專利名稱：一種并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆孔機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鉆孔機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功 能的一種機(jī)器。它可以接受人類智慧，也可以按照預(yù)先編排的程序執(zhí)行。鉆孔機(jī)器人在工 業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是精密加工等對(duì)精度要求高 的作業(yè)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工和生產(chǎn)裝配等工序上，以及煤礦等障礙物多、環(huán)境條件惡劣的 工作場(chǎng)所中?，F(xiàn)有的鉆孔機(jī)器人基本上都屬于關(guān)節(jié)機(jī)器人，因其具有較大工作空間和較為 靈活的動(dòng)作得到了廣泛應(yīng)用。但這類傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)因其自身結(jié)構(gòu)的限制，電 機(jī)都需要安裝在連接處，會(huì)導(dǎo)致手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積、機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性 能較差等問題，難以滿足高速高精度定位、多角度可調(diào)等鉆孔作業(yè)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)，解決傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián) 鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的電機(jī)安裝在其鉸接處，導(dǎo)致手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積、 機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能較差、負(fù)荷量較輕，難安裝體積、重量較大的工作裝置，難保證高速高精度 定位、多角度可調(diào)鉆孔作業(yè)要求等問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)， 包括可控調(diào)整支鏈、帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架。其結(jié)構(gòu)和連接方式 為其中，所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上。第一可控調(diào)整支鏈由第一主動(dòng)桿、第一連桿組成。第一主動(dòng)桿一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng) 副連接到機(jī)架上，另一端通過第一胡克鉸與第一連桿連接。第一連桿另一端通過第一球面 副與動(dòng)平臺(tái)連接。所述第一主動(dòng)桿由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。第二可控調(diào)整支鏈由第二主動(dòng)桿、第二連桿組成。第二主動(dòng)桿一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng) 副連接到機(jī)架上，另一端通過第二胡克鉸與第二連桿連接。第二連桿另一端通過第二球面 副與動(dòng)平臺(tái)連接。所述第二主動(dòng)桿由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。第三可控調(diào)整支鏈由第三主動(dòng)桿、第三連桿組成。第三主動(dòng)桿一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng) 副連接到機(jī)架上，另一端通過第三胡克鉸與第三連桿連接。第三連桿另一端通過第三球面 副與動(dòng)平臺(tái)連接。所述第三主動(dòng)桿由第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。第四可控調(diào)整支鏈由第四主動(dòng)桿、第四連桿組成。第四主動(dòng)桿一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng) 副連接到機(jī)架上，另一端通過第四胡克鉸與第四連桿連接。第四連桿另一端通過第四球面 副與動(dòng)平臺(tái)連接。所述第四主動(dòng)桿由第四伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈由第五主動(dòng)桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿組成， 第五主動(dòng)桿一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿連接，第五連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第六連桿、第七連桿連接，第六連桿另一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng) 副與機(jī)架連接，第七連桿另一端通過第五球面副與動(dòng)平臺(tái)連接。所述第五主動(dòng)桿由第五伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述動(dòng)平臺(tái)有法蘭盤，動(dòng)平臺(tái)通過第一球面副、第二球面副、第三球面副、第四球 面副、第五球面副分別與第一可控調(diào)整支鏈、第二可控調(diào)整支鏈、第三可控調(diào)整支鏈、第四 可控調(diào)整支鏈、帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈連接。所述法蘭盤上可安裝鉆槍、噴涂裝置、焊槍等 各種末端執(zhí)行器。所述機(jī)架上安裝有第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)、 第五伺服電機(jī)，各伺服電機(jī)平行布置。機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)在工作 空間內(nèi)靈活多變工作要求。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于1，采用帶閉環(huán)子鏈的并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，不僅具有傳統(tǒng)并聯(lián)機(jī)器人剛度重量比大，承 載能力強(qiáng)、誤差累積小等優(yōu)點(diǎn)，而且比傳統(tǒng)并聯(lián)式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間大，更靈活。2，所有伺服電機(jī)均安裝在機(jī)架上，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)慣量小，動(dòng)力學(xué)性能好，能較好滿足 各類高精度大載荷鉆孔作業(yè)的需求。


