[發(fā)明專利]全位置自動焊接機器人的末端執(zhí)行器設(shè)計

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810257311.4
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108453713A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李東潔;王倩倩
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: B25J9/02
• 分類號: B25J9/02;B25J9/06;B25J9/10;B25J19/02;B23K37/02
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全位置自動焊接機器人的末端執(zhí)行器設(shè)計。相貫線機器人在進行焊接作業(yè)時，結(jié)構(gòu)不夠靈活，運動干涉性太強，局限性大，不利于焊接工作的正常進行，基于此在焊接機器人的基礎(chǔ)上對機器人的末端執(zhí)行器進行設(shè)計，以蛇形機構(gòu)為主體，單電機驅(qū)動多關(guān)節(jié)的方式控制焊槍進行姿態(tài)變換，使得焊槍部分能夠更加靈活，有益于全位置焊接作業(yè)。本發(fā)明用于自動焊接領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人自動焊接領(lǐng)域，具體涉及一種全位置自動焊接機器人的末端執(zhí)行器設(shè)計。

背景技術(shù)

在自動化行業(yè)越來越成熟的現(xiàn)代化工業(yè)中，自動焊接機器人的地位也越來越高。傳統(tǒng)的焊接機器人機構(gòu)體型大，各關(guān)節(jié)運動耦合，干涉明顯，難以有效地實現(xiàn)焊接操作，局限性太大，且在完成工件焊接之后，需等待下一個工件進行安裝完畢之后才能進行焊接，浪費時間。基于此，采用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和蛇形機構(gòu)的方式對機器人進行設(shè)計，使機器人更加靈活，結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且能夠?qū)Χ鄠€工件進行整周旋轉(zhuǎn)焊接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種全位置自動焊接機器人的設(shè)計，其特征在于，該組成包括直線位移機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、圖像采集機構(gòu)、末端執(zhí)行機構(gòu)，直線位移機構(gòu)包括X移動關(guān)節(jié)（2）、Z移動關(guān)節(jié)（4）、Y移動關(guān)節(jié)（5）和升降關(guān)節(jié)（6），用于調(diào)整機器人相對于工件的焊接位置；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（3），使機器人能夠靈活地進行圓周旋轉(zhuǎn)，調(diào)整機器人的位姿，方便對一個或者多個工件進行焊接操作；圖像采集機構(gòu)包括視覺系統(tǒng)（9），通過采集到的工件焊縫信息指導(dǎo)機器人系統(tǒng)進行精確的焊接作業(yè)；末端執(zhí)行機構(gòu)（8）即為所設(shè)計的蛇形焊槍，通過焊槍槍身（10）夾持在機械臂（7）上，基座（11）用于放置電機，通過基座內(nèi)的電機為全部關(guān)節(jié)提供動力，各彎曲關(guān)節(jié)通過連接齒輪軸（13）進行鉸接，通過齒輪之間的傳動實現(xiàn)關(guān)節(jié)彎曲變換，最終改變焊槍槍嘴（14）相對于焊縫的姿態(tài)，實現(xiàn)焊槍焊接時的工作角變化，各個關(guān)節(jié)上均裝有一個滑孔（12）用于送氣軟管（15）穿過并最終到達(dá)槍嘴處，用于輸送保護氣體；

焊槍采用蛇形機構(gòu)進行設(shè)計，采用單電機驅(qū)動多關(guān)節(jié)的方式實現(xiàn)控制，電機置于焊槍基座內(nèi)，使用機械傳動的方式實現(xiàn)各個關(guān)節(jié)的控制，驅(qū)動各關(guān)節(jié)之間的軸聯(lián)動，通過輸入換向齒輪組將高速旋轉(zhuǎn)運動傳遞給耦合傳動結(jié)構(gòu)，通過兩個同軸的錐齒輪行星輪系將高速運動傳遞給低速運動結(jié)構(gòu)和下一個關(guān)節(jié)，實現(xiàn)焊槍的彎曲運動；

高速運動結(jié)構(gòu)由輸入換向齒輪組（直齒輪2、3、4）、離合器（1）和錐齒輪組（錐齒輪1、3、4、5）組成，將基座內(nèi)直流電機輸出的高速旋轉(zhuǎn)運動無損或少損的依次通過各個串聯(lián)關(guān)節(jié)傳遞到機械臂末端；

耦合傳動結(jié)構(gòu)其組成包括輸入換向齒輪組（直齒輪2、3、4）、離合器組（離合器1、2和制動器）、輸出換向齒輪組（直齒輪5、6、7），輸入換向齒輪組和輸出換向齒輪組一般均為定軸輪系，其中輸入換向齒輪組用于將高速運動結(jié)構(gòu)傳遞來的運動無損的傳遞給離合器組中所有的離合器，輸出換向齒輪組用于將離合器組輸出的運動傳遞給低速運動結(jié)構(gòu)輸入端；

低速運動結(jié)構(gòu)由一只諧波減速器和待驅(qū)動體組成，用于將關(guān)節(jié)所需的能量進行力矩放大驅(qū)動待驅(qū)動體。

本發(fā)明的有益效果。

本發(fā)明采用蛇形機構(gòu)的方式進行設(shè)計減少了復(fù)雜的關(guān)節(jié)驅(qū)動器和控制器，在節(jié)約能量、降低造價、減輕重量、增強系統(tǒng)靈活度等方面有優(yōu)越性。

附圖說明

圖1為全位置自動焊接機器人的整體示意圖。

圖2為全位置自動焊接機器人蛇形焊槍的示意圖。

圖3為蛇形焊槍的傳動機構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。

全位置自動焊接機器人的設(shè)計，該組成包括直線位移機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、末端執(zhí)行機構(gòu)、圖像采集機構(gòu)。