[發明專利]一種四自由度并聯攪拌摩擦焊機器人

在審

• 申請號: 201811083703.X
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN108817652A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 陳業富;周毅鈞;蘇榮海;武浩;王成軍
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26;B25J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提及一種四自由度并聯攪拌摩擦焊機器人。該機器人可以保證加工時較高剛度和精度，以及更好的加工穩定性，而且結構簡單，加工效率高，并克服了一般攪拌摩擦焊機床單自由度的加工特點，能在四自由度范圍內進行全負荷加工，完成復雜焊縫的焊接過程。技術方案是：一種四自由度并聯攪拌摩擦焊機器人，包括定平臺即機架、動平臺以及連接在動、定平臺之間的四條支鏈機構。其特征在于：所述第一支鏈和第三支鏈對稱布置，第二支鏈和第四支鏈對稱布置；所述第一支鏈和第三支鏈分別依次包括與定平臺連接的轉動副、移動副和與動平臺連接的球鉸，所述第二支鏈和第四支鏈分別依次包括與定平臺連接的球鉸、移動副和與動平臺連接的球鉸；第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈與動、定平臺的鉸接點分別在動、定平臺內繞幾何中心點呈90°均勻圓周陣列分布。

技術領域

本發明涉及攪拌摩擦焊技術領域，具體涉及一種具有四自由度運動空間的并聯攪拌摩擦焊機器人。

背景技術

攪拌摩擦焊(FSW)技術是英國焊接研究所于1991年發明的一種新型固相連接技術，該技術首先應用在鋁合金、鎂合金等輕金屬結構領域中，接著在其它金屬結構中如鋅、銅、復合材料等也有相關應用。與傳統焊接技術相比，攪拌摩擦焊具有諸多優點，比如：焊接工件不易變形，殘余應力比較低，無需添加焊絲，不需要保護氣體，綠色無污染。

并聯機器人可以定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的一種閉環機構。澳大利亞機構學教授Hunt于1978年首次提出把六自由度并聯機構作為機器人操作器，跟傳統串聯機構相比，并聯機構特點呈現為無累積誤差，精度較高；結構緊湊，剛度高，承載能力大；運動速度高，動態響應好；結構穩定等。并聯機器人應用在各個領域，比如并聯機床，軍事領域中的潛艇、坦克駕駛運動模擬器，微外科手術機器人，姿態調整或支撐裝置等。

目前將并聯機構應用到攪拌摩擦焊技術上已有相關發明公布專利(CN205702834U)，存在自由度少，焊縫側面加工范圍不足的問題。因此為提高在焊縫側面擁有加工空間的情況下，提出了一種精度高、結構簡單、擁有焊縫側向方向加工能力的四自由度并聯攪拌摩擦焊機器人，這對于一些復雜的焊縫焊接加工是很有必要的。

發明內容

本發明目的是針對背景技術的不足，提供一種四自由度并聯攪拌摩擦焊機器人，該并聯機構在保證精度和剛度的前提下，提供了更多自由度的加工空間，而且結構簡單，控制容易。

本發明所采用的技術方案是：一種四自由度的并聯攪拌摩擦焊機器人，該并聯機構包括定平臺即機架，動平臺以及連接定平臺和動平臺之間的四條支鏈機構，其中第一支鏈和第三支鏈結構相同并在動、定平臺間對稱布置，第二支鏈和第四支鏈結構相同并在動、定平臺間對稱布置，第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈與動、定平臺的鉸接點分別在動、定平臺內繞幾何中心點呈90°均勻圓周陣列分布。

所述第一支鏈和第三支鏈分別依次包括與定平臺連接的轉動副、移動副和與動平臺連接的球鉸；所述第二支鏈和第四支鏈分別依次包括與定平臺連接的球鉸、移動副和與動平臺連接的球鉸；所述第一支鏈和第三支鏈與定平臺連接的轉動副軸線應相互平行；所述第一支鏈和第三支鏈與定平臺連接的轉動副軸線，以及與第二支鏈和第四支鏈與定平臺連接的球鉸中心應共面；所述第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈與動平臺連接的球鉸中心應共面。

所述機器人的驅動機構為伺服電機和由伺服電機帶動的絲杠機構，分別安裝在四條支鏈的移動副上，由電機帶動絲桿機構的移動作為整個機器人的驅動。

本發明的有益效果是：本發明中并聯機構采用四條支鏈包括2RPS-2SPS, 采用兩兩對稱布置，可實現空間兩個轉動自由度和兩個移動自由度，能在四自由度空間內加工復雜形狀的焊縫，而且加工精度高、工作效率高、攪拌頭動態響應好、易控制、整體結構簡單，滿足攪拌摩擦焊技術的實際應用要求，并使加工空間比已有的并聯攪拌摩擦焊機器人擁有更多自由度。

附圖說明