[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

本發明公開了一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人，包括：定位與卡緊模塊，可以實現在大尺寸內孔中的移動、定位與卡緊；全局定位模塊，通過測量定位與卡緊模塊所建立的加工基準坐標系與全局坐標系之間的相對位置，建立起加工基準坐標系與全局坐標系之間的變換關系；六自由度姿態調節模塊，固定連接于定位與卡緊模塊下方，在實現可靠定位與卡緊之后對末端搭載的兩自由度加工與檢測模塊實現位置與姿態的調節；兩自由度加工與檢測模塊，安裝于六自由度姿態調節模塊下方，具備沿內孔軸向與徑向的進給能力以滿足加工特征的加工要求。該機器人能夠在大尺寸深孔中實現定位與刀具的姿態調節，并實現定位、位姿調節、原位加工與檢測的全流程作業。

技術領域

本發明涉及先進制造技術領域，特別涉及一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人。

背景技術

國防、能源和航空航天等領域是國民經濟發展的重點領域，這些領域的發展對提升國家綜合實力具有至關重要的作用。隨著這些領域的不斷發展，領域內的裝備也逐漸朝著更復雜、更精密、更集成化的方向發展。為滿足新型裝備的高效、高精加工要求，加工裝備也需根據加工特征的需要進行開發和升級。深孔內部特征是國防、能源和航空航天等領域內的裝備待加工特征中典型的特征，如深孔中的圓環支撐面，該特征通常位于3-8m的深孔內部，圓環支撐面直徑在0.5-1m 左右，為滿足使用需求，需對其進行鏜孔加工。為實現此特征的加工，加工裝備需要進入深孔內部進行作業，傳統的加工裝備在加工效率、精度和加工可達性上難以達到加工要求。

移動加工機器人由于具有加工靈活的特點，在此類特征加工上具有明顯的優勢。常見的移動加工機器人由滑動導軌或者AGV小車和加工模塊組合而成，可以實現在地面的靈活移動及加工。受深孔內部特征位置的限制，現有的移動加工機器人難以達到指定位置進行加工，因此，設計一種能在深孔內部移動并實現其鏜孔加工的移動加工機器人是十分有必要的。

發明內容

本發明旨在解決上述相關技術中的難題，為此，本發明的目的在于提出一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人，該裝置能夠在大尺寸金屬內孔中實現定位與刀具的姿態調節，并實現定位、位姿調節、加工與檢測的全流程作業。

為達到上述目的，本發明提出了一種面向深孔原位加工作業的移動式混聯機器人。

技術方案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。

技術方案2.根據技術方案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。

技術方案3.根據技術方案2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，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。