[發(fā)明專利]一種五分支超大工作空間A/B軸復(fù)合加工機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210858962.5
• 申請(qǐng)日: 2022-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN115283900A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹文熬;丁華鋒;程鵬;孟昭然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): B23K37/02
• 分類號(hào): B23K37/02
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 康靖

本發(fā)明涉及一種五分支超大工作空間A/B軸復(fù)合加工機(jī)器人，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域；包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)、末端工作頭、并聯(lián)連接在機(jī)架與動(dòng)平臺(tái)之間的第一、第二、第三分支以及并聯(lián)連接在滑塊與末端工作頭之間的第四、第五分支；本發(fā)明采用五分支并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)型實(shí)現(xiàn)五自由度運(yùn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)A/B軸轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、同時(shí)具備高剛度和超大工作空間，在航空航天領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種五分支超大工作空間A/B軸復(fù)合加工機(jī)器人。

背景技術(shù)

近年來(lái)，在航空航天制造、汽車制造和大型船舶加工制造等領(lǐng)域，通過(guò)更換不同的末端工作頭，同一機(jī)器人可以完成激光加工、切削加工和攪拌摩擦焊等多種加工任務(wù)，稱之為復(fù)合加工機(jī)器人。

目前復(fù)合加工機(jī)器人多采用龍門式和懸臂式。龍門式加工機(jī)器人雖然精度較高，但運(yùn)動(dòng)部件重，占地面積大，慣性大，靈活性差，運(yùn)動(dòng)速度低，制造成本高昂；較于龍門式機(jī)器人，懸臂式加工機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，靈活性高，但由于采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)，存在剛度差和加工精度低的缺點(diǎn)。

現(xiàn)存文獻(xiàn)已有少數(shù)并聯(lián)機(jī)器人被用來(lái)完成復(fù)合加工任務(wù)。中國(guó)專利(CN108858142A)提出了一種五自由度并聯(lián)機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的焊接、激光加工等工作，但該結(jié)構(gòu)工作空間小，桿件易干涉；中國(guó)專利(CN 101497193 A)提出一種三分支五自由度混聯(lián)激光加工機(jī)器人，采用三分支三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)與二自由度A/C擺角頭串聯(lián)實(shí)現(xiàn)五軸運(yùn)動(dòng)，但其動(dòng)平臺(tái)安裝有較大重量的串聯(lián)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)頭，故桿件慣性大，速度不夠高。

發(fā)明內(nèi)容

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為，一種五分支超大工作空間A/B軸復(fù)合加工機(jī)器人，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括機(jī)架、動(dòng)平臺(tái)、三個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、末端工作頭、并聯(lián)連接在機(jī)架與動(dòng)平臺(tái)之間的第一、第二、第三分支以及并聯(lián)連接在滑塊與末端工作頭之間的第四、第五分支；第二、第三分支均與第一分支結(jié)構(gòu)相同，第五分支與第四分支結(jié)構(gòu)相同；其特征在于：第一分支從機(jī)架到動(dòng)平臺(tái)順序連接有導(dǎo)軌一、滑塊一、上邊桿、左邊桿、右邊桿、下邊桿；上述導(dǎo)軌一固定在機(jī)架上，滑塊一通過(guò)移動(dòng)副一與導(dǎo)軌一連接，上邊桿與滑塊一通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副一連接，上邊桿與左邊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副二連接，上邊桿與右邊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副三連接，下邊桿與左邊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副四連接，下邊桿與右邊桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副五連接，下邊桿與動(dòng)平臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副六連接；上述上邊桿、下邊桿、左邊桿、右邊桿、轉(zhuǎn)動(dòng)副一、轉(zhuǎn)動(dòng)副二、轉(zhuǎn)動(dòng)副三、轉(zhuǎn)動(dòng)副四、轉(zhuǎn)動(dòng)副五、轉(zhuǎn)動(dòng)副六共同構(gòu)成四萬(wàn)向鉸平行四邊形機(jī)構(gòu)一；上述轉(zhuǎn)動(dòng)副二、轉(zhuǎn)動(dòng)副三、轉(zhuǎn)動(dòng)副四、轉(zhuǎn)動(dòng)副五軸線相互平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副一、轉(zhuǎn)動(dòng)副六軸線相互平行，轉(zhuǎn)動(dòng)副一軸線垂直相交于轉(zhuǎn)動(dòng)副二、轉(zhuǎn)動(dòng)副三軸線，轉(zhuǎn)動(dòng)副六軸線垂直相交于轉(zhuǎn)動(dòng)副四、轉(zhuǎn)動(dòng)副五軸線；

上述第四分支結(jié)構(gòu)為從滑塊一到末端工作頭之間設(shè)置有帶直線驅(qū)動(dòng)的伸縮桿一；上述帶直線驅(qū)動(dòng)的伸縮桿一通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副七、轉(zhuǎn)動(dòng)副八與滑塊一連接，上述末端工作頭通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副九、轉(zhuǎn)動(dòng)副十、轉(zhuǎn)動(dòng)副十一與帶直線驅(qū)動(dòng)的伸縮桿一連接；上述轉(zhuǎn)動(dòng)副七、轉(zhuǎn)動(dòng)副八軸線垂直相交；上述轉(zhuǎn)動(dòng)副九、轉(zhuǎn)動(dòng)副十、轉(zhuǎn)動(dòng)副十一軸線匯交；上述轉(zhuǎn)動(dòng)副九、轉(zhuǎn)動(dòng)副十和轉(zhuǎn)動(dòng)副十一替換為球副。

上述動(dòng)平臺(tái)與末端工作頭通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副十二、轉(zhuǎn)動(dòng)副十三連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)副十二、轉(zhuǎn)動(dòng)副十三軸線垂直相交；

上述第一分支、第二分支、第三分支的導(dǎo)軌相互平行；第一分支的移動(dòng)副一，第二分支的移動(dòng)副二，第三分支的移動(dòng)副三是驅(qū)動(dòng)副；位于第四分支的帶直線驅(qū)動(dòng)的伸縮桿一和位于第五分支的帶直線驅(qū)動(dòng)的伸縮桿二共同驅(qū)動(dòng)末端工作頭的轉(zhuǎn)動(dòng)。