[發明專利]一種基于平面兩自由度混聯機械臂的大行程力控加工機器人

有效

• 申請號: 201810581019.8
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108544475B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 劉辛軍;謝福貴;崇增輝;汪勁松
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J5/00
• 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平面兩自由度混聯機械臂的大行程力控加工機器人，包括：無人搬運車，用于保證機器人的大移動行程；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。該機器人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，在一次裝卡的前提下即可完成對大型結構件或大型風電葉片全部型面的加工作業，在提升加工作業效率同時三自由度力控并聯加工模塊可以在加工作業時實現對末端執行器上正壓力的控制，可有效保證加工質量。

技術領域

本發明涉及數控裝置制造技術領域，特別涉及一種基于平面兩自由度混聯機械臂的大行程力控加工機器人。

背景技術

在航空航天、燃氣輪機以及船舶行業高速發展的背景下，大型結構件、大型輪機葉片以及大尺寸螺旋槳的一體化加工需求日益凸顯，為了充分發揮一體化設計的優勢，如何高效高精完成大型結構件的加工就顯得尤為重要。同時在當今全球低碳發展模式盛行的背景下，對清潔能源的需求日益增加。風能作為一種蘊藏豐富、分布廣泛的清潔可再生能源正在受到更廣泛的重視。隨著風能利用的快速發展，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受到廣泛關注，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打磨就顯得尤為重要。但是大型風電葉片尺寸巨大，且打磨過程產生大量粉塵，因此用機器人代替人工進行大型風電葉片與大型結構件的加工作業是保證精度與效率的最佳方式。

大型結構件與大型風電葉片尺寸巨大，要求機器人系統具有較大的行程同時其外形面多為自由曲面，曲率變化情況復雜，要求機器人系統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。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提升整體性能，結合兩種機構形式的優勢。

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平面兩自由度混聯機械臂的大行程力控加工機器人，該機器人具有增大機器人優質工作空間范圍、提升加工作業效率和有效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平面兩自由度混聯機械臂的大行程力控加工機器人，包括：無人搬運車，用于保證機器人的大移動行程；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平面兩自由度混聯機械臂的大行程力控加工機器人，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，在一次裝卡的前提下即可完成對大型結構件或大型風電葉片全部型面的加工作業，在提升加工作業效率的同時三自由度力控并聯加工模塊可以在加工作業時實現對末端執行器上正壓力的控制，可有效保證加工質量。

另外，根據本發明上述實施例的基于平面兩自由度混聯機械臂的大行程力控加工機器人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輸入的直線進給運動驅動的轉動運動；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輸入的直線進給運動驅動的轉動運動。