一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人，由機(jī)架、機(jī)身、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第十連桿、第十一連桿、第十二連桿和末端執(zhí)行器連接成并聯(lián)的四個(gè)可控四桿機(jī)構(gòu)閉環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)子鏈和一個(gè)串聯(lián)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主鏈，子鏈控制主鏈連桿在子鏈所在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，第一連桿和機(jī)身的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的空間運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明通過四個(gè)閉環(huán)子鏈和機(jī)身的合成運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)控制，通過多個(gè)連桿與機(jī)身的連接，實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的空間運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行器靈活度更高，工作空間比以往的機(jī)器人更大，而且?guī)сq鏈的連桿能做成輕桿，使整個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)力性能更好且易于控制。
【專利說明】一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002] 點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)組成，由于為 了適應(yīng)靈活動(dòng)作的工作要求，通常點(diǎn)焊機(jī)器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)，一般具 有六個(gè)自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動(dòng)方式有液壓驅(qū)動(dòng)和電氣驅(qū) 動(dòng)兩種。其中電氣驅(qū)動(dòng)具有保養(yǎng)維修簡(jiǎn)便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因此 應(yīng)用較為廣泛。點(diǎn)焊機(jī)器人按照示教程序規(guī)定的動(dòng)作、順序和參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè)，其過程是 完全自動(dòng)化的，并且具有與外部設(shè)備通信的接口，可以通過這一接口接受上一級(jí)主控與管 理計(jì)算機(jī)的控制命令進(jìn)行工作。
[0003] 傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人為了實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器在工作空間中多個(gè)自由度的靈巧操作，它 的運(yùn)動(dòng)鏈往往具有多個(gè)關(guān)節(jié)，通過控制各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器對(duì)工作空間 中任意連續(xù)軌跡的跟蹤運(yùn)動(dòng)。一般而言，串聯(lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作空間大、操作靈活、 正向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解簡(jiǎn)便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是由于所有關(guān)節(jié)都集中在一條運(yùn)動(dòng)鏈上，串聯(lián)機(jī)器 人存在關(guān)節(jié)誤差累積效應(yīng)，末端執(zhí)行器所能達(dá)到的位置精度往往有限，而較低的末端執(zhí)行 器剛度和負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)一步限制了串聯(lián)機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的性能。
[0004] 并聯(lián)機(jī)器人和傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)器人相比較，具有無累積誤差、精度較高、結(jié)構(gòu)緊湊、 承載能力大、剛度高且末端執(zhí)行器慣性小等特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái) 的位置，這樣運(yùn)動(dòng)部分重量輕，速度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好；但是并聯(lián)機(jī)器人的明顯缺點(diǎn)是工作空 間小和結(jié)構(gòu)復(fù)雜。含有對(duì)稱機(jī)構(gòu)式的閉環(huán)子鏈的并聯(lián)機(jī)器人的性能則更加優(yōu)越，它采用圓 柱坐標(biāo)型和關(guān)節(jié)坐標(biāo)型的機(jī)械手能有效而快捷的對(duì)末端機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)剛度好、機(jī)械 傳動(dòng)精度高、工作空間大、機(jī)械傳動(dòng)損耗小、無累積誤差，能輸出較大的動(dòng)力，具有良好的控 制功能。此含并聯(lián)閉環(huán)子鏈的機(jī)器人采用間接驅(qū)動(dòng)方式，還能有效的減小驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)所需要 的力矩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人，解決傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)器 人關(guān)于所需力矩大，剛度低和定位精度差的缺點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的：一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人， 包括機(jī)架、機(jī)身、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿、 第八連桿、第九連桿、第十連桿、第i 連桿、第十二連桿和末端執(zhí)行器；
[0007] 機(jī)身第一個(gè)連接端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，機(jī)身第二個(gè)連接端通過第二轉(zhuǎn) 動(dòng)副與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿第一個(gè)連接端連 接，第二連桿第二個(gè)連接端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿一端連接，第三連桿另一端通過第 五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第四連桿一端連接，第四連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第三個(gè)連接端 連接，第二連桿第三個(gè)連接端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第一個(gè)連接端連接，機(jī)身第三個(gè) 連接端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第二個(gè)連接端連接，第五連桿第四個(gè)連接端通過第九轉(zhuǎn) 動(dòng)副與第六連桿第一個(gè)連接端連接，第六連桿第二個(gè)連接端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第七連桿連 接，第七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九連桿第二個(gè)連接端連接，第六連桿第三個(gè)連 接端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第八連桿一端連接，第八連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九連 桿第三個(gè)連接端連接，第九連桿第一個(gè)連接端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第五個(gè)連接端 連接，第九連桿第四個(gè)連接端與第十連桿一端剛性連接，第十連桿另一端通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng) 副與第十一連桿一端連接，第十一連桿另一端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第十二連桿一端連接， 第十二連桿另一端通過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副與末端執(zhí)行器連接；
