【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人加工领域，特别涉及一种具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人。
技术介绍
1、随着机器人技术的不断发展，在工业加工的各个领域的应用越加广泛，机器人现场加工技术可用于多种加工任务，包括焊接、切割、磨削、钻孔等，适用于汽车制造、航空航天、建筑、金属加工等多个领域。
2、机器人能够以高速和高精度执行加工任务，减少了加工时间，提高了生产线的吞吐量，从而增加了生产效率。机器人执行加工任务时通常不需要休息，能够连续工作，减少了人力成本。此外，它们的精确性还减少了废品率，降低了废品处理和重新加工的成本，并且机器人在执行危险的或重复性高的任务时可以替代人工，从而减少了人员受伤的风险。
3、航空航天、重型装备以及大型钢结构中大量使用大型结构件，由于大型结构件尺寸庞大、形状复杂，通常需要对与其他构件相连接的部位进行局部加工。现有方法主要采用大型机床进行加工，转运、安装定位以及加工成本较高，且生产效率低下。因此亟需一种便携式且能快速应用于现场加工的机器人系统。
4、测控一体化的加工机器人结合了测量和控制功能，能够实时监测工件的位置、尺寸和形状，通过即时反馈调整加工过程，确保加工过程的高精度和一致性。一旦测量结果显示工件存在偏差，机器人可以自动修正加工路径，以消除这些偏差，从而提高产品质量并减少废品率。测控一体化机器人可以采集大量的加工数据，这些数据可用于分析和优化生产过程，改进产品设计，并预测设备维护需求。
5、综合而言，测控一体化的加工机器人不仅能提高生产效率和产品质量，还能大幅
6、并联机器人的形式多种多样，发展至今，被广泛应用于军工、医疗、工业等领域，由于并联机器人的机构特点，使得它具有更好的承载能力，采用并联机构的现场加工机器人可以具有更高的加工精度，承受更高的切削力，使得加工机器人的应用范围大大增加。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术提供一种具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，以实现对大型工件的现场加工。该机器人采用分体式结构，以方便现场装调和运输，同时可以实现测量加工一体化，将本专利技术机器人用于现场加工不仅能提高生产效率和产品质量，还能降低生产成本，提高加工系统的灵活性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，包括动平台和n个底座，n＝1～4；所述动平台与每个底座之间均分别连接有伸缩支撑-测量组件；所述动平台的底部通过安装侧板固定连接有主轴电机，所述主轴电机的输出端设有加工主轴；所述底座为磁吸式底座，所述磁吸式底座通过磁力作用或螺栓连接的方式与被加工工件吸附或固定；所述伸缩支撑-测量组件包括m个结构相同的伸缩支链和一个伸缩测量臂，m＝2～4；所述伸缩支链与所述的动平台之间通过虎克铰连接，所述伸缩支链与所述的底座之间通过球铰连接；所述伸缩测量臂的两端与所述动平台和底座之间均为球铰连接；所述伸缩支链包括同轴嵌套设置的伸缩驱动外套杆和丝杠，所述伸缩支链搭载一个伸缩驱动电机，所述伸缩驱动外套杆内设有与所述丝杠配合的螺母；所述伸缩驱动电机通过传动机构带动所述螺母转动，使得丝杠相对所述伸缩驱动外套杆轴向移动，从而改变所述伸缩支链的长度，进而带动所述动平台多维运动；所述伸缩驱动电机反馈所述伸缩支链的长度信息；所述伸缩测量臂包括测量装置、伸缩测量外杆和伸缩测量内杆，所述伸缩测量外杆和伸缩测量内杆之间为同轴嵌装、且为滑动连接；所述测量装置固定在所述伸缩测量外杆上，用于测量所述伸缩测量臂的长度变化。
3、进一步讲，本专利技术所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其中：
4、所述测量装置是光栅尺或是位移传感器，所述测量装置静态或动态采集机器人不同位形下所述伸缩测量臂的长度变化信息，通过软件计算出机器人的结构参数，实现加工机器人的自标定过程，且在机器人运动过程中实时反馈和校正机器人的位姿。
5、所述伸缩驱动外套杆设有轴向开槽，所述丝杠的上端设有插装在所述轴向开槽内的限位销，所述限位销与所述伸缩驱动外套杆滑动连接。
6、所述传动机构为皮带传动机构，包括与所述伸缩驱动电机的输出轴固定连接的小带轮和与所述螺母固定连接的大带轮，所述伸缩驱动电机转动带动所述小带轮转动，进而通过皮带带动所述大带轮转动，所述大带轮带动与其固定连接的丝杠螺母转动，进而将所述伸缩驱动电机的旋转运动转化为所述伸缩支链的伸缩运动。
7、特别强调的是：本专利技术中，所述底座上设有的用于球铰连接所述伸缩测量臂的球铰碗的数量为l，l+m＝6；所述伸缩测量臂通过分别与l个固定连接于所述底座上的球铰碗连接，从而得到每个底座的六个自由度信息，使得所述底座与所述动平台的姿态一一对应。
8、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
