[发明专利]并联柔索驱动的大空间多功能3D打印机器人

说明书

本发明公开了一种并联柔索驱动的大空间多功能3D打印机器人，包括柔索稳定机构、柔索牵引机构、多功能3D打印执行器、抓手驱动装置，由柔索稳定机构和柔索牵引机构配合实现多功能3D打印执行器的动作，并由抓手驱动装置驱动多功能3D打印执行器中抓手的动作。本发明实现了3D打印的大空间运动，且实现了3D打印实体与搬运重物的双重功能。

技术领域

本发明涉及3D打印机器人领域，具体是一种并联柔索驱动的大空间多功能3D打印机器人。

背景技术

3D 打印是一种增量制造技术，其功能与激光成型技术类似，采用分层加工、迭加成形来生成实体，其优于传统的去除材料加工技术显著的一点是能最大程度地减少甚至遏制材料的浪费，在机构的运动上主要表现为控制出料口模块的三维移动，3D打印技术与传统的切割或模具塑造技术相比有着成本低、效率高等显而易见的优势。3D打印技术同时应用到建筑领域，与传统建筑技术相比它速度更快，绿色环保，不需要大量的建筑工人，大大提高了生产效率。目前普通的3D打印机采用刚性机械臂控制喷头进行3D打印，存在工作空间小，不适合打印大尺寸物体，而且只能实现简单的打印功能，功能单一。

发明内容 本发明的目的是提供一种并联柔索驱动的大空间多功能3D打印机器人，以解决现有技术3D打印机打印空间小，功能单一的问题，并实现大空间工作、高性能运动输出，实现打印实体与搬运重物，且能应用到建筑领域。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

并联柔索驱动的大空间多功能3D打印机器人，其特征在于：包括柔索稳定机构、柔索牵引机构、多功能3D打印执行器、抓手驱动装置，其中：

柔索稳定机构包括三个竖直的立式支架，三个立式支架在空间上按三角形分布，每个立式支架下端分别通过下角件固定在地面上，每个下角件上分别通过导向滑轮基座转动安装有一对导向滑轮组，每个立式支架上端分别连接有上角件，上角件内侧分别设有伺服电机，每个立式支架上还分别竖直滑动安装有滑块，每个伺服电机分别通过滑块传动机构驱动对应立式支架上的滑块升降，每个滑块连接有两股稳定柔索，每个滑块上两股稳定柔索一一对应向下绕过对应导向滑轮基座上的一对导向滑轮组后再倾斜向上伸向三个立式支架围成的空间中；

柔索牵引机构包括三个水平的上支撑架，三个上支撑架分别连接在柔索稳定机构中相邻两个上角件之间，由三个上支撑架和上角件围成三角形，每个上支撑架上分别转动安装有由伺服驱动电机驱动的卷筒，卷筒上分别缠绕有牵引柔索，三个牵引柔索分别倾斜向下延伸并伸向柔索稳定机构中三个立式支架围成的空间中；

多功能3D打印执行器包括壳体，壳体为上下通透的管形结构，壳体设置在柔索稳定机构三个立式支架围成的空间中，壳体下端边沿设有三个下吊耳，三个下吊耳呈环向均匀分布，柔索牵引机构中三个牵引柔索分别倾斜向下延伸并一一对应连接在壳体的下吊耳上，壳体上端管口中心设有喷头连接件，喷头连接件通过三个辐条对与壳体上端管口边沿连接，每个辐条对分别由两个辐条构成，每个辐条的外端分别设有上吊耳，柔索稳定机构中每个滑块上两股稳定柔索向下绕过导向滑轮组后再倾斜向上一一对应连接在每个辐条对中的两上吊耳上，壳体下端管口中心设有3D打印喷头，3D打印喷头通过喷头连接件引入外部材料轮输送的材料线，壳体上端外壁对应每个辐条对位置还分别设有抓手座，三个抓手座呈环向均匀分布，每个抓手座顶部分别转动安装有导向定滑轮，每个抓手座底部分别转动安装有抓手，每个抓手分别竖直向下后再倾斜向下伸向壳体下端管口下方，每个抓手的竖直段外侧分别通过吊耳连接有弹簧，每个弹簧上端分别竖直向上固定在对应的抓手座上，每个抓手的倾斜段内侧还分别设有吊耳；

抓手驱动装置包括三个分别转动安装在地面上的卷筒及驱动卷筒转动的伺服电机，每个卷筒上分别缠绕有夹紧柔索，三个夹紧柔索分别倾斜向上一一对应绕过多功能3D打印执行器中的导向定滑轮后，再倾斜向下穿过壳体后一一对应连接在抓手倾斜段内侧的吊耳上。