[0008] 所述的機(jī)身通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一連桿通過第二 轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第十一連桿通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副 通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第十二連桿通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，末端執(zhí)行 器通過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)；
[0009] 所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副垂直于機(jī)架，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、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十二轉(zhuǎn) 動(dòng)副和第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
[0010] 本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于：
[0011] 1、通過兩個(gè)并聯(lián)閉環(huán)子鏈，提高了機(jī)器人機(jī)構(gòu)的剛度，并且閉環(huán)子鏈機(jī)構(gòu)式的設(shè) 計(jì)大大提高機(jī)器人的工作空間，能避免機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置，微調(diào)裝置能使機(jī)器人的作用范圍 更大，并且能使機(jī)構(gòu)更好的保持平衡；
[0012] 2、與傳統(tǒng)的電機(jī)是安裝在每個(gè)關(guān)節(jié)處的工業(yè)機(jī)器人相比，機(jī)構(gòu)通過兩個(gè)并聯(lián)閉環(huán) 子鏈連接的機(jī)器人的電機(jī)是安裝在四桿機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)上，通過四桿機(jī)構(gòu)上的運(yùn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)閉環(huán)鏈 運(yùn)動(dòng)，從而間接驅(qū)動(dòng)末端連桿，使末端執(zhí)行器的活動(dòng)度和活動(dòng)空間更大，能減小能動(dòng)力矩；
[0013] 3、電機(jī)安裝在第五連桿的后面，降低了整個(gè)機(jī)構(gòu)的重心，而且可以安裝功率較大 的電機(jī)在機(jī)構(gòu)上，使末端執(zhí)行器可以適應(yīng)在焊接、噴涂、搬運(yùn)、裝卸、裝配、碼垛等復(fù)雜作業(yè) 中；
[0014] 4、機(jī)器人機(jī)構(gòu)在末端執(zhí)行器由機(jī)構(gòu)式控制，使執(zhí)行器靈活度高，精度高；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第五連桿示意圖。
[0018] 圖4為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第六連桿示意圖。
[0019] 圖5為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第九連桿示意圖。
[0020] 圖6為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第十一連桿示意圖。
[0021] 圖7為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第十二連桿示意圖。
[0022] 圖8為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第一工作示意圖。
[0023] 圖9為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第二工作示意圖。
[0024] 圖10為本發(fā)明所述一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人的第三工作示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 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。
[0026] 對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7, 一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人， 由機(jī)架1、機(jī)身2、第一連桿3、第二連桿5、第三連桿20、第四連桿18、第五連桿11、第六連桿 8、第七連桿15、第八連桿10、第九連桿13、第十連桿21、第i^一連桿22、第十二連桿23及末 端執(zhí)行器24連接而成，其結(jié)構(gòu)和連接方式為：
[0027] 機(jī)身2第一個(gè)連接端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副25連接在機(jī)架1上，機(jī)身2通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副 25驅(qū)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副25通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)身2第二個(gè)連接端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副26與第一連桿 3 -端連接，第一連桿3通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副26驅(qū)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副26通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一連桿3 另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第二連桿5第一個(gè)連接端連接，第二連桿5第二個(gè)連接端通過 第四轉(zhuǎn)動(dòng)副6與第三連桿20 -端連接，第三連桿20另一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副19與第四連桿 18 -端連接，第四連桿18另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副16與第五連桿11第三個(gè)連接端連接，第 二連桿5第三個(gè)連接端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副7與第五連桿11第一個(gè)連接端連接，機(jī)身2第三個(gè) 連接端通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副17與第五連桿11第二個(gè)連接端連接，第五連桿11第四個(gè)連接端通 過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副27與第六連桿8第一個(gè)連接端連接，第六連桿8第二個(gè)連接端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng) 副29與第七連桿15連接，第七連桿15另一端通過第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副14與第九連桿13第二個(gè) 連接端連接，第六連桿8第三個(gè)連接端通過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副9與第八連桿10 -端連接，第八 連桿10另一端通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副12與第九連桿13第三個(gè)連接端連接，第九連桿13第一 