[發明專利]一種全周三自由度并聯機構

在審

• 申請號: 201910492401.6
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110253539A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 張氫;陳淼;孫遠韜;秦仙蓉;葛韻斐;張迎剛;曾體能
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B23K20/12
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦

本發明涉及特種機器人技術領域的一種全周三自由度并聯機構，包括靜平臺、動平臺、攪拌摩擦焊頭、柔性驅動鏈，靜平臺固定設置，攪拌摩擦焊頭安裝在動平臺上，動平臺通過柔性驅動鏈與靜平臺連接；柔性驅動鏈包括：一對直線驅動組件，直線驅動組件上端通過萬向節與靜平臺活動連接，直線驅動組件下端與動平臺轉動連接；縱向活動的活動連桿組件，活動連桿組件下端通過萬向節與動平臺活動連接，活動連桿組件上端與靜平臺轉動連接；以及安裝在靜平臺上的回轉驅動組件，回轉驅動組件的動力輸出端與活動連桿組件上端傳動連接。克服現有攪拌摩擦焊裝備的缺陷，以滿足攪拌摩擦焊裝備的性能需要。

技術領域

本發明涉及特種機器人技術領域，具體來說，是一種并聯機器人。

背景技術

攪拌摩擦焊作為一種先進的焊接方法，在壓焊過程中能夠形成致密的、力學性能優異的焊縫，被廣泛應用于輕金屬(鋁合金、鈦合金等)結構材料的焊接制造中。但壓焊過程需要施加較大的頂鍛壓力和驅動力矩，具備優異的剛度性能和重載承受力是攪拌摩擦焊裝備的重要特性。而現有的串聯關節式攪拌摩擦焊接機器人往往因為負載能力較差限制了其在攪拌摩擦焊中的應用；另外，在焊接過程中每一節機械臂都會承受較大彎矩，且末端定位誤差會也會通過多節機械臂的柔性變形被不斷放大，因此，精度不高；且為具有足夠的剛度，該類機器人往往體積較大，較為笨重；另一種攪拌摩擦焊機一般由機床改進而成，該類焊機只適應于平面焊縫的連接，生產效率較低。

機構作為攪拌摩擦焊裝備的骨架，是其實現優異性能的根本，因此，設計出一種剛度較高，承載能力較大，運行精度高，且能夠實現空間復雜曲面焊縫的跟蹤的機構是十分必要的。

發明內容

本發明的目的是提供一種全周三自由度并聯機構，克服現有攪拌摩擦焊裝備的缺陷，以滿足攪拌摩擦焊裝備的性能需要。

本發明的目的是這樣實現的：一種全周三自由度并聯機構，包括靜平臺、動平臺、攪拌摩擦焊頭、柔性驅動鏈，所述靜平臺固定設置，所述攪拌摩擦焊頭安裝在動平臺上，所述動平臺通過柔性驅動鏈與靜平臺連接；

所述柔性驅動鏈包括：

一對直線驅動組件，所述直線驅動組件上端通過萬向節與靜平臺活動連接，所述直線驅動組件下端與動平臺轉動連接；

縱向活動的活動連桿組件，所述活動連桿組件下端通過萬向節與動平臺活動連接，所述活動連桿組件上端與靜平臺轉動連接；以及

安裝在靜平臺上的回轉驅動組件，所述回轉驅動組件的動力輸出端與活動連桿組件上端傳動連接。

進一步地，所述靜平臺上轉動連接有回轉驅動軸，所述回轉驅動軸的軸線水平設置，所述活動連桿組件上端固定套裝在回轉驅動軸上，所述回轉驅動軸與回轉驅動組件的動力輸出端傳動連接。

進一步地，以俯視視角為準安裝在靜平臺上的兩個萬向節和回轉驅動軸的位置布局呈現為等腰三角形。

進一步地，以俯視視角為準安裝在動平臺上的一個萬向節和兩個直線驅動組件轉動連接點的位置布局呈現為等腰三角形。

進一步地，所述活動連桿組件由主動桿和從動桿組成，所述主動桿上端固定套裝在回轉驅動軸上，所述主動桿下端轉動連接從動桿上端，所述從動桿下端通過萬向節與動平臺活動連接。

進一步地，所述回轉驅動組件設置為電機或回轉液壓缸。

進一步地，所述攪拌摩擦焊頭安裝在動平臺的幾何中心位置。

進一步地，所述直線驅動組件設置為直線電機或直線液壓缸或滾珠絲杠驅動器。

本發明的有益效果在于：

1)在攪拌摩擦焊接的應用場合下，由三條運動支鏈和動靜平臺構成的封閉并聯機構剛度更大，承載能力更強，負載能力和機器人質量比相對于串聯型機器人更具優勢；