[发明专利]一种五自由度混联加工机器人

说明书

本发明涉及一种五自由度混联加工机器人，包括三自由度串联机构和两自由度并联机构，所述串联机构包括依次连接的基座、转台、大臂和小臂，所述转台通过第一驱动件装配在基座上，所述大臂一端通过第二驱动件装配在转台上，另一端通过第三驱动件与所述小臂相连，所述并联机构安装于所述小臂的输出端，所述并联机构与小臂之间构成两个相互垂直的旋转自由度。本发明的机器人兼顾灵活性与成本，具有结构紧凑、易于装配、可靠性高、工作空间大、高精度、高刚性、高负载、位置求解简单等优点，适于完成大型复杂零件机加工等作业任务。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是指一种五自由度混联加工机器人。

背景技术

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业生产领域之中，极大地提高了生产效率和人们生活的便捷性。其中，由于机器人的易用性，其在机加工领域的比重越来越高，相比于传统机床加工，机器人加工灵活性更高，能够适应各种复杂巨大的零部件的机械加工要求，此外，加工机器人工作时间长，更适合工业生产。

根据机器人构型的不同，现有机器人主要可以分为两类：串联机器人与并联机器人。六自由度机器人属于低速、重载、大跨度的典型串联型机器人，主要应用于自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。具有高的自由度，但其末端存在累加误差，所以误差大、精度低，很难满足机加工的高质要求，但是串联机器人在位置求解上存在正解容易的优点。Delta机器人属于高速、轻载、小跨度的典型并联机器人，主要应用于食品、药品和电子产品等行业。Delta机器人具有刚度大、重量轻、体积小、结构稳定的特点，因为并联机器人不存在末端累加误差，机器人运动学逆解较易，因此其还存在运动速度快、定位精确、效率高的特点，但其在工作空间受到限制以及需要较大的工作范围及很高的灵活性时就力不从心。

现有的机器人行业应用中，单一类型机器人或独立机器人已经越来越难以满足功能多样化的需求了，尤其是当在一个工位上需要进行多种作业时，独立机器人工作的效率就会比较低。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中独立机器人工作效率低的缺陷，提供一种灵活性高、定位准确、高效作业的五自由度混联加工机器人。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种五自由度混联加工机器人，包括三自由度串联机构和两自由度并联机构，所述串联机构包括依次连接的基座、转台、大臂和小臂，所述转台通过第一驱动件装配在基座上，所述大臂一端通过第二驱动件装配在转台上，另一端通过第三驱动件与所述小臂相连，所述并联机构安装于所述小臂的输出端，所述并联机构与小臂之间构成两个相互垂直的旋转自由度。

在本发明的一个实施例中，所述并联机构包括与所述小臂的输出端固定的第四驱动件和第五驱动件以及对应所述小臂轴心设置的末端执行件，所述第四驱动件通过第一腕部连杆连接所述末端执行件两侧，所述第一腕部连杆与所述末端执行件转动连接，所述末端执行件另外两侧转动连接第三腕部连杆，所述第五驱动件连接第二腕部连杆，所述第二腕部连杆通过连杆铰接轴连接所述第三腕部连杆。

在本发明的一个实施例中，所述小臂的输出端为对称四臂设计，所述第一腕部连杆和第二腕部连杆的两端分别与相对的两臂转动连接。

在本发明的一个实施例中，所述末端执行件包括输出安装件，所述输出安装件的一端设置有电主轴，所述输出安装件的另一端安装有质心配重件。

在本发明的一个实施例中，所述第一腕部连杆周向设置有若干线缆安装约束件。

在本发明的一个实施例中，所述第一驱动件的转轴与所述第二驱动件的转轴正交，所述第二驱动件和第三驱动件的转轴与所述第四驱动件的转轴平行，所述第五驱动件的转轴正交于所述第三驱动件的转轴。

在本发明的一个实施例中，所述第四驱动件和第五驱动件为驱动一体谐波减速模组。