杆包括上翼、中间连接部和下翼；
[0016]所述第三驱动电机一端固定在连接座底端，另一端固定在所述U型连杆上翼，所述U型连杆下翼通过第四连接轴与所述第四连杆相连形成转动副。
[0017]进一步地，上述自适应辊轮包括姿态保持架，滑杆，弹簧连接座，第一弹簧，第二弹簧，第三弹簧，第五连接轴，辊轮盖板，第一平面轴承，辊轮和第二平面轴承；
[0018]所述姿态保持架与U型连杆的中间连接部连接，所述滑杆从所述姿态保持架、U型连杆的中间连接部内穿过，与所述第一弹簧同轴配合，所述滑杆末端与弹簧连接座连接，所述第一弹簧一端与所述姿态保持架相配合，另一端与所述弹簧连接座相配合，所述弹簧连接座前端有上、中、下耳。
[0019]所述辊轮盖板包括U型结构，U型结构背面有上、中、下耳，所述弹簧连接座中耳通过所述第五连接轴与所述辊轮盖板中耳相连形成转动副，所述第二弹簧一端连接所述弹簧连接座上耳，另一端连接所述辊轮盖板上耳，所述第三弹簧一端连接所述弹簧连接座下耳，另一端连接所述辊轮盖板下耳，所述辊轮盖板的两翼分别通过轴承与辊轮连接。
[0020]进一步地，上述送进支撑机构包括送进驱动组件和伸缩支链组件；所述送进驱动组件包括导套、推杆和中间连接座。所述导套一端通过螺栓连接安装在多关节臂固定平台底端，另一端与推杆同轴配合，所述中间连接座顶端有前耳和后耳，左、右和底端各有一耳，所述推杆末端与所述中间连接座顶端后耳连接。所述伸缩支链组件的数量为两个，两个伸缩支链组件对称设置在送进驱动组件的两侧。
[0021]所述伸缩支链组件包括基座、第一伸缩连杆和第二伸缩连杆，其中所述基座中设有垂直分布的第一支座和水平分布的第二支座。所述基座中的第一支座与多关节臂固定平台底端连接，所述基座中的第二支座与第一伸缩连杆一端连接，所述第一伸缩连杆另一端与所述第二伸缩连杆一端相连形成转动副，第二伸缩连杆另一端与中间连接座右耳相连形成转动副。
[0022]所述送进驱动组件中的所述中间连接座左右两端安装同结构的所述伸缩支链组
件，尺寸不同的连杆均通过转动副联接，且轴线互相平行，所述送进驱动组件与所述伸缩支链组件通过控制推杆运动实现送进，依靠闭链机构实现支撑。
[0023]进一步地，上述可调吸附器包括同步开合驱动组件、同步开合机构和吸附器驱动组件。
[0024]具体地，所述同步开合驱动组件包括第四驱动电机、蜗杆、第一蜗轮、第二蜗轮，其中所述第一蜗轮和第二蜗轮端面均开孔。
[0025]所述第四驱动电机安装在中间连接座内，第四驱动电机带动蜗杆转动，蜗杆带动第一蜗轮、第二蜗轮转动；
[0026]所述同步开合机构包括上盖板、前盖板、下盖板，前盖板两侧对称设有开合支链，所述开合支链包括第一中间连杆、第二中间连杆、第三中间连杆和末端连杆。
[0027]所述上盖板后端与中间连接座顶端前耳连接，所述下盖板后端与中间连接座底耳连接，所述前盖板顶、底、左和右端均有一耳，所述前盖板顶耳与所述上盖板前端连接，所述前盖板底耳与所述下盖板前端连接，两个第一中间连杆一端分别与第一蜗轮、第二蜗轮的端面孔相连接，所述第一中间连杆另一端与第二中间连杆一端连接，所述第二中间连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特征在于：包括工业机器人(1)，所述工业机器人(1)末端安装多关节臂固定平台(2)，所述多关节臂固定平台(2)左右两端以固定倾角安装同结构的自适应混联辊压关节臂(3)，所述多关节臂固定平台(2)底端安装送进支撑机构(4)，所述送进支撑机构(4)末端与可调吸附器(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特征在于：所述自适应混联辊压关节臂(3)包括两平移自由度并联机构(31)、一转动自由度关节(32)和自适应辊轮(33)，所述两平移自由度并联机构(31)末端与一转动自由度关节(32)一端连接，所述自适应辊轮(33)安装在一转动自由度关节(32)另一端上；所述两平