[發(fā)明專利]用于薄壁件磨拋的剛?cè)狁詈匣炻?lián)式機(jī)器人裝備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310252941.3
• 申請(qǐng)日: 2023-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN116276929A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐靈敏;丁燁;趙言正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/04
• 分類號(hào): B25J9/04;B24B19/00;B24B41/04;B24B47/00;B25J9/00;B25J9/14;B25J11/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種用于薄壁件磨拋的剛?cè)狁詈匣炻?lián)式機(jī)器人裝備，包括：工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人、剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)以及磨拋加工頭；所述工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人上安裝所述剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)上安裝所述磨拋加工頭，所述工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人帶動(dòng)所述磨拋加工頭磨拋加工薄壁件。本發(fā)明通過設(shè)置串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人、剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)、磨拋加工頭，可實(shí)現(xiàn)大范圍的空間定位以及小范圍的精準(zhǔn)磨拋，該剛?cè)狁詈匣炻?lián)磨拋裝備具有負(fù)載能力強(qiáng)、柔順性好、精度/剛度高、通用性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)不同尺寸下的大型薄壁結(jié)構(gòu)件的高速高精度磨拋加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及用于薄壁件磨拋的剛?cè)狁詈匣炻?lián)式機(jī)器人裝備。

背景技術(shù)

大型薄壁件是國(guó)防和航空航天等領(lǐng)域核心裝備中的重要組成部分，具有表面加工精度要求高、整體曲率變化多等結(jié)構(gòu)特征。現(xiàn)有大型薄壁件的磨拋加工方案主要可分為兩種：一種是以串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人為主體的機(jī)器人磨拋方式，通過在末端直接添加磨拋專用砂紙或者單自由度執(zhí)行器作為打磨頭，已用于一些薄壁結(jié)構(gòu)件的表面磨拋等場(chǎng)合，但是該方法對(duì)于曲率變化大的零件并不十分適用；另一種則是采用人工處理的方式對(duì)薄壁件進(jìn)行加工處理，但是存在工作環(huán)境差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、加工效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、健康保障難等問題。

為對(duì)曲率變化大、精度要求高的薄壁件實(shí)現(xiàn)高效磨拋加工，國(guó)內(nèi)外研究人員研制了多種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多自由度末端執(zhí)行器。相比于單自由度末端執(zhí)行器，基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的多自由度末端執(zhí)行器由定平臺(tái)、輸出動(dòng)平臺(tái)和多條運(yùn)動(dòng)分支并聯(lián)而成，作為打磨頭時(shí)具有整體精/剛度高、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。例如，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所的研究人員設(shè)計(jì)的基于3-PPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的末端執(zhí)行器裝置，通過驅(qū)動(dòng)該裝置中的音圈電機(jī)，實(shí)現(xiàn)末端動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)移動(dòng)三自由度輸出，可用于汽車輪轂復(fù)雜曲面磨拋加工等場(chǎng)合。雖然上述并聯(lián)式多自由度末端執(zhí)行器采用了剛?cè)狁詈显O(shè)計(jì)，減輕了運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，但是，該末端執(zhí)行器在運(yùn)動(dòng)時(shí)存在伴隨運(yùn)動(dòng)，會(huì)增加整體磨拋裝備運(yùn)動(dòng)學(xué)反解解析式的復(fù)雜性，對(duì)實(shí)際的加工控制造成一定困難。專利文獻(xiàn)CN108523397B提供一種機(jī)器人末端執(zhí)行器，包括：具有多個(gè)通道的基部；從基部延伸的多個(gè)柔性構(gòu)件，其中所述多個(gè)柔性構(gòu)件中的一個(gè)柔性構(gòu)件具有流體通道，該流體通道連接至基部中的所述多個(gè)通道中的至少一個(gè)通道，以允許流過所述多個(gè)通道的流體流出流體通道。該專利旨在對(duì)曲面表面的柔性適應(yīng)，其未能解決末端執(zhí)行器的伴隨運(yùn)動(dòng)問題。

因此，針對(duì)大型薄壁件的曲率變化特征和精度要求，需要設(shè)計(jì)一種無伴隨運(yùn)動(dòng)的剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為末端執(zhí)行器。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于薄壁件磨拋的剛?cè)狁詈匣炻?lián)式機(jī)器人裝備。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于薄壁件磨拋的剛?cè)狁詈匣炻?lián)式機(jī)器人裝備，包括：工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人、剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)以及磨拋加工頭；

所述工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人上安裝所述剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)上安裝所述磨拋加工頭，所述工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人帶動(dòng)所述磨拋加工頭磨拋加工薄壁件。

優(yōu)選地，所述剛?cè)狁詈鲜絻赊D(zhuǎn)一移并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括：機(jī)架定平臺(tái)、輸出動(dòng)平臺(tái)、串聯(lián)運(yùn)動(dòng)分支以及氣囊式氣缸運(yùn)動(dòng)裝置；

所述機(jī)架定平臺(tái)和所述輸出動(dòng)平臺(tái)之間通過所述串聯(lián)運(yùn)動(dòng)分支和所述氣囊式氣缸運(yùn)動(dòng)裝置連接；

所述機(jī)架定平臺(tái)安裝在所述工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人上，所述輸出動(dòng)平臺(tái)上安裝所述磨拋加工頭。

優(yōu)選地，所述串聯(lián)運(yùn)動(dòng)分支包括：機(jī)架軸承座、第一連桿、第一虎克鉸、第二連桿以及第一球鉸；

所述機(jī)架軸承座固定安裝在所述機(jī)架定平臺(tái)上，所述第一連桿一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述機(jī)架軸承座，另一端通過所述第一虎克鉸轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述第二連桿一端，所述第二連桿另一端通過所述第一球鉸轉(zhuǎn)動(dòng)連接所述輸出動(dòng)平臺(tái)。