五自由度串并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式焊接機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，該焊接機(jī)器人的底座與轉(zhuǎn)盤(pán)連接，轉(zhuǎn)盤(pán)與第一主動(dòng)桿連接，轉(zhuǎn)盤(pán)與第二主動(dòng)桿連接，轉(zhuǎn)盤(pán)與支撐桿連接，第一主動(dòng)桿與第一連桿連接，第二主動(dòng)桿與第二連桿連接，支撐桿與第二連桿連接，第三連桿與第一連桿連接，第三連桿與支撐桿連接，第三連桿與第四連桿連接，第三連桿與送絲機(jī)連接，第四連桿與第五連桿連接，第五連桿與焊槍連接。本發(fā)明剛度大，慣性小，殘余振動(dòng)小，使用壽命長(zhǎng)，串并聯(lián)結(jié)合，優(yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)，使五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的性能更好。
【專利說(shuō)明】
五自由度串并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式焊接機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]機(jī)器人的產(chǎn)生和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式。機(jī)器人可以完成長(zhǎng)時(shí)間的高頻率重復(fù)性工作，減少人的疲勞;可以代替人類在惡劣危險(xiǎn)的環(huán)境下可靠地完成任務(wù)，保護(hù)人的安全;可以憑借精準(zhǔn)的操作完成工作，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而得到工業(yè)界廣泛應(yīng)用，焊接機(jī)器人是其中很典型的一種。通常焊接機(jī)器人采用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人基本設(shè)計(jì)。
[0003]傳統(tǒng)的焊接機(jī)器人為了實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的在空間中的任意運(yùn)動(dòng)，往往采取串聯(lián)式機(jī)構(gòu)，而串聯(lián)式機(jī)構(gòu)需要將電機(jī)放在各個(gè)關(guān)節(jié)上。串聯(lián)式焊接機(jī)器人已經(jīng)被做了很多的研究，技術(shù)相對(duì)成熟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，控制簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)空間大優(yōu)點(diǎn)。但是由于所有關(guān)節(jié)集中在一條運(yùn)動(dòng)鏈上，會(huì)有累積誤差逐級(jí)放大，離心力大，殘余振動(dòng)大，負(fù)載能力差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，能夠克服串聯(lián)式焊接機(jī)器人由于所有關(guān)節(jié)集中在一條運(yùn)動(dòng)鏈上，累積誤差逐級(jí)放大，離心力大，殘余振動(dòng)大，負(fù)載能力差的缺陷。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，包括底座、轉(zhuǎn)盤(pán)、第一主動(dòng)桿、第二主動(dòng)桿、支撐桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、 送絲機(jī)以及焊槍，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0006]所述底座通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與轉(zhuǎn)盤(pán)連接，轉(zhuǎn)盤(pán)第一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一主動(dòng)桿連接，轉(zhuǎn)盤(pán)第二端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿連接，轉(zhuǎn)盤(pán)第三端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與支撐桿第三端連接，第一主動(dòng)桿通過(guò)五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿一端連接，第二主動(dòng)桿通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿一端連接，支撐桿第二端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿另一端連接，第三連桿通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿另一端連接，第三連桿通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與支撐桿第一端連接， 第三連桿一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿一端連接，第三連桿另一端與送絲機(jī)連接，第四連桿另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿一端連接，第五連桿另一端與焊槍連接。
[0007]所述的轉(zhuǎn)盤(pán)由第一轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0008]所述第一主動(dòng)桿由第二轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0009]所述第二主動(dòng)桿由第三轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副由第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0010]所述第四連桿由第十轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十轉(zhuǎn)動(dòng)副由第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)。[〇〇11]所述第五連桿由第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副由第五電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0012]所述的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行。
[0013]本發(fā)明的突出創(chuàng)新點(diǎn)在于:
[0014]與傳統(tǒng)的串聯(lián)式焊接機(jī)器人相比，五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人上半部分采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)，增加末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)空間，下半部分采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，使其具有較大的負(fù)載能力，增加機(jī)器人的穩(wěn)定性，將關(guān)節(jié)的電機(jī)放在底座上，減少振動(dòng)的累積，縮短運(yùn)動(dòng)鏈，減小離心力。
[0015]將兩個(gè)大電機(jī)放在底盤(pán)上，減少了運(yùn)動(dòng)鏈的重量?！