[發明專利]一種移動式深孔原位加工機器人

有效

• 申請號: 202010696449.1
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111844071B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 謝福貴;劉辛軍;陳嘉凱
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/00;B25J19/00;B25J19/02;B66C1/44;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

1.一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，包括：

定位與卡緊模塊，用以實現機器人在深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；所述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；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，安裝在所述六自由度并聯模塊的動平臺上，具有軸向和徑向進給能力，用以實現末端刀具高速旋轉并對待加工內孔進行鏜孔加工。

2.根據權利要求1所述的一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，所述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；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實現可控的直線進給并實現任意位置處的自鎖；三個所述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2所述的一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，所述定位與卡緊模塊還包括絞盤、吊繩、吊鉤、吊環，所述定位與卡緊模塊基座與所述吊環固定連，所述絞盤通過吊繩與所述吊鉤連接，所述吊鉤與所述吊環連接。

4.根據權利要求1所述的一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，所述六自由度并聯模塊包括定平臺、動平臺、第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈、第五支鏈和第六支鏈，所述第一支鏈、所述第二支鏈、所述第三支鏈、所述第四支鏈、所述第五支鏈和所述第六支鏈分別連接在所述定平臺和所述動平臺之間，構成閉環并聯結構。

5.根據權利要求4所述的一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，所述第二支鏈、所述第三支鏈、所述第四支鏈、所述第五支鏈、所述第六支鏈與所述第一支鏈結構相同，均包含第一支鏈第一部件和第一支鏈第二部件，第一支鏈第一部件和第一支鏈第二部件組成一個由輸入驅動的直線運動副，以控制所述第一支鏈的伸長與縮短。

6.根據權利要求4或5所述的一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈、第五支鏈和第六支鏈均通過一個球鉸或三個軸線兩兩垂直的轉動副與所述定平臺、所述動平臺連接。

7.根據權利要求1所述的一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，所述兩自由度加工與檢測模塊包括軸向進給模塊和刀架模塊；所述軸向進給模塊通過聯軸器與所述刀架模塊相連。

8.根據權利要求7所述的一種移動式深孔原位加工機器人，其特征在于，所述軸向進給模塊包括絲杠、外殼、軸向進給伺服電機、刀架轉動伺服電機、減速器、聯軸器和軸向電機套；所述外殼內側具有導軌槽，所述軸向電機套外側具有導軌，兩者構成移動副，所述軸向進給伺服電機固定在所述軸向電機套上，所述軸向進給伺服電機的轉軸與所述絲杠連接，所述絲杠與所述外殼構成螺旋副，通過所述軸向進給伺服電機驅動所述軸向電機套在所述外殼內沿導軌方向移動；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刀架模塊連接。