五自由度串并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式焊接機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，該焊接機(jī)器人的底座與轉(zhuǎn)盤連接，轉(zhuǎn)盤與第一主動桿連接，轉(zhuǎn)盤與第二主動桿連接，轉(zhuǎn)盤與支撐桿連接，第一主動桿與第一連桿連接，第二主動桿與第二連桿連接，支撐桿與第二連桿連接，第三連桿與第一連桿連接，第三連桿與支撐桿連接，第三連桿與第四連桿連接，第三連桿與送絲機(jī)連接，第四連桿與第五連桿連接，第五連桿與焊槍連接。本發(fā)明剛度大，慣性小，殘余振動小，使用壽命長，串并聯(lián)結(jié)合，優(yōu)劣勢互補(bǔ)，使五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的性能更好。
【專利說明】
五自由度串并聯(lián)可控機(jī)構(gòu)式焊接機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]機(jī)器人的產(chǎn)生和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式。機(jī)器人可以完成長時間的高頻率重復(fù)性工作，減少人的疲勞;可以代替人類在惡劣危險的環(huán)境下可靠地完成任務(wù)，保護(hù)人的安全;可以憑借精準(zhǔn)的操作完成工作，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而得到工業(yè)界廣泛應(yīng)用，焊接機(jī)器人是其中很典型的一種。通常焊接機(jī)器人采用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人基本設(shè)計。
[0003]傳統(tǒng)的焊接機(jī)器人為了實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的在空間中的任意運(yùn)動，往往采取串聯(lián)式機(jī)構(gòu)，而串聯(lián)式機(jī)構(gòu)需要將電機(jī)放在各個關(guān)節(jié)上。串聯(lián)式焊接機(jī)器人已經(jīng)被做了很多的研究，技術(shù)相對成熟，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制簡單，運(yùn)動空間大優(yōu)點(diǎn)。但是由于所有關(guān)節(jié)集中在一條運(yùn)動鏈上，會有累積誤差逐級放大，離心力大，殘余振動大，負(fù)載能力差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，能夠克服串聯(lián)式焊接機(jī)器人由于所有關(guān)節(jié)集中在一條運(yùn)動鏈上，累積誤差逐級放大，離心力大，殘余振動大，負(fù)載能力差的缺陷。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，包括底座、轉(zhuǎn)盤、第一主動桿、第二主動桿、支撐桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、 送絲機(jī)以及焊槍，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0006]所述底座通過第一轉(zhuǎn)動副與轉(zhuǎn)盤連接，轉(zhuǎn)盤第一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一主動桿連接，轉(zhuǎn)盤第二端通過第三轉(zhuǎn)動副與第二主動桿連接，轉(zhuǎn)盤第三端通過第四轉(zhuǎn)動副與支撐桿第三端連接，第一主動桿通過五轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，第二主動桿通過第六轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，支撐桿第二端通過第七轉(zhuǎn)動副與第二連桿另一端連接，第三連桿通過第八轉(zhuǎn)動副與第一連桿另一端連接，第三連桿通過第九轉(zhuǎn)動副與支撐桿第一端連接， 第三連桿一端通過第十轉(zhuǎn)動副與第四連桿一端連接，第三連桿另一端與送絲機(jī)連接，第四連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第五連桿一端連接，第五連桿另一端與焊槍連接。
[0007]所述的轉(zhuǎn)盤由第一轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第一轉(zhuǎn)動副由第一電機(jī)驅(qū)動。
[0008]所述第一主動桿由第二轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第二轉(zhuǎn)動副由第二電機(jī)驅(qū)動。
[0009]所述第二主動桿由第三轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第三轉(zhuǎn)動副由第三電機(jī)驅(qū)動。
[0010]所述第四連桿由第十轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十轉(zhuǎn)動副由第四電機(jī)驅(qū)動。[〇〇11]所述第五連桿由第十一轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十一轉(zhuǎn)動副由第五電機(jī)驅(qū)動。
[0012]所述的第二轉(zhuǎn)動副、第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副、第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副與第九轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行。
[0013]本發(fā)明的突出創(chuàng)新點(diǎn)在于:
[0014]與傳統(tǒng)的串聯(lián)式焊接機(jī)器人相比，五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人上半部分采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)，增加末端執(zhí)行器的運(yùn)動空間，下半部分采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，使其具有較大的負(fù)載能力，增加機(jī)器人的穩(wěn)定性，將關(guān)節(jié)的電機(jī)放在底座上，減少振動的累積，縮短運(yùn)動鏈，減小離心力。
