[发明专利]一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人

说明书

技术领域

本发明涉及焊接机器人领域，特别是一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人。

背景技术

工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator)，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。据不完全统计，全世界在役的工业机器人有近一半为焊接机器人。而目前各国生产的焊接用机器人基本上都属于关节机器人，绝大部分有6个轴。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。传统上的焊接机器人大都采用开链式串联机构，这样电机都装在关节处，导致手臂笨重、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题的出现。本发明是提供一种多自由度可控机构式新型焊接机器人，本焊接机器人采用可控并联式机构，能很好解决开链式串联焊接机器人的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人，解决传统自由度数大于支链数的并联机构刚性差、惯量大、关节误差累积等问题。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人，包括第一两自由度闭环子链、第二两自由度闭环子链和执行机构子链，其机构和链接方式为：

所述第一两自由度闭环子链由第一直线驱动器、第二直线驱动器以及机架连接而成，第一直线驱动器通过第一转动副连接到机架上，第一直线驱动器通过第二转动副与第二直线驱动器连接，第二直线驱动器另一端通过第三转动副连接到机架上，

所述第二两自由度闭环子链由第三直线驱动器、第四直线驱动器以及机架连接而成，第三直线驱动器通过第四转动副连接到机架上，第三直线驱动器通过第五转动副与第四直线驱动器连接，第四直线驱动器另一端通过第六转动副连接到机架上，

所述执行机构子链由第一转台、第二转台、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆以及法兰盘连接而成，第一转台通过第二转动副与第一直线驱动器连接，第一转台通过第七转动副与第一连杆连接，第一转台通过第八转动副与第二连杆连接，第一连杆另一端通过第九转动副与法兰盘连接，第二连杆另一端通过第十转动副与法兰盘连接，第二转台通过五转动副与第三直线驱动器连接，第二转台通过第十一转动副与第三连杆连接，第二转台通过第十二转动副与第四连杆连接，第三连杆另一端通过第九转动副与法兰盘和第一连杆连接，第四连杆另一端通过第十三转动副与法兰盘连接。第一转台和第二转台在平面内的运动可实现法兰盘在空间的自由度运动，

所述第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副的旋转轴线相互平行，第七转动副、第八转动副、第九转动副、第十转动副、第十一转动副、第十二转动副、第十三转动副的旋转轴线相互平行，第一连杆与第二连杆等长平行，第三连杆与第四连杆等长平行。

本发明的突出优点在于：

1、直线驱动器均安装在机架上，杆件都可以做成轻杆，有效降低机构重量，机构刚性好、惯量小，动力学性能好；

2、通过两个对称结构的闭环子链控制法兰盘运动输出，机构运动学正、逆问题求解容易，控制方便；

3、通过在法兰盘上安装各种不同用途的末端执行器，本机构可应用到抓取、搬运、码垛、装配等领域。

附图说明

图1为本发明所述一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人第一结构示意图。

图2为本发明所述一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人第二结构示意图。

图3为本发明所述一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人第一工作示意图。

图4为本发明所述一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人第二工作示意图。

图5为本发明所述一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人第三工作示意图。

图6为本发明所述一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人第四工作示意图。

图7为本发明所述一种三维平动一维转动的四自由度并联焊接机器人第五工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1和图2，一种含闭环子链的四自由度并联机构，包括第一两自由度闭环子链、第二两自由度闭环子链和执行机构子链。