[發明專利]一種（2PRU-PUR）-PP五軸聯動混聯機器人

在審

• 申請號: 201910164015.4
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109877807A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 李翔毅;于雅雯;李秦川;徐靈敏;胡佳鑫;張佳恒
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王之懷;王洪新

本發明屬于機器人技術領域。目的是提出了一種能夠加工復雜自由曲面類零件的剛度精度高、靈活性好、加工速度快、工作空間大、運動學相對簡單、控制容易的(2PRU?PUR)?PP五軸混聯機器人。技術方案是：一種(2PRU?PUR)?PP五軸聯動混聯機器人，包括固定框架、帶有夾具的工作臺以及由固定框架支撐且驅動工作臺水平移動的水平移動副；其特征在于：所述固定框架上還可豎直移動地定位一并聯機構；所述并聯機構包括帶有電主軸的動平臺、通過豎直移動副可移動地定位在固定框架上的殼狀基座以及并聯連接在殼狀基座與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種能夠滿足航空航天領域大型結構復雜曲面自由加工的新型(2PRU-PUR)-PP五軸聯動混聯機器人。

背景技術

傳統數控機床的機械結構大多采用串聯形式，這種串聯結構形式使得其運動輸出端容易產生累積誤差、整體剛度不高、運動慣量大以及動態響應特性差。相比而言，上世紀90年代出現的基于并聯機構的新型機床具有結構緊湊、剛度高、無誤差積累、運動部件質量小、易于實現高速運動以及具有較高的動態響應特性等優點，在一定程度上彌補了傳統數控機床的不足，迎合了機械加工領域對高速切削的需求，進而得到了廣泛關注和研究。然而，并聯機床也有其先天的局限性，尤其是六自由度全并聯機床，其運動耦合性強、工作空間小、運動學復雜以及數控編程復雜等缺點限制了并聯機床的廣泛推廣應用。隨著并聯機構的應用以及并聯機構學的不斷發展進步，少自由度并聯機構越來越受到研究者的重視和青睞。相對于全并聯六自由度機構而言，少自由度并聯機構具有運動學簡單、耦合性弱、容易模塊化等優點，一些少自由度并聯機構已經在工業領域中得到了成功應用。

在機械加工領域，隨著現代機械零部件的設計越來越復雜，空間自由曲面類零部件已廣泛應用于各個重點關鍵領域，如航空航天、汽車等。此類應用，對現代加工工藝以及制造加工設備提出了更高的需求，因此，結合了串聯機床和并聯機床優點的混聯機床在工業中取得了相對廣泛的應用。混聯機器人同時具備串聯機構工作空間大且運動靈活以及并聯機構剛度大、承載能力強、無累計誤差等優勢，突破單純串、并聯機構的局限性，更適合應用于空間自由曲面類零部件的高速切削加工，是未來機器人研究發展的一個重要方向。其中由三自由度并聯機構和兩自由度串聯機構所組成的的五軸聯動混聯機器人具有獨特的優勢，更是各個重點行業急需的關鍵制造裝備，受到越來越多的關注。

現有的混聯機器人發明公布專利(如CN 103240614 B、CN 105666468 B、 CN105690361 B)，機構內部的關節軸大多是虛擬的，不利于實現閉環控制，且機構中鉸鏈數量較多，影響加工精度。因此，提出一種精度高、速度快、剛度大、控制容易的五軸聯動混聯機器人十分有必要。

發明內容

本發明克服了上述背景技術中的不足，提出了一種能夠加工復雜自由曲面類零件的剛度精度高、靈活性好、加工速度快、工作空間大、運動學相對簡單、控制容易的(2PRU-PUR)-PP五軸混聯機器人。

本發明提供的技術方案是：

一種(2PRU-PUR)-PP五軸聯動混聯機器人，包括固定框架、帶有夾具的工作臺以及由固定框架支撐且驅動工作臺水平移動的水平移動副；其特征在于：所述固定框架上還可豎直移動地定位一并聯機構；所述并聯機構包括帶有電主軸的動平臺、通過豎直移動副可移動地定位在固定框架上的殼狀基座以及并聯連接在殼狀基座與動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈和第三支鏈；

所述的第一支鏈和第二支鏈結構相同且均包括依次連接于殼狀基座與動平臺之間的移動副、轉動副以及虎克鉸；每個支鏈中，轉動副的轉動軸線與移動副的軸線垂直，虎克鉸的第一轉動軸線與轉動副的轉動軸線平行；所述的第一支鏈和第二支鏈中，兩個虎克鉸的第一轉動軸線共軸，兩個轉動副的轉動軸線相互平行；

所述的第三支鏈依次包括連接于安裝基座與動平臺的第三移動副、第三虎克鉸以及第三轉動副；所述第三轉動副的轉動軸線與第三虎克鉸的其中一條轉動軸線平行。