[0015]將兩個大電機(jī)放在底盤上，減少了運(yùn)動鏈的重量?！靖綀D說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的底盤示意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人的第三連桿示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0019]以下通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，包括底座1、轉(zhuǎn)盤3、第一主動桿4、第二主動桿21、支撐桿16、第一連桿7、第二連桿19、第三連桿10、第四連桿12、第五連桿15、送絲機(jī)9以及焊槍17,具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:
[0021]所述底座1通過第一轉(zhuǎn)動副2與轉(zhuǎn)盤3連接，轉(zhuǎn)盤3第一端通過第二轉(zhuǎn)動副6與第一主動桿4連接，轉(zhuǎn)盤3第二端通過第三轉(zhuǎn)動副22與第二主動桿21連接，轉(zhuǎn)盤3第三端通過第四轉(zhuǎn)動副23與支撐桿16第三端連接，第一主動桿4通過五轉(zhuǎn)動副5與第一連桿7—端連接，第二主動桿21通過第六轉(zhuǎn)動副18與第二連桿19 一端連接，支撐桿16第二端通過第七轉(zhuǎn)動副20與第二連桿19另一端連接，第三連桿10通過第八轉(zhuǎn)動副8與第一連桿7另一端連接，第三連桿 10通過第九轉(zhuǎn)動副13與支撐桿16第一端連接，第三連桿10—端通過第十轉(zhuǎn)動副11與第四連桿12—端連接，第三連桿10另一端與送絲機(jī)9連接，第四連桿12另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副14 與第五連桿15—端連接，第五連桿15另一端與焊槍17連接。
[0022]所述的轉(zhuǎn)盤3由第一轉(zhuǎn)動副2驅(qū)動，第一轉(zhuǎn)動副2由第一電機(jī)驅(qū)動；第一主動桿4由第二轉(zhuǎn)動副6驅(qū)動，第二轉(zhuǎn)動副6由第二電機(jī)驅(qū)動;第二主動桿21由第三轉(zhuǎn)動副22驅(qū)動，第三轉(zhuǎn)動副22由第三電機(jī)驅(qū)動;第四連桿12由第十轉(zhuǎn)動副11驅(qū)動，第十轉(zhuǎn)動副11由第四電機(jī)驅(qū)動;第五連桿15由第十一轉(zhuǎn)動副14驅(qū)動，第十一轉(zhuǎn)動副14由第五電機(jī)驅(qū)動。所述的第二轉(zhuǎn)動副6、第三轉(zhuǎn)動副22、第四轉(zhuǎn)動副23、第五轉(zhuǎn)動副5、第六轉(zhuǎn)動副18、第七轉(zhuǎn)動副20、第八轉(zhuǎn)動副8與第九轉(zhuǎn)動副13的軸線相互平行。[〇〇23] 工作原理及過程:[〇〇24]首先通過伺服電機(jī)驅(qū)動第一轉(zhuǎn)動副2,第一轉(zhuǎn)動副2帶動轉(zhuǎn)盤3轉(zhuǎn)動，從而使五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人可以在360度范圍內(nèi)運(yùn)動;第一主動桿4和第二主動桿21由伺服電機(jī)驅(qū)動，第一主動桿4通過四桿機(jī)構(gòu)控制第三連桿10的擺動;第二主動桿21通過四桿機(jī)構(gòu)控制支撐桿16的搖動;第四連桿12和第五連桿15由伺服電機(jī)，形成串聯(lián)手臂連接末端的焊槍17。轉(zhuǎn)盤3、第一主動桿4、第二主動桿21、第四連桿12和第五連桿15這五個動力輸入點(diǎn)相配合，完成對末端的焊槍的控制，完成焊接作業(yè)。
【主權(quán)項】
1.一種五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，包括底座、轉(zhuǎn)盤、第一主動桿、第二主 動桿、支撐桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、送絲機(jī)以及焊槍，其特 征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接方式為:所述底座通過第一轉(zhuǎn)動副與轉(zhuǎn)盤連接，轉(zhuǎn)盤第一端通過第二轉(zhuǎn)動副與第一主動桿連 接，轉(zhuǎn)盤第二端通過第三轉(zhuǎn)動副與第二主動桿連接，轉(zhuǎn)盤第三端通過第四轉(zhuǎn)動副與支撐桿 第三端連接，第一主動桿通過五轉(zhuǎn)動副與第一連桿一端連接，第二主動桿通過第六轉(zhuǎn)動副 與第二連桿一端連接，支撐桿第二端通過第七轉(zhuǎn)動副與第二連桿另一端連接，第三連桿通 過第八轉(zhuǎn)動副與第一連桿另一端連接，第三連桿通過第九轉(zhuǎn)動副與支撐桿第一端連接，第 三連桿一端通過第十轉(zhuǎn)動副與第四連桿一端連接，第三連桿另一端與送絲機(jī)連接，第四連 桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第五連桿一端連接，第五連桿另一端與焊槍連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述的 轉(zhuǎn)盤由第一轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第一轉(zhuǎn)動副由第一電機(jī)驅(qū)動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 一主動桿由第二轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第二轉(zhuǎn)動副由第二電機(jī)驅(qū)動。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 二主動桿由第三轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第三轉(zhuǎn)動副由第三電機(jī)驅(qū)動。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 四連桿由第十轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十轉(zhuǎn)動副由第四電機(jī)驅(qū)動。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述第 五連桿由第十一轉(zhuǎn)動副驅(qū)動，第十一轉(zhuǎn)動副由第五電機(jī)驅(qū)動。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五自由度串并聯(lián)機(jī)構(gòu)式可控焊接機(jī)器人，其特征在于，所述的 第二轉(zhuǎn)動副、第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副、第七轉(zhuǎn)動副、第八轉(zhuǎn)動副、 第九轉(zhuǎn)動副的軸線相互平行。
【文檔編號】B25J9/10GK105945918SQ201610464088
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】蔡敢為, 段銘鈺, 任華麗, 唐劍波, 吳承亮, 李洪漢, 葉兵
【申請人】廣西大學(xué)