個(gè)連接端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副28與第五連桿11第五個(gè)連接端連接，第九連桿13第四個(gè)連接 端30通過剛性連接與第十連桿21 -端連接，第十連桿21另一端通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副31與 第i^一連桿22 -端連接，第i^一連桿22通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副31驅(qū)動(dòng)，第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副31通過 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第i 連桿22另一端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副32與第十二連桿23 -端連接，第十二 連桿23通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副32驅(qū)動(dòng)，第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副32通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第十二連桿23另一端 通過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副33與末端執(zhí)行器24連接，末端執(zhí)行器24通過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副33驅(qū)動(dòng)，第 十七轉(zhuǎn)動(dòng)副33通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0028] 所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副25垂直于機(jī)架1，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副26、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副4、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副6、第 五轉(zhuǎn)動(dòng)副19、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副7、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副17、第八轉(zhuǎn)動(dòng)副16、第九轉(zhuǎn)動(dòng)副27、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副29、 第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副14、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副9和第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副12的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
[0029] 對(duì)照?qǐng)D8、圖9和圖10,機(jī)身2和并聯(lián)連桿在所在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器 的空間運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)式點(diǎn)焊機(jī)器人，其特征在于：包括機(jī)架、機(jī)身、第一連桿、第 二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第十連 桿、第i 連桿、第十二連桿和末端執(zhí)行器； 機(jī)身第一個(gè)連接端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副連接在機(jī)架上，機(jī)身第二個(gè)連接端通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副 與第一連桿一端連接，第一連桿另一端通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第二連桿第一個(gè)連接端連接，第 二連桿第二個(gè)連接端通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第三連桿一端連接，第三連桿另一端通過第五轉(zhuǎn)動(dòng) 副與第四連桿一端連接，第四連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第三個(gè)連接端連接， 第二連桿第三個(gè)連接端通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第一個(gè)連接端連接，機(jī)身第三個(gè)連接端 通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第二個(gè)連接端連接，第五連桿第四個(gè)連接端通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副與 第六連桿第一個(gè)連接端連接，第六連桿第二個(gè)連接端通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副與第七連桿連接，第 七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九連桿第二個(gè)連接端連接，第六連桿第三個(gè)連接端通 過第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副與第八連桿一端連接，第八連桿另一端通過第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副與第九連桿第三 個(gè)連接端連接，第九連桿第一個(gè)連接端通過第十四轉(zhuǎn)動(dòng)副與第五連桿第五個(gè)連接端連接， 第九連桿第四個(gè)連接端與第十連桿一端剛性連接，第十連桿另一端通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副與第 十一連桿一端連接，第十一連桿另一端通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副與第十二連桿一端連接，第十二 連桿另一端通過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副與末端執(zhí)行器連接； 所述的機(jī)身通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一連桿通過第二轉(zhuǎn)動(dòng) 副驅(qū)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第i^一連桿通過第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十五轉(zhuǎn)動(dòng)副通過 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第十二連桿通過第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十六轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，末端執(zhí)行器通 過第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)，第十七轉(zhuǎn)動(dòng)副通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副垂直于機(jī)架，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、第十轉(zhuǎn)動(dòng)副、第i^一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第十二轉(zhuǎn)動(dòng)副 和第十三轉(zhuǎn)動(dòng)副的旋轉(zhuǎn)軸線相互平行。
【文檔編號(hào)】B23K37/00GK104096998SQ201410300851
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】蔡敢為, 王麾, 張 林, 石慧, 關(guān)卓懷, 范雨, 王少龍, 黃院星, 王小純, 王湘, 楊旭娟 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)