圖1為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)第一可控調(diào)整支鏈結(jié)構(gòu)示意 圖。圖3為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)第二可控調(diào)整支鏈結(jié)構(gòu)示意 圖。圖4為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)第三可控調(diào)整支鏈結(jié)構(gòu)示意 圖。圖5為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)第四可控調(diào)整支鏈結(jié)構(gòu)示意 圖。圖6為為本發(fā)明所并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)中心支鏈機(jī)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)伺服電機(jī)布置示意圖。圖8為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)球副布置示意圖。圖9為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)法蘭盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)安裝在平臺(tái)上的第一種工作 狀態(tài)示意圖。圖11為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)安裝在平臺(tái)上的第二種工作 狀態(tài)示意圖。圖12為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)安裝在平臺(tái)上的第三種工作 狀態(tài)示意圖。圖13為本發(fā)明所述并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)安裝在平臺(tái)上的第四種工作 狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。對(duì)照?qǐng)D1、7、8和9，一種并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括一條帶閉環(huán)子鏈的 中心支鏈、四條可控調(diào)整支鏈、帶法蘭盤15的動(dòng)平臺(tái)13、機(jī)架2及回轉(zhuǎn)平臺(tái)1。所述機(jī)架2 安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)1上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)在工作空間內(nèi)的靈活多變的工作要求。對(duì)照?qǐng)D1、2，所述第一可控調(diào)整支鏈由第一主動(dòng)桿6、第一連桿10組成。第一主動(dòng) 桿6 —端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副3連接到機(jī)架2上，另一端通過第一胡克鉸7與第一連桿10連接。 第一連桿10另一端通過第一球面副12與動(dòng)平臺(tái)13連接。所述第一主動(dòng)桿6由第一伺服 電機(jī)34驅(qū)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D1、3，所述第二可控調(diào)整支鏈由第二主動(dòng)桿23、第二連桿8組成。第二主動(dòng) 桿23 —端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副M連接到機(jī)架2上，另一端通過第二胡克鉸22與第二連桿8連 接。第二連桿8另一端通過第二球面副11與動(dòng)平臺(tái)13連接。所述第二主動(dòng)桿23由第二 伺服電機(jī)35驅(qū)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D1、4，所述第三可控調(diào)整支鏈由第三主動(dòng)桿31、第三連桿20組成。第三主 動(dòng)桿31 —端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副33連接到機(jī)架2上，另一端通過第三胡克鉸沈與第三連桿20 連接。第三連桿20另一端通過第三球面副16與動(dòng)平臺(tái)13連接。所述第三主動(dòng)桿31由第 三伺服電機(jī)36驅(qū)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D1、5，所述第四可控調(diào)整支鏈由第四主動(dòng)桿觀、第四連桿18組成。第四主 動(dòng)桿觀一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副30連接到機(jī)架2上，另一端通過第四胡克鉸25與第四連桿18 連接。第四連桿18另一端通過第四球面副17與動(dòng)平臺(tái)13連接。所述第四主動(dòng)桿觀由第 四伺服電機(jī)37驅(qū)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D1、6，所述帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈由第五主動(dòng)桿四、第五連桿21、第六連桿 5、第七連桿19組成，第五主動(dòng)桿四一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副32與機(jī)架2連接，另一端通過第 六轉(zhuǎn)動(dòng)副27與第五連桿21連接，第五連桿21另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副9與第六連桿5、第七 連桿19連接，第六連桿5另一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副4與機(jī)架2連接，第七連桿19另一端通過 第五球面副14與動(dòng)平臺(tái)13連接。所述第五主動(dòng)桿四由第五伺服電機(jī)38驅(qū)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D8、9，所述動(dòng)平臺(tái)13有法蘭盤15，動(dòng)平臺(tái)13通過第一球面副12、第二球面 副11、第三球面副16、第四球面副17、第五球面副14分別與第一可控調(diào)整支鏈、第二可控調(diào) 整支鏈、第三可控調(diào)整支鏈、第四可控調(diào)整支鏈、帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈連接。所述法蘭盤 15上安裝鉆槍、噴涂裝置、焊槍等各種末端執(zhí)行器。對(duì)照?qǐng)D7，所述機(jī)架2上安裝有第一伺服電機(jī)34、第二伺服電機(jī)35、第三伺服電機(jī) 36、第四伺服電機(jī)37、第五伺服電機(jī)38，各伺服電機(jī)平行布置。機(jī)架2安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)1上， 實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)在工作空間內(nèi)靈活多變的鉆孔工作要求。對(duì)照?qǐng)D10，所述空間并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一伺服電機(jī)34、第二伺 服電機(jī)35、第三伺服電機(jī)36、第四伺服電機(jī)37、第五伺服電機(jī)38聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，并配合回轉(zhuǎn)平臺(tái) 1的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成正前方低位鉆孔任務(wù)。對(duì)照?qǐng)D11，所述空間并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一伺服電機(jī)34、第二伺 服電機(jī)35、第三伺服電機(jī)36、第四伺服電機(jī)37、第五伺服電機(jī)38聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，并配合回轉(zhuǎn)平臺(tái) 1的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成右上方高位鉆孔任務(wù)。