9、本专利技术采用分体式布置形式，可快速拆装，方便运输及现场操作；同时该机器人实现加工和测量一体化，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，提高现场加工的灵活性；采用了并联结构，使得机构约束刚度高，运动部件质量小、精度高、可靠性高；可以有效减轻加工主轴的惯量，提升动态性能。
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1.一种具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，包括动平台(13)和N个底座，N＝1～4；所述动平台(13)与每个底座之间均分别连接有伸缩支撑-测量组件；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述测量装置是光栅尺或是位移传感器(6)，所述测量装置静态或动态采集机器人不同位形下所述伸缩测量臂的长度变化信息，通过软件计算出机器人的结构参数，实现加工机器人的自标定过程，且在机器人运动过程中实时反馈和校正机器人的位姿。
3.根据权利要求1所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述伸缩支链与所述的动平台(13)之间虎克铰连接的结构是：虎克铰(12)固定连接于所述动平台(13)的底部，所述伸缩支链中的伸缩驱动外套杆(9)的上端与所述虎克铰(12)连接；所述伸缩支链与所述底座之间球铰连接的结构是：所述底座的上面设有伸缩支链球铰碗(19)，所述丝杠(3)的下端通过球铰与所述伸缩支链球铰碗(19)连接。
4.根据权利要求3所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述
5.根据权利要求1所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述传动机构为皮带传动机构，包括与所述伸缩驱动电机(8)的输出轴固定连接的小带轮(5)和与所述螺母固定连接的大带轮(4)，所述伸缩驱动电机(8)转动带动所述小带轮(5)转动，进而通过皮带(17)带动所述大带轮(4)转动，所述大带轮(4)带动与其固定连接的丝杠螺母转动，进而将所述伸缩驱动电机(8)的旋转运动转化为所述伸缩支链的伸缩运动。
6.根据权利要求1所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述伸缩测量臂的两端分别与所述动平台(13)及底座之间的球铰连接结构是：所述动平台(13)的底面设有伸缩测量臂球铰碗A(14)，所述底座的上面设有伸缩测量臂球铰碗B(2)，所述伸缩测量外杆(7)的顶部通过球铰与所述伸缩测量臂球铰碗A(14)连接，所述伸缩测量内杆(18)的底部通过球铰与与所述伸缩测量臂球铰碗B(2)连接。
7.根据权利要求6所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述底座上设有的所述伸缩测量臂球铰碗B(2)的数量为L，L+M＝6；所述伸缩测量臂通过分别与L个固定连接于所述底座上的伸缩测量臂球铰碗B(2)连接；从而得到每个底座的六个自由度信息，使得所述底座与所述动平台(13)的姿态一一对应。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，包括动平台(13)和n个底座，n＝1～4；所述动平台(13)与每个底座之间均分别连接有伸缩支撑-测量组件；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述测量装置是光栅尺或是位移传感器(6)，所述测量装置静态或动态采集机器人不同位形下所述伸缩测量臂的长度变化信息，通过软件计算出机器人的结构参数，实现加工机器人的自标定过程，且在机器人运动过程中实时反馈和校正机器人的位姿。
3.根据权利要求1所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述伸缩支链与所述的动平台(13)之间虎克铰连接的结构是：虎克铰(12)固定连接于所述动平台(13)的底部，所述伸缩支链中的伸缩驱动外套杆(9)的上端与所述虎克铰(12)连接；所述伸缩支链与所述底座之间球铰连接的结构是：所述底座的上面设有伸缩支链球铰碗(19)，所述丝杠(3)的下端通过球铰与所述伸缩支链球铰碗(19)连接。
4.根据权利要求3所述的具有自标定功能的现场测量与加工一体机器人，其特征在于，所述伸缩驱动外套杆(9)设有轴向开槽，所述丝杠(3)的上端设有插装在所述轴向开槽内的限位销，所述限位销与所述伸缩驱动外套杆(9)滑动连接。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王攀峰，王帅，孙涛，李佳星，赵学满，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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