[發明專利]一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人

有效

• 申請號: 202010696436.4
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111844070B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 劉辛軍;謝福貴;崇增輝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/00;B25J19/02;B23B5/36
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 胡大成

1.一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人，其特征在于，包括：

定位與卡緊模塊，通過輸送裝置實現機器人在待加工內孔內部的靈活定位及穩定支撐；

全局定位模塊，通過測量加工基準坐標系相對全局坐標系位置和姿態，建立加工基準坐標系與全局坐標系之間的映射關系；

六自由度并聯模塊，固連于定位與卡緊模塊下方，具有六個自由度的調整能力，用以調整兩自由度加工與檢測模塊的位置和姿態；

兩自由度加工與檢測模塊，所述兩自由度加工與檢測模塊安裝在所述六自由度并聯模塊的動平臺上，所述兩自由度加工與檢測模塊包括刀架模塊和軸向進給模塊，所述軸向進給模塊具有軸向進給力，所述刀架模塊具有徑向進給能力；

全局定位模塊包括:激光跟蹤儀和六個激光靶球；所述激光跟蹤儀放置在待加工內孔的孔口；三個所述激光靶球設置在待加工內孔的定位基準上，另外三個所述激光靶球設置在所述定位與卡緊模塊的定位與卡緊模塊基座上；三個所述激光靶球可用于建立全局坐標系相對于激光跟蹤儀坐標系的變換關系，另外三個所述激光靶球可用于建立加工基準坐標系相對于激光跟蹤儀坐標系的變換關系。

2.根據權利要求1所述的一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人，其特征在于，定位與卡緊模塊包括：定位與卡緊模塊基座、三個圓環形支撐足、三個齒條驅動的直線進給單元、阿基米德螺線驅動盤；其中，所述阿基米德螺線驅動盤安裝于所述定位與卡緊模塊基座上，三個所述齒條驅動的直線進給單元背面排布有齒條，與所述阿基米德螺線驅動盤配合以實現可控的直線進給并實現任意位置處的自鎖；三個圓環形支撐足分別與三個所述齒條驅動的直線進給單元固定連接，且三個所述圓環形支撐足的外徑與待加工內孔的內徑相同。

3.根據權利要求1所述的一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人，其特征在于，所述軸向進給模塊通過聯軸器與所述刀架模塊相連，所述軸向進給模塊實現所述刀架模塊沿待加工內孔軸向的進給運動，所述刀架模塊裝有對稱分布的刀具。

4.根據權利要求1-3任一項所述的一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人，其特征在于，刀架模塊包括：刀架電機套、測量頭驅動伺服電機、測量頭驅動螺紋盤、刀架上殼、兩個刀具、刀架下殼、刀具驅動螺紋盤、刀具驅動伺服電機、配重塊、測量頭；所述測量頭驅動螺紋盤和所述刀具驅動螺紋盤分別由所述測量頭驅動伺服電機和所述刀具驅動伺服電機驅動，兩個所述刀具、所述測量頭和所述配重塊一端裝有齒條，兩個所述刀具呈180°對稱分布，其末端齒條與所述刀具驅動螺紋盤構成螺紋配合，所述測量頭和所述配重塊呈180°對稱分布，其末端齒條與所述測量頭驅動螺紋盤構成螺紋配合；所述刀架下殼與所述刀架上殼固定連接；所述刀具、所述測量頭和所述配重塊與所述刀架上殼和所述刀架下殼構成移動副；所述刀架上殼與所述刀架電機套通過螺釘固連，所述刀架電機套與軸向進給模塊的聯軸器通過螺紋連接。

5.根據權利要求4所述的一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人，其特征在于，所述軸向進給模塊包括：軸向電機套、刀架轉動伺服電機、電機套螺母、刀架轉動減速器、聯軸器、螺母端蓋、外殼蓋、傳動齒輪、軸向進給減速器、減速器支架、外殼和軸向進給伺服電機；其中，所述外殼內側具有導軌槽，所述軸向電機套外側一端具有導軌，兩者構成移動副；所述軸向電機套外側另一端具有螺紋，與所述電機套螺母構成螺旋副；所述電機套螺母通過所述螺母端蓋與所述外殼蓋實現軸向定位，在所述外殼蓋上繞軸線轉動，所述電機套螺母一端加工有齒輪，齒輪與所述傳動齒輪嚙合，所述傳動齒輪由所述軸向進給伺服電機經由所述軸向進給減速器驅動；所述刀架轉動伺服電機固定在所述軸向電機套內側，經過所述減速器和所述聯軸器與所述刀架模塊上的刀架電機套實現連接。