移自由度并联机构(31)包括固定基座(11)、驱动电机组件、第一支链组件(13)和第二支链组件(14)，所述固定基座(11)包括垂直分布的第一驱动电机支座(111)和水平分布的第二驱动电机支座(112)，所述驱动电机组件包括第一驱动电机组件和第二驱动电机组件；第一驱动电机组件和第二驱动电机组件分别固定在第一驱动电机支座(111)和第二驱动电机支座(112)上，并分别与第一支链组件(13)和第二支链组件(14)一端连接，所述第一支链组件(13)和第二支链组件(14)的另一端均与一转动自由度关节(32)一端连接，所述一转动自由度关节(32)另一端与自适应辊轮(33)连接。3.根据权利要求2所述的一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特征在于：所述第一驱动电机组件包括第一驱动电机(121)、第一联轴器(122)和第一端面法兰(123)；第二驱动电机组件包括第二驱动电机(124)、第二联轴器(125)和第二端面法兰(126)；所述第一驱动电机(121)安装在固定基座(11)中的第一驱动电机支座(111)上，所述第一端面法兰(123)通过第一联轴器(122)与第一驱动电机(121)连接；所述第二驱动电机(124)安装在所述固定基座(11)中的第二驱动电机支座(112)上，所述第二端面法兰(126)通过所述第二联轴器(125)与第二驱动电机(124)连接。4.根据权利要求3所述的一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特征在于：所述第一支链组件(13)包括第一连杆(131)、第一连接轴(132)、第二连杆(133)、第二连接轴(134)和连接座(135)；所述第一连杆(131)一端与第一端面法兰(123)连接，另一端通过所述第一连接轴(132)与所述第二连杆(133)一端相连形成虎克铰，所述第二连接轴(134)安装在所述第二连杆(133)另一端上与所述连接座(135)相连形成虎克铰；所述连接座(135)与一转动自由度关节(32)连接；第一端面法兰(123)带动第一连杆(131)在垂直平面转动。5.根据权利要求4所述的一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特征在于：所述第二支链组件(14)包括第三连杆(141)、第三连接轴(142)、第四连杆(143)和第四连接轴(144)；所述第三连杆(141)一端与第二端面法兰(126)连接，另一端通过所述第三连接轴(142)与所述第四连杆(143)一端相连形成转动副，所述第四连杆(143)的另一端通过第四连接轴(144)与一转动自由度关节(32)连接。6.根据权利要求5所述的一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特征在于：
所述一转动自由度关节(32)包括第三驱动电机(21)和U型连杆(22)；U型连杆(22)包括上翼、中间连接部和下翼；所述第三驱动电机(21)一端固定在连接座(135)底端，另一端固定在所述U型连杆(22)上翼，所述U型连杆(22)下翼通过第四连接轴(144)与所述第四连杆(143)相连形成转动副。7.根据权利要求6所述的一种一体多臂协同铺带机器人装备，其特征在于：所述自适应辊轮(33)包括姿态保持架(301)、滑杆(302)、弹簧连接座(303)、第一弹簧(34)、第二弹簧(35)、第三弹簧(36)，第五连接轴(37)、辊轮盖板(38)和辊轮(310)；所述姿态保持架(301)与U型连杆(22)的中间连接部连接，所述滑杆(302)从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：房海蓉，辛阿庆，陈宇飞，李寅，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：