[發明專利]一種自適應打磨機器人機構

無效

• 申請號: 201210186470.2
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102699790A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 朱偉;沈惠平;汪源;鄧嘉鳴;蔣小平;宋志浩
• 申請（專利權）人: 常州大學;常州市驃馬涂裝系統工程有限公司
• 主分類號: B24B19/00
• 分類號: B24B19/00;B25J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于曲面打磨拋光的機器人機構，具體地講，提供一種串-并混聯的新型打磨機器人機構，應用于汽車等表面的打磨、拋光、清洗等作業。

背景技術

目前，汽車制造向著規模化、集約化發展，大量的工業機器人在汽車制造業中得到應用，主要是各種進口噴涂機器人、涂膠機器人，而噴涂前后的打磨拋光工序操作人員最多、自動化水平最低，不僅勞動效率低下制約生產，勞動過程中產生的大量粉塵更是嚴重威脅勞動者的身體健康，是塵肺病等職業病的誘因。在工業應用上，ABB公司、庫卡公司、法那科公司等國外機器人公司在鑄件、小型件的打磨拋光上已有商品化的產品，其結構主要采用了5個左右轉動副串聯而成，運動靈活、易于控制，但打磨頭大多數是剛性結構，對于大面積非規則曲面的汽車車身打磨拋光，目前還沒有完善的智能打磨機器人解決方案。

因此，在規模化汽車生產中，急需發明一種適應于汽車車身打磨拋光的、具有柔性自適應打磨頭的高效打磨機器人，不僅可以有效提高生產效率，而且可改善工場環境，防止工業粉塵污染對人體的危害，保護勞動者的身體健康。

發明內容

本發明目的是提供一種高效打磨機器人機構，其具體的實施方案是：一種自適應打磨機器人機構，包括串聯機械手和可伸縮并聯打磨頭，串聯機械手由基座(1)和桿一(2)、桿二(3)、桿三(4)、桿四(5)、末端構件(6)分別通過轉動副一(R1)、轉動副二(R2)、轉動副三(R3)、轉動副四(R4)、轉動副五(R5)依次串聯組成，可伸縮并聯打磨頭包含靜平臺(7)、動平臺(9)、打磨頭(13)、若干條氣彈簧(8)，靜平臺(7)固定在末端構件(6)上，靜平臺(7)、動平臺(9)中心處各固定一個磁極相反的電磁鐵(11)，若干條氣彈簧(8)兩端分別通過球副(12)與靜平臺(7)、動平臺(9)連接且均布于二者之間，而打磨頭(13)與固定于動平臺(9)上的驅動電機(10)連接。進一步，若干條氣彈簧(8)及其兩端的球副(12)可以用若干條拉壓彈簧來替代，這若干條拉壓彈簧也均布于靜平臺(7)、動平臺(9)之間。

該機構的特點：(1)機構采用串-并混聯方式；(2)打磨頭與被加工表面的接觸和分離易于控制，并能保證需要的接觸力；(3)打磨頭具有很好的柔性和自適應性，對被加工表面的壓力始終保持在被加工表面的法線方向；(4)打磨頭結構簡單，運動靈活，易于控制；(5)能實現汽車整車覆蓋件等大面積非規則曲面的打磨拋光，解決傳統打磨拋光效率低的難題。

附圖說明

附圖1為本發明的機構示意圖

具體實施方式

下面通過附圖對本發明的技術給予進一步地說明。

本發明的一個實施例的技術方案是：一種自適應打磨機器人機構，包括串聯機械手和可伸縮并聯打磨頭，串聯機械手由基座1和桿一2、桿二3、桿三4、桿四5、末端構件6分別通過轉動副一R1、轉動副二R2、轉動副三R3、轉動副四R4、轉動副五R5依次串聯組成，可伸縮并聯打磨頭包含靜平臺7、動平臺9、打磨頭13、三條氣彈簧8，靜平臺7固定在末端構件6上，靜平臺7、動平臺9中心處各固定一個磁極相反的電磁鐵11，三條氣彈簧8兩端分別通過球副12與靜平臺7、動平臺9連接且均布于二者之間，而打磨頭13與固定于動平臺9上的驅動電機10連接。另外，三條氣彈簧8及其兩端的球副12還可以用三條拉壓彈簧來替代，這三條拉壓彈簧也均布于靜平臺7、動平臺9之間。

打磨機器人工作時，串聯機械手將打磨頭13送達需要打磨位置附近，在此過程中電磁鐵11保持通電，動平臺9、靜平臺7的氣彈簧8在電磁力作用下將保持壓縮狀態；當打磨頭到達打磨位置，電磁鐵11斷電，電磁力消失，打磨頭13在氣彈簧力作用下壓緊被加工件表面，壓力可根據需要由氣彈簧8進行剛度調整。由于靜平臺7、三條氣彈簧8、動平臺9、球副12形成3-SPS并聯機構，其動平臺9具有六自由度運動特性，根據并聯機構逆向自適應原理，當被加工件表面作用在打磨頭13上的壓力傳遞到動平臺9上時，動平臺9可根據壓力方向自適應調整，使打磨頭13始終壓緊于被加工件表面的法線方向上，從而保證打磨切削量均勻。