對(duì)照?qǐng)D12，所述空間并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一可控調(diào)整支鏈、第二 可控調(diào)整支鏈、第三可控調(diào)整支鏈、第四可控調(diào)整支鏈的配合，完成動(dòng)平臺(tái)的姿態(tài)調(diào)整工 作。對(duì)照?qǐng)D13，所述空間并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一伺服電機(jī)34、第二伺 服電機(jī)35、第三伺服電機(jī)36、第四伺服電機(jī)37、第五伺服電機(jī)38聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，并配合回轉(zhuǎn)平臺(tái) 1的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成正前方遠(yuǎn)處鉆孔任務(wù)。
權(quán)利要求
1. 一種并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)，基特征在于，該機(jī)構(gòu)包括可控調(diào)整支鏈、帶閉 環(huán)子鏈的中心支鏈、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和機(jī)架，其結(jié)構(gòu)和連接方式為第一可控調(diào)整支鏈由第一主動(dòng)桿、第一連桿組成，第一主動(dòng)桿一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連 接到機(jī)架上，另一端通過第一胡克鉸與第一連桿連接，第一連桿另一端通過第一球面副與 動(dòng)平臺(tái)連接，所述第一主動(dòng)桿由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第二可控調(diào)整支鏈由第二主動(dòng)桿、第二連桿組成，第二主動(dòng)桿一端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副連 接到機(jī)架上，另一端通過第二胡克鉸與第二連桿連接，第二連桿另一端通過第二球面副與 動(dòng)平臺(tái)連接，所述第二主動(dòng)桿由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第三可控調(diào)整支鏈由第三主動(dòng)桿、第三連桿組成，第三主動(dòng)桿一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副連 接到機(jī)架上，另一端通過第三胡克鉸與第三連桿連接，第三連桿另一端通過第三球面副與 動(dòng)平臺(tái)連接，所述第三主動(dòng)桿由第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第四可控調(diào)整支鏈由第四主動(dòng)桿、第四連桿組成，第四主動(dòng)桿一端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副連 接到機(jī)架上，另一端通過第四胡克鉸與第四連桿連接，第四連桿另一端通過第四球面副與 動(dòng)平臺(tái)連接，所述第四主動(dòng)桿由第四伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈由第五主動(dòng)桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿組成，第五 主動(dòng)桿一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副與機(jī)架連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿連接，第五連 桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第六連桿、第七連桿連接，第六連桿另一端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與 機(jī)架連接，第七連桿另一端通過第五球面副與動(dòng)平臺(tái)連接，所述第五主動(dòng)桿由第五伺服電 機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述動(dòng)平臺(tái)有法蘭盤，動(dòng)平臺(tái)通過第一球面副、第二球面副、第三球面副、第四球面副、 第五球面副分別與第一可控調(diào)整支鏈、第二可控調(diào)整支鏈、第三可控調(diào)整支鏈、第四可控調(diào) 整支鏈、帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈連接，所述機(jī)架上安裝有第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)、第四伺服電機(jī)、第五 伺服電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式鉆孔機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)平臺(tái)、機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)、帶閉環(huán)子鏈的中心支鏈和可控調(diào)整支鏈。所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，回轉(zhuǎn)平臺(tái)可安裝在各類行走裝置或固定裝置上，機(jī)架上安裝有五臺(tái)伺服電機(jī)。動(dòng)平臺(tái)背部有五個(gè)球副，動(dòng)平臺(tái)上的法蘭盤用于安裝鉆槍、噴涂裝置、焊槍等不同設(shè)備。本機(jī)構(gòu)所有伺服電機(jī)均安裝在機(jī)架上，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)慣量小、動(dòng)力學(xué)性能好、拆裝方便、擴(kuò)展能力強(qiáng)，能滿足高精度大載荷鉆孔等多方面工作的要求。
文檔編號(hào)B25J9/10GK102085657SQ201110029309
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者周曉蓉, 張 林, 李巖舟, 溫芳, 潘宇晨, 王紅州, 蔡敢為, 陳淵 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)