靖綀D說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的底盤(pán)示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的第三連桿示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0019]以下通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，包括底座1、轉(zhuǎn)盤(pán)3、第一主動(dòng)桿4、第二主動(dòng)桿21、支撐桿16、第一連桿7、第二連桿19、第三連桿10、第四連桿12、第五連桿15、送絲機(jī)9以及焊槍17,具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0021]所述底座1通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2與轉(zhuǎn)盤(pán)3連接，轉(zhuǎn)盤(pán)3第一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副6與第一主動(dòng)桿4連接，轉(zhuǎn)盤(pán)3第二端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副22與第二主動(dòng)桿21連接，轉(zhuǎn)盤(pán)3第三端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副23與支撐桿16第三端連接，第一主動(dòng)桿4通過(guò)五轉(zhuǎn)動(dòng)副5與第一連桿7—端連接，第二主動(dòng)桿21通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副18與第二連桿19 一端連接，支撐桿16第二端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副20與第二連桿19另一端連接，第三連桿10通過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副8與第一連桿7另一端連接，第三連桿 10通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副13與支撐桿16第一端連接，第三連桿10—端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副11與第四連桿12—端連接，第三連桿10另一端與送絲機(jī)9連接，第四連桿12另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副14 與第五連桿15—端連接，第五連桿15另一端與焊槍17連接。
[0022]所述的轉(zhuǎn)盤(pán)3由第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2驅(qū)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)；第一主動(dòng)桿4由第二轉(zhuǎn)動(dòng)副6驅(qū)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副6由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng);第二主動(dòng)桿21由第三轉(zhuǎn)動(dòng)副22驅(qū)動(dòng)，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副22由第三電機(jī)驅(qū)動(dòng);第四連桿12由第十轉(zhuǎn)動(dòng)副11驅(qū)動(dòng)，第十轉(zhuǎn)動(dòng)副11由第四電機(jī)驅(qū)動(dòng);第五連桿15由第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副14驅(qū)動(dòng)，第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副14由第五電機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副6、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副22、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副23、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副5、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副18、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副20、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副8與第九轉(zhuǎn)動(dòng)副13的軸線相互平行。[〇〇23] 工作原理及過(guò)程:[〇〇24]首先通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2,第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人可以在360度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng);第一主動(dòng)桿4和第二主動(dòng)桿21由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一主動(dòng)桿4通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)控制第三連桿10的擺動(dòng);第二主動(dòng)桿21通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)控制支撐桿16的搖動(dòng);第四連桿12和第五連桿15由伺服電機(jī)，形成串聯(lián)手臂連接末端的焊槍17。轉(zhuǎn)盤(pán)3、第一主動(dòng)桿4、第二主動(dòng)桿21、第四連桿12和第五連桿15這五個(gè)動(dòng)力輸入點(diǎn)相配合，完成對(duì)末端的焊槍的控制，完成焊接作業(yè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，包括底座、轉(zhuǎn)盤(pán)、第一主動(dòng)桿、第二主 動(dòng)桿、支撐桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、送絲機(jī)以及焊槍，其特 征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:所述底座通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與轉(zhuǎn)盤(pán)連接，轉(zhuǎn)盤(pán)第一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一主動(dòng)桿連 接，轉(zhuǎn)盤(pán)第二端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二主動(dòng)桿連接，轉(zhuǎn)盤(pán)第三端通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與支撐桿 第三端連接，第一主動(dòng)桿通過(guò)五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿一端連接，第二主動(dòng)桿通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副 與第二連桿一端連接，支撐桿第二端通過(guò)第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿另一端連接，第三連桿通 過(guò)第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿另一端連接，第三連桿通過(guò)第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與支撐桿第一端連接，第 三連桿一端通過(guò)第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿一端連接，第三連桿另一端與送絲機(jī)連接，第四連 桿另一端通過(guò)第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿一端連接，第五連桿另一端與焊槍連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述的 轉(zhuǎn)盤(pán)由第一轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 一主動(dòng)桿由第二轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 二主動(dòng)桿由第三轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第三轉(zhuǎn)動(dòng)副由第三電機(jī)驅(qū)動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 四連桿由第十轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十轉(zhuǎn)動(dòng)副由第四電機(jī)驅(qū)動(dòng)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 五連桿由第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副由第五電機(jī)驅(qū)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述的 第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副、 第九轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線相互平行。
【文檔編號(hào)】B25J9/10GK105945918SQ201610464088
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】蔡敢為, 段銘鈺, 任華麗, 唐劍波, 吳承亮, 李洪漢, 葉兵
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)