[發(fā)明專利]一種基于三自由度力控并聯(lián)模塊的移動(dòng)式混聯(lián)加工機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810581018.3
• 申請(qǐng)日: 2018-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108789358B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝福貴;劉辛軍;崇增輝;汪勁松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J5/02
• 分類號(hào): B25J5/02;B25J9/00;B25J11/00
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三自由度力控并聯(lián)模塊的移動(dòng)式混聯(lián)加工機(jī)器人，包括：無(wú)人搬運(yùn)車，用于保證機(jī)器人的大移動(dòng)行程；直線導(dǎo)軌，用于在無(wú)人搬運(yùn)車停車時(shí)控制混聯(lián)機(jī)器人的移動(dòng)；平面兩自由度混聯(lián)機(jī)械臂，用于控制平面內(nèi)兩自由度運(yùn)動(dòng)，其中，平面內(nèi)兩自由度運(yùn)動(dòng)由底座上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；以及三自由度力控并聯(lián)加工模塊，用于控制一個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，并控制末端執(zhí)行器上正壓力。該機(jī)器人將三自由度力控并聯(lián)加工模塊安裝在平面兩自由度混聯(lián)機(jī)械臂末端配合直線導(dǎo)軌與無(wú)人搬運(yùn)車，增大機(jī)器人優(yōu)質(zhì)工作空間范圍，在一次裝卡過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)大型結(jié)構(gòu)件全部曲面的加工作業(yè)并通過(guò)對(duì)末端執(zhí)行器作用力的控制來(lái)保證加工作業(yè)質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)控裝置制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于三自由度力控并聯(lián)模塊的移動(dòng)式混聯(lián)加工機(jī)器人。

背景技術(shù)

在航空航天、能源動(dòng)力以及重型設(shè)備等領(lǐng)域，為了充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能，整體式大型結(jié)構(gòu)件在全部結(jié)構(gòu)中所占比重越來(lái)越高，但是目前現(xiàn)有的加工技術(shù)手段應(yīng)用在大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的加工中仍存在諸多問(wèn)題。同時(shí)風(fēng)能作為可再生清潔能源的重要來(lái)源之一，其合理的開(kāi)發(fā)與利用正在日益受到人們的重視，風(fēng)電葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重要組成部件，由于其工作環(huán)境惡劣，表面質(zhì)量容易受到破壞，極大影響了風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。對(duì)葉片進(jìn)行二次打磨恢復(fù)葉片表面質(zhì)量是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)長(zhǎng)久有效運(yùn)行的常用方法。由于大型風(fēng)電葉片尺寸較大且在打磨過(guò)程中極易產(chǎn)生粉塵等污染物，因此利用機(jī)器人完成大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件與大型風(fēng)電葉片的加工作業(yè)是保證加工質(zhì)量提升加工效率的必要手段。由于復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的加工表面與風(fēng)電葉片型面多為自由曲面，此類型面的加工作業(yè)需要保證五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工能力。

由于大型結(jié)構(gòu)件與大型風(fēng)機(jī)葉片尺寸巨大，采用傳統(tǒng)機(jī)床的形式進(jìn)行加工必定導(dǎo)致機(jī)床尺寸進(jìn)一步增大難以保證，導(dǎo)致設(shè)備后續(xù)維護(hù)工作量巨大，因此開(kāi)發(fā)適用的大行程移動(dòng)機(jī)器人意義重大。混聯(lián)加工機(jī)器人通過(guò)將串聯(lián)機(jī)器人與并聯(lián)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，能夠在保證工作空間范圍的前提下保證良好的剛度與動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，提升整機(jī)性能，能夠適應(yīng)加工行業(yè)的種種復(fù)雜要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于三自由度力控并聯(lián)模塊的移動(dòng)式混聯(lián)加工機(jī)器人，該機(jī)器人具有增大機(jī)器人優(yōu)質(zhì)工作空間范圍和保證加工質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種基于三自由度力控并聯(lián)模塊的移動(dòng)式混聯(lián)加工機(jī)器人，包括無(wú)人搬運(yùn)車，用于保證機(jī)器人的大移動(dòng)行程；直線導(dǎo)軌，所述直線導(dǎo)軌用于在所述無(wú)人搬運(yùn)車停車時(shí)控制混聯(lián)機(jī)器人的移動(dòng)；平面兩自由度混聯(lián)機(jī)械臂，用于控制平面內(nèi)兩自由度運(yùn)動(dòng)，其中，所述平面內(nèi)兩自由度運(yùn)動(dòng)由布置在底座上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)；以及三自由度力控并聯(lián)加工模塊，用于控制一個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，并控制末端執(zhí)行器上正壓力。

本發(fā)明實(shí)施例的基于三自由度力控并聯(lián)模塊的移動(dòng)式混聯(lián)加工機(jī)器人，通過(guò)將三自由度力控并聯(lián)加工模塊安裝在平面兩自由度混聯(lián)機(jī)械臂末端配合直線導(dǎo)軌與無(wú)人搬運(yùn)車，增大機(jī)器人優(yōu)質(zhì)工作空間范圍，在一次裝卡過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)大型結(jié)構(gòu)件全部曲面的加工作業(yè)并通過(guò)對(duì)末端執(zhí)行器上的作用力的控制進(jìn)行控制來(lái)保證加工作業(yè)質(zhì)量。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于三自由度力控并聯(lián)模塊的移動(dòng)式混聯(lián)加工機(jī)器人還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述平面兩自由度混聯(lián)機(jī)械臂包括：大臂，第一連桿組和所述機(jī)械臂大臂構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)由底部電機(jī)驅(qū)動(dòng)的繞底部轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；小臂，第二連桿組和所述機(jī)械臂小臂構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，通過(guò)外加第三連桿以實(shí)現(xiàn)由底部電機(jī)驅(qū)動(dòng)的繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸心的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。