[發明專利]一種基于力控混聯機器人的大型結構件加工裝置

有效

• 申請號: 201810581017.9
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108789357B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 謝福貴;劉辛軍;崇增輝;梅斌;汪勁松
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J5/02
• 分類號: B25J5/02;B25J9/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發明公開了一種基于力控混聯機器人的大型結構件加工裝置，包括：無人搬運車，用于保證機器人的大移動行程；直線導軌，用于在無人搬運車停車時控制混聯機器人的移動；平面兩自由度混聯機械臂，用于控制平面內兩自由度運動；三自由度力控并聯加工模塊，用于控制一個移動自由度和兩個轉動自由度，并控制末端執行器上正壓力。該裝置將三自由度力控并聯加工模塊安裝在平面兩自由度混聯機械臂末端配合無人搬運車，增大了機器人優質工作空間范圍，一次裝卡即可完成對全部型面的加工作業，有效提升加工作業效率，同時三自由度力控并聯加工模塊能夠在加工作業時實現對末端執行器作用力的控制以保證加工質量。

技術領域

本發明涉及數控裝置制造技術領域，特別涉及一種基于力控混聯機器人的大型結構件加工裝置。

背景技術

隨著航空航天領域技術的不斷發展與結構設計水平的不斷提升，對于結構減重的需求日益突出，這也帶來了對結構件加工的新要求。為了充分利用材料的力學性能，大型整體結構件的形式所占比重上升，但是這也為加工行業帶來了新的挑戰，大型結構件的一體化加工仍是亟待解決的技術難題。同時目前化石能源枯竭與環境污染問題日益嚴重，諸多國家開始關注風能的開發與利用，由于風能蘊藏豐富且分布廣泛因此表現出巨大的應用前景。隨著風能利用的快速發展，對風電機組的需求也日益增加，葉片作為風力發電機組中的關鍵部件，其工作壽命如何長久有效維持正成為學術界與工業界關注的重點問題，由于葉片前緣在實際服役過程中極易受到污染而變得粗糙，這會極大降低風力發電機組的發電效率，因此對風電葉片進行及時加工就顯得尤為重要。但是大型風電葉片尺寸巨大，人工加工作業難度大且加工過程產生大量粉塵，加工作業環境惡劣，因此利用機器人進行加工作業是保證加工效率與加工精度的最佳方式之一。

大型結構件與大型風電葉片尺寸巨大，要求加工裝置具有較大的行程。同時加工曲面多為自由曲面，曲率變化情況復雜，要求加工裝置能夠實現五軸聯動加工。傳統的串聯機器人由關節、連桿組合而成，其優點在于結構形式簡單、工作空間大且較為靈活但是存在關節累積、末端剛度較差等問題。并聯機構則是通過在定平臺與動平臺之間形成多個運動學支鏈構成閉環結構來保證末端動平臺的高剛度并保證結構緊湊，但是其工作空間一般較小，亟待解決。通過將并聯機構與串聯機構有機結合構成混聯機構則能夠有效改善整體性能。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種基于力控混聯機器人的大型結構件加工裝置，該裝置具有增大機器人優質工作空間范圍、有效提升加工作業效率和保證加工質量的優點。

為達到上述目的，本發明實施例提出了一種基于力控混聯機器人的大型結構件加工裝置，包括：無人搬運車，用于保證機器人的大移動行程；直線導軌，所述直線導軌用于在所述無人搬運車停車時控制混聯機器人的移動；平面兩自由度混聯機械臂，用于控制平面內兩自由度運動；三自由度力控并聯加工模塊，用于控制一個移動自由度和兩個轉動自由度，并控制末端執行器上正壓力。

本發明實施例的基于力控混聯機器人的大型結構件加工裝置，通過將三自由度力控并聯加工模塊安裝在平面兩自由度混聯機械臂末端配合無人搬運車，增大了機器人優質工作空間范圍，一次裝卡即可完成對全部型面的加工作業，有效提升加工作業效率，同時三自由度力控并聯加工模塊能夠在加工作業時實現對末端執行器作用力的控制保證加工質量。

另外，根據本發明上述實施例的基于力控混聯機器人的大型結構件加工裝置還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述平面兩自由度混聯機械臂包括：大臂，第一連桿組和所述機械臂大臂構成平行四邊形機構，以實現由大臂驅動桿驅動的轉動運動；小臂，第二連桿組和所述機械臂小臂構成平行四邊形機構，以實現由小臂驅動桿驅動的轉動運動。