[发明专利]一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人

说明书

本发明公开了一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，包括：无人搬运车，用于保证机器人的大移动行程；直线导轨，用于在无人搬运车停车时控制混联机器人的移动；平面两自由度混联机械臂，用于控制平面内两自由度运动，其中，平面内两自由度运动由底座上的电机驱动；以及三自由度力控并联加工模块，用于控制一个移动自由度和两个转动自由度，并控制末端执行器上正压力。该机器人将三自由度力控并联加工模块安装在平面两自由度混联机械臂末端配合直线导轨与无人搬运车，增大机器人优质工作空间范围，在一次装卡过程中实现对大型结构件全部曲面的加工作业并通过对末端执行器作用力的控制来保证加工作业质量。

技术领域

本发明涉及数控装置制造技术领域，特别涉及一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人。

背景技术

在航空航天、能源动力以及重型设备等领域，为了充分发挥材料的力学性能，整体式大型结构件在全部结构中所占比重越来越高，但是目前现有的加工技术手段应用在大型复杂结构件的加工中仍存在诸多问题。同时风能作为可再生清洁能源的重要来源之一，其合理的开发与利用正在日益受到人们的重视，风电叶片作为风力发电机的重要组成部件，由于其工作环境恶劣，表面质量容易受到破坏，极大影响了风机的正常运行。对叶片进行二次打磨恢复叶片表面质量是保证风力发电机长久有效运行的常用方法。由于大型风电叶片尺寸较大且在打磨过程中极易产生粉尘等污染物，因此利用机器人完成大型复杂结构件与大型风电叶片的加工作业是保证加工质量提升加工效率的必要手段。由于复杂结构件的加工表面与风电叶片型面多为自由曲面，此类型面的加工作业需要保证五轴联动的数控加工能力。

由于大型结构件与大型风机叶片尺寸巨大，采用传统机床的形式进行加工必定导致机床尺寸进一步增大难以保证，导致设备后续维护工作量巨大，因此开发适用的大行程移动机器人意义重大。混联加工机器人通过将串联机器人与并联机器人的优点有机结合，能够在保证工作空间范围的前提下保证良好的刚度与动态响应能力，提升整机性能，能够适应加工行业的种种复杂要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，该机器人具有增大机器人优质工作空间范围和保证加工质量的优点。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，包括无人搬运车，用于保证机器人的大移动行程；直线导轨，所述直线导轨用于在所述无人搬运车停车时控制混联机器人的移动；平面两自由度混联机械臂，用于控制平面内两自由度运动，其中，所述平面内两自由度运动由布置在底座上的电机驱动；以及三自由度力控并联加工模块，用于控制一个移动自由度和两个转动自由度，并控制末端执行器上正压力。

本发明实施例的基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人，通过将三自由度力控并联加工模块安装在平面两自由度混联机械臂末端配合直线导轨与无人搬运车，增大机器人优质工作空间范围，在一次装卡过程中实现对大型结构件全部曲面的加工作业并通过对末端执行器上的作用力的控制进行控制来保证加工作业质量。

另外，根据本发明上述实施例的基于三自由度力控并联模块的移动式混联加工机器人还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述平面两自由度混联机械臂包括：大臂，第一连杆组和所述机械臂大臂构成平行四边形机构，以实现由底部电机驱动的绕底部转动副转动中心的转动运动；小臂，第二连杆组和所述机械臂小臂构成平行四边形机构，通过外加第三连杆以实现由底部电机驱动的绕转动轴